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몇 배 힘세고 오래가는 ‘슈퍼 건전지’ 나왔다

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수명은 최대 10배 늘고, 힘은 5배나 강해진 충전식 배터리(2차 전지)가 나왔다.

KAIST EEWS대학원 최장욱(37·사진) 교수팀은 기존 배터리보다 성능이 향상된 ‘신개념 리튬이온 배터리’ 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 이에 따르면 그동안 배터리 효율로 인해 지지부진했던 전기차의 상용화도 빨라질 전망이다.

그동안 2차 전지로 사용돼 온 리튬이온 배터리는 전력공급이 안정적이고 충전량도 많다는 장점이 있었지만, 출력이 약하다는 단점이 있었다. 또 수명도 짧아 전기차에 쓰더라도 1~2년 밖에 쓰질 못한다. 이 때문에 휴대전화나 노트북컴퓨터 같은 소형전자기기에만 쓰였다.

연구팀은 리튬이온 배터리의 소재 중 하나인 코발트를 수명과 출력을 떨어뜨리는 원인으로 판단, 구형 건전지에 흔히 사용됐던 망간을 특수 나노 기술로 처리해 성능이 한층 나아진 리튬이온 배터리를 개발했다.

이번에 개발된 배터리에 쓰인 망간은 원료가 풍부하고 가격이 저렴한 것이 장점이다. 연구팀은 망간입자를 수백 나노미터(nm, 1nm=10억 분의 1m) 수준으로 작게 만들어 실험한 결과 배터리의 출력과 수명을 모두 획기적으로 개선할 수 잇었다. 또 고열 환경에서 폭발하는 등 기존 리튬이온 배터리의 불안정성을 개선했다.

최 교수는 “이번에 개발한 배터리는 따뜻한 곳에서 수명이 급격히 짧아지는 기존 배터리의 문제점도 해결했다”며 “열을 많이 받는 자동차 배터리로 쓸 경우는 현재 쓰이는 배터리에 비해 10배 이상 수명이 길어진다”고 말했다.

이번 연구 성과는 나노분야 권위지 ‘나노 레터스(Nano letters) 27일자 온라인판’에 실렸다. 이 기술은 국내외 특허출원을 마치고, 기업과 연계해 2~3년 내에 상용화될 전망이다.

 

대전=전승민 기자 enhanced@donga.com

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