서동화 교수·삼성전자 공동개발
UNIST 제공
한 번 충전으로 서울과 부산 왕복 거리보다 긴 1000㎞를 달릴 수 있는 전기차 전지기술이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST) 서동화(사진) 교수 연구팀과 삼성전자 종합기술원은 공동으로 리튬공기전지 내부의 유기물질을 세라믹 소재로 바꿔 전지수명 저하 문제를 해결하는 새로운 소재 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 리튬공기전지는 공기 중 산소를 양극물질로 사용하는 초경량 전지로, 전자기기나 전기자동차에 사용되는 리튬이온전지보다 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있어 차세대 전지로 불린다. 하지만, 작동 중에 활성산소가 전지 내부의 유기물질을 지속적으로 분해시켜 수명이 저하되는 문제를 안고 있다.
연구팀은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체함으로써, 전지 수명을 획기적으로 향상시켰다. '혼합도체'로 불리는 이 소재는 하나의 물질 내에서 리튬이온과 전자를 동시에 전도할 수 있어 전지 내부의 전해액과 도전재를 동시에 대체할 수 있다.
연구팀은 이 혼합도체를 사용하면 기존에 10회 미만였던 충·방전 수명을 100회 이상으로 크게 개선시킬 수 있다고 설명했다. 연구팀은 여러 금속 중에서 망간이나 코발트를 가지는 페로브스카이트 구조의 세라믹 소재가 높은 리튬 이온전도도와 전자전도도를 동시에 갖는다는 사실을 밝혀냈다.
서동화 UNIST 교수는 "차세대 전지로 주목받고 있는 리튬공기전지의 상용화를 앞당길 수 있는 원천 소재 기술을 개발했다는 데 의미가 있다"며 "새로 개발한 세라믹 소재는 전자와 리튬이온을 동시에 전달할 수 있기 때문에 리튬공기전지와 다른 전지 등에도 활용할 수 있다"고 말했다. 이번 연구결과는 재료분야 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(지난 13일자)' 표지논문에 실렸다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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