화학뉴스

국내 연구진이 압력을 가하는 것만으로 충전이 가능한 LiB(리튬이온배터리)를 개발할 수 있는 기술을 제시해 주목된다.
한국과학기술연구원(KIST)은 전자재료연구단 김상태 박사팀이 한국과학기술원(KAIST) 육종민 교수팀과 공동연구를 통해 배터리 충전, 방전과정에서 압력이 미치는 영향을 밝힘으로써 압력을 가해 충전할 수 있는 LiB의 가능성을 제시했다고 8월29일 밝혔다. 
최근 대용량 에너지저장매체에 대한 수요가 증가하면서 고용량 리튬합금 배터리 개발에 관심이 집중되고 있으나 해당 배터리들은 충전·방전 과정에서 발생하는 압력으로 용량이 떨어지고 부피가 크게 변하는 점이 문제로 지적되고 있다.
이에 따라 공동 연구진은 압력이 배터리에 미치는 영향을 나노 단위에서 직접 관찰 및 해석하기 위해 대표적인 고용량 리튬합금 전극 물질인 주석을 활용했다.
실시간 그래핀 액상 투과전자현미경을 통해 표면에 발생하는 압력이 주석 나노입자에 미치는 영향을 확인해 전극을 충전할 때 압력에 따른 방전 현상을 직접 관찰하는데 성공했으며 열역학적 계산과 모델링을 통해 배터리 전극 내 압력 차이를 예측하고 전기화학 에너지 차이가 리튬 이온의 이동 및 방전의 구동력임을 규명했다.
결과적으로 압력과 전극 내 리튬 이온의 양이 반비례적 관계를 갖는다는 것을 확인했으며 해당 결과를 기반으로 사람의 밟는 움직임 등으로 압력을 주어 리튬을 이동시켜 충전하는 배터리를 구성할 수 있다는 가능성을 제시했다.
연구진에 따르면, 구부리거나 밟는 등 외부에서 힘을 줄 때 충전되는 배터리 소자를 개발해 테스트해 본 결과 성인 남성 1명이 밟았을 때 약 0.5mA 정도의 전력이 발생했다.
김상태 박사는 “해당 연구결과는 기계에너지를 전기화학 에너지로 저장한 성과로 고효율 에너지 하베스터 설계에 이바지할 것으로 기대된다”라고 강조했다. (K)