6분 만에 전기차 90% 충전… 국내 연구진, 고출력 배터리 개발

포항공대-성균관대 연구팀

전기자동차를 6분 만에 90% 충전할 수 있는 기술이 개발돼 화제다.

포항공대(포스텍)는 신소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경씨 연구팀이 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 함께 더 빨리 충전되고 오래 가는 전기차 전지 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

지금까지 이차전지(전기차 배터리)에서 빠른 충∙방전을 하는 데는 전극 물질 입자 크기를 줄이는 방법이 이용됐다.

하지만 입자 크기를 줄이면 이차전지 부피 에너지 밀도가 줄어드는 단점이 있었다.

연구팀은 입자 크기를 줄이지 않고도 충∙방전 상변이 과정에 중간상을 형성하면 고에너지 밀도 손실 없이도 빠른 충∙방전이 가능하다는 점을 확인했다.

연구 개념도. 포항공대 제공

상변이 과정은 전극 물질 중 상전이 물질에서 일어나는 현상으로 충∙방전 시 리튬이 삽입∙탈리되면서 물질 기존 상이 새로운 상으로 변하는 과정을 가리킨다.

연구팀이 합성한 이차전지 전극은 6분 만에 90%까지 충전되고 18초 이내에 54%를 방전하는 성능을 보여 고출력 이차전지 개발 기대감을 높였다는 평가다. 

교신 저자인 강병우 교수는 “기존 접근법은 빠르게 충∙방전할 수 있도록 입자 크기를 줄이다 보니 에너지 밀도 저하가 문제였다”며 “하지만 이번 연구 성과를 통해 빠른 충∙방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족할 수 있는 이차전지를 개발할 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다.

한편 이 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ’에너지 앤드 인바이런멘털 사이언스’ 최근호에 실렸다.

포항=이영균 기자 [e-mail]