초고속 충.방전 전지 기술 개발

 

초고속 충.방전 전지 기술 개발

국내 연구팀에 의해 휴대폰 배터리 및 전기 자동차 전지의 충전 시간을 기존보다 83%까지 단축할 수 있는 충전 및 방전 기술이 개발됐다. 기존 2차 전지는 실리콘 입자를 음극 표면에 많이 뿌려도 고루 퍼지지 않고 뭉쳐 있다.

이 때문에 이온이 음극에 들어가는 효율이 떨어졌고 충전 시간이 길어졌다. 조재필 교수는 "실리콘 입자를 탄소로 코팅했더니 실리콘 입자가 뭉치지 않고 음극에 고루 퍼지는 현상을 발견했다"며 "제조 비용만 낮추면 바로 상용화가 가능하다"고 말했다.

교육 과학기술부는 2010.02.09일 신기술 융합 성장 동력 사업으로 지원중인 울산과학 기술대 조재필 교수 연구팀이 이같은 기술을 개발해 차세대 전지 및 전기 자동차 전지 개발에 새로운 가능성을 열었다고 밝혔다.

또한, 연구단은 차세대 플랙서블(flexible) 전지의 핵심인 구형 실리콘 나노 음극 소재 분말을 서로 뭉치는 현상 없이 입자의 크기를 자유롭게 조절이 가능하고 균일하게 합성할 수 있는 신기술을 개발한 것으로 간주된다.

결국, 집전체를 일정한 패턴으로 파여진 나노 크기의 홈에 카본 껍질로 둘러싸인 구형 형태의 실리콘 분말을 응집 없이 삽입할 수 있게 된다. 그래서, 고속 충전 및 방전 그리고 고용량 전지 개발이 동시에 가능하게 된 것이다. 또한 입자의 크기도 5nm부터 20nm까지 다양하게 조절이 가능해 전지의 용도에 맞게 조절할 수 있다.

연구팀은 현재 상용화되고 있는 휴대폰의 경우 충전 시간이 3시간 정도이지만 이 기술을 적용할 경우 별도의 고속 충전기가 없어도 30분 이내로 충전이 가능하면서 충전 시간을 1/6 정도 단축시킬 수 있다고 설명했다.

현재 편의점 등에서 휴대폰 고속 충전시 20-30분 정도 소요되지만 그 경우 실제 사용 시간은 일반 3시간 충전의 60% 정도밖에 되지 않는다. 그러나, 이 기술을 적용할 경우 충전 시간은 83%까지 단축할 수 있고 100% 사용이 가능하다.

이번 연구 결과는 응용 화학의 권위지인 안게반테 케미 국제판(Angew. Chem, Int. Ed.) 속보판 2010.02.09일자에 게재됐다. 또한 연구단은 관련 기술 3건의 국내외 특허 출원을 진행 중이다. (머니 투데이 백진엽 기자, 입력: 2010.02.09)