화학뉴스

울산과학기술원(UNIST)과 삼성전자 종합기술원 공동연구팀이 1회 충전으로 1000km를 달릴 수 있는 배터리 기술을 개발했다.
UNIST-삼성전자 공동연구팀은 세라믹 소재의 리튬공기전지를 개발해 상용화의 난제로 지적돼온 전지 수명 저하 문제를 해결한 것으로 알려졌다.
리튬공기전지는 현재 각종 전자기기와 전기자동차(EV)에 채용된 LiB(리튬이온전지)보다 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있고 공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 LiB보다 경량화도 유리해 오래 달리는 차세대 경량 EV 전지로 주목받고 있다.
다만, 전지 작동 과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 것이 고질적인 문제점으로 지적되고 있다.
연구팀은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체함으로써 기존 10회 미만이었던 충·방전 수명을 100회 이상으로 크게 늘리는 등 전지 수명을 획기적으로 향상했다.
또 고체 형태인 세라믹 소재가 우수한 이온전도성과 전자전도성을 동시에 갖추었다는 점도 주목했다.
일반적으로 세라믹 물질은 이온전도성만 높지만 새로 개발한 물질은 전자전도성도 뛰어나 전지의 다양한 구성 부품에 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구팀은 밀도범함수 이론 기반의 양자역할 모델링 기법으로 이온과 전자 모두 높은 전도성을 갖는 물질을 찾았다.
울산과기원 서동화 교수는 “신규 세라믹 소재는 전자와 리튬 이온을 동시에 전달할 수 있기 때문에 리튬공기전지 뿐만 아니라 다른 전지 분야에도 쓰일 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 에너지 소재 분야 저명 학술지인 Advanced Energy Materials 표지 논문으로 선정돼 10월13일 출판됐다.
연구는 삼성전자, UNIST 기관 고유 사업인 미래선도형 특성화 사업, 한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨터 자원의 지원으로 이루어졌다. (K)