KAIST, 초고속 충전 가능한 리튬이온 배터리 소재 개발
KAIST, 초고속 충전 가능한 리튬이온 배터리 소재 개발
  • 유제민 기자
  • 승인 2016.06.20 17:54
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

휴대용 기기, 전기자동차 등 높은 출력 요하는 제품에 활용 기대

KAIST(총장 강성모) EEWS 대학원 강정구, 김용훈 교수 공동 연구팀이 빠른 속도의 충전, 방전이 가능하며 용량 손실이 거의 없는 리튬 이온 배터리 음극 소재를 개발했다.

이번 연구는 3차원 그물 형상의 그래핀과 6나노미터 크기의 이산화티타늄 나노입자로 구성된 복합 구조체를 간편한 공정으로 제조하는 기술이다.

이를 통해 탄소계열 물질 위주의 기존 전극이 갖고 있던 고출력 성능이 제한되는 문제를 개선해 고성능의 배터리 전극을 구현했다. 향후 전기자동차, 휴대용 기기 등 높은 출력과 긴 수명을 요구하는 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.

이규헌 박사과정, 이정우, 최지일 박사가 주도한 이번 연구 결과는 국제 과학 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 5월 18일자 온라인 판에 게재됐다.

연구팀은 화학기상증착법을 이용해 기존의 평평한 형태가 아닌 결함이 적고 물성이 우수한 3차원 그물 형상의 그래핀을 제조했다. 이로써 결함과 표면 불순물이 발생하던 기존 방식에 비해 제고 공정을 간소화하고 전기 전도성을 높였다

이 기술은 크기가 작은 나노 입자를 사용하기 때문에 표면부터 중심까지의 거리가 짧다. 따라서 짧은 시간 내에 결정 전체에 리튬을 삽입할 수 있어 빠른 충전, 방전 과정에서도 효율적인 에너지 저장이 가능하다.

연구팀은 1분 이내에 130mA/g의 용량을 완전히 충전, 방전하는데 성공했으며 이 과정에서 용량 손실 없이 1만 번 이상 작동함을 확인했다. 연구팀은 "재료의 물성을 극대화시킬 수 있는 구조적 설계를 통해 기존 이차전지의 문제점을 해결하고 성능을 효과적으로 높이는 방법을 제시했다"고 말했다.

강 교수는 "재료 물리학 측면에서 가치가 높은 연구 결과"라며 "구조적 측면에서도 향후 여러 에너지 저장장치 등의 분야에 활용 가능성이 클 것"이라고 말했다.

이 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어사업, 한국연구재단의 도약사업과 KISTI 슈퍼컴퓨팅의 지원을 받아 수행됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.