지속 시간 2배, 오래 써도 성능 안 떨어지는 배터리 개발한 국내 연구진

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[인사이트] 전준강 기자 = 국내 연구진이 기존 리튬이온보다 지속 시간이 2배 이상 긴 리튬금속-이온 전지를 개발했다.

이 배터리는 시간이 지나도 기능이 마모되지 않아 성능은 그대로다. 충전과 방전이 반복되면서 나타나는 성능 저하를 해결한 것이어서 크게 주목받고 있다.

25일 과학기술정보통신부는 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 조원일 박사팀이 뛰어난 성능을 가진 리튬금속-이온 전지를 개발했다고 밝혔다.

이 리튬금속-이온전지는 현재 스마트폰에 쓰이는 배터리에 사용되는 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 2배 이상 높다. 또한, 1200회 이상 충전 및 방전을 해도 최초 대비 성능이 80%를 상회하는 것으로 전해졌다.

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사실 리튬금속-이온 전지는 이론상 에너지 용량이 리튬이온전지보다 10배 이상 커서 향후 미래에 각광받을 전지 시스템으로 평가받는다. 그러나 리튬금속의 반응성이 높아 여러 가지 부작용이 나타날 수 있다는 문제가 있었다.

폭발 가능성은 물론 기기의 수명 단축도 우려됐었다. 하지만 이번 연구는 그러한 부작용을 막기 위한 장치가 이뤄졌다.

부작용의 원인이었던 '덴드라이트'(Dendrite)의 생성을 억제하기 위해 인조 보호막을 개발하고, 양자역학 계산을 활용해 최적의 전해질 배합도 함께 개발했다.

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인조 보호막과 전해질 배합이 이뤄지면 1200회 이상 충·방전을 해도 초기 성능이 약 80% 가까이 유지가 된다.

조원일 박사(책임연구원)는 "차세대 전지의 성능과 안정성을 획기적으로 향상시킬 원천기술 개발에 성공한 것"이라면서 "자율주행 자동차나 드론 등 여러 산업에도 파급효과를 불어넣을 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 조원일 박사 연구팀의 논문은 국제학술지 '네이처 에너지'(Nature Energy), IF' 25일 자 온라인판에 게재됐다.