폭발 않고 용량 큰 재충전 배터리 개발
한양대 연구팀 ‘네이처’ 발표
폭발 위험이 없고 전기 저장량도 많은 재충전 배터리(이차전지)의 양극 소재가 개발됐다. 한양대 화공과 선양국 교수팀은 기존 배터리의 단점을 해결한 리튬 이차전지용 양극 소재를 개발했다고 22일 발표했다. 연구 결과는 학술지 네이처 머티리얼스에 발표됐다.
리튬 이차전지의 양극 소재는 니켈과 코발트· 망간 합금을 주로 사용한다. 이 중 니켈의 함량이 높을수록 배터리의 충전 용량이 많아진다. 하지만 폭발 위험이 커 함량을 무조건 높일 수 없다. 니켈과 전해액이 곧바로 만나 고열을 발생하기 때문이다. 선 교수는 양극 소재로 니켈의 함량을 높이면서도 폭발 위험이 없도록 하는 아이디어를 생각했다. 공 모양의 극미세 입자를 만든 뒤 이 입자 가루를 접착제와 섞어 양극판에 코팅하는 것이다. 각 입자의 중심에는 니켈을 80% 이상 넣고, 표면엔 그 함량을 46%로 낮춰 니켈과 전해액의 극렬한 반응을 막았다. 입자의 표면에서 중심까지는 니켈의 함량을 서서히 높임으로써 재료의 안정성을 키웠다. 이런 시도는 선 교수팀이 세계에서 처음이다.
그 결과 배터리의 충전 용량도 크게 늘고, 배터리의 전체 부피는 15~20% 줄일 수 있었다. 기존 전기 자동차용 배터리를 한 번 충전해 160㎞ 갔다면 이 배터리로는 200㎞ 이상 갈 수 있다고 선 교수는 설명했다. 새 기술은 노트북·자동차 등 각종 배터리의 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 보인다.
박방주 과학전문기자
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