전기차 주행거리 3배 ↑…韓·美 연구팀, 새로운 리튬이온 배터리 개발

▲출처:광주과학기술원

전기차 주행거리를 3배 이상 늘릴 수 있는 리튬이온 배터리가 개발됐다.

7일 GIST(광주과학기술원)는 신소재공학부 엄광섭 교수팀과 건국대 조한익 교수, 미국 조지아공대 등 공동 연구팀이 현재 사용되고 있는 리튬이온 배터리보다 용량이 최대 3배 향상된 새로운 리튬이온 배터리를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 

전기자동차의 주행거리를 늘리기 위해서는 많은 양의 배터리를 장착하면 되지만 차체 무게가 증가하고 자동차 연비가 감소하기 때문에 배터리 추가 장착만으로는 주행거리를 늘리는 데 한계가 있다. 

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 리튬이온 배터리의 새로운 전극 재료로써 황-금속(몰리브데늄) 화합물에 주목했다. 이를 이용해 현재 리튬이온 배터리의 양극재보다 무게 당 용량이 최대 6배 향상되고(에너지밀도 3배) 충·방전 2500회 동안 초기 성능의 90% 이상 유지할 수 있는 새로운 실시간 전기화학적 처리를 개발했다.

또 연구팀은 리튬이온 배터리의 새로운 전극 재료로써 고용량 ‘실리콘 음극’과 ‘황-금속 화합물 양극’에 주목하고 황-금속 화합물 양극에 전기화학적 처리를 통해 ‘황-금속 화합물 양극’- ‘리튬/실리콘 음극’으로 구성된 신규 고용량·고안정성 배터리를 개발했다. 

신규 배터리는 무게당 저장 용량이 약 1150 mAh/g으로 현재 상용화된 리튬이온 배터리(150~200 mAh/g 수준)보다 약 6배 높으며 사용 전압(1.5 ~ 2.0 V)을 고려한 에너지밀도에서는 약 3배 이상 증가함을 확인했다.

연구팀의 연구 성과는 ACS (American Chemical Society)의 저명 나노과학 저널인 ACS Nano에 지난달 24일자로 온라인 게재됐다.