- 리튬공기전지, 수명 저하 보완

단 한 번 충전으로 서울과 부산 왕복 거리보다 긴 1000㎞를 달릴 수 있는 전기차 전지(배터리) 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)과 삼성전자 종합기술원 공동연구팀은 세라믹 소재의 리튬공기전지를 개발해 상용화의 걸림돌로 지적돼 온 전지 수명 저하 문제를 해결했다고 15일 밝혔다.

공동연구팀에 따르면 리튬공기전지는 현재 각종 전자 기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온전지보다 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또 공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 리튬이온전지보다 경량화에도 유리해 가볍고 오래 달리는 차세대 경량 전기차에 적합하다.

다만 전지 작동 과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 고질적인 문제점을 안고 있었다.

이에 연구팀은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체함으로써 전지 수명을 획기적으로 늘렸다. 그 결과 10회 미만이었던 충·방전 수명이 100회 이상으로 크게 개선됐다.

연구팀은 또 고체 형태인 신규 세라믹 소재가 우수한 이온·전자 전도성을 동시에 갖췄다는 점도 주목했다.

일반적으로 세라믹 물질은 이온 전도성만 높지만 이번에 개발된 물질은 전자 전도성 또한 뛰어나 전지의 다양한 구성 부품에 쓰일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 밀도범함수 이론 기반의 양자역학 모델링 기법으로 이온과 전자 모두 높은 전도성을 갖는 물질을 찾았다. 연구팀의 울산과기원 서동화 교수는 “신규 세라믹 소재는 전자와 리튬 이온을 동시에 전달할 수 있기 때문에 리튬공기전지뿐만 아니라 다른 전지 분야에도 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.

방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr