KAIST 연구진, 15분 만에 급속 충전되는 전기차 배터리 개발
상온에서 15분이면 충전이 완료되는 전기차 리튬배터리가 개발됐다. 이 배터리는 300회 충·방전 후에도 94.2%의 성능을 유지한다.
KAIST(총장 이광형)는 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀과 협력 연구를 통해 새로운 전해질 용매 ‘아이소부티로니트릴(isoBN)’을 활용해 이 같은 성과를 냈다고 17일 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 최신호에 게재됐다.
기존 리튬이온전지 전해질에 사용되는 에틸렌 카보네이트(EC) 전해액은 점성이 높고 용매화가 강해 고속 충전시 리튬 이온이 원활하게 이동하지 않는 문제가 있다. 또 구조적 특성상 충·방전이 반복되면 베터리의 수멍이 단축되고, 화재 발생 위험이 높아지는 단점도 있다.
연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 EC를 완전히 대체할 새로운 전해질 용매인 ‘아이소부티로니트릴(isoBN)’을 도입했다. 이 전해질을 사용하면 탈 용매화 에너지가 감소돼 저온 및 상온에서 고속 충전이 가능해진다. 연구 결과 isoBN 전해질을 도입한 배터리는 15분만에 고속 충전이 가능하고, 이를 300회 반복해도 94.2%의 높은 용량 유지율을 보이는 것으로 나타났다. 또 연구팀은 원자간력 현미경 등을 활용해 전해액 조성에 따라 리튬이온의 전도도가 달라지는 것과 음극계면층에서 리튬이온이 이동하는 것을 세계 최초로 영상화하는데 성공했다.
최남순 교수는 “이번 연구 결과는 향후 에너지 저장 시스템(ESS), 드론, 우주 항공 산업 등 다양한 분야에서 리튬이온전지의 고속 충전 기술이 실용화되는데 기여할 것으로 기대된다”고 했다.
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