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전기차 주행거리 2배 이상 늘리는 배터리 기술 개발

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과학기술연구원 정훈기 박사팀

실리콘 부피 팽창 막는 복합소재, 흑연계 소재보다 전지 용량 4배로

리튬이온 배터리 급속충전 기술도

경향신문
국내 연구진이 전기자동차 주행거리를 2배 이상 늘릴 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 정훈기 박사(사진)팀은 리튬이온 배터리의 성능을 높여 전기차 주행거리를 2배 이상 늘리고, 전기가 바닥난 상태에서 5분 만에 배터리 용량의 80%까지 급속 충전할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다.

현재 널리 쓰이는 전기차 배터리는 흑연을 음극의 소재로 삼는다. 구조가 안정적이라는 장점이 있지만 전지 용량이 작아 휘발유나 경유를 쓰는 차보다 주행거리가 짧다. 이 때문에 최근 과학계에선 흑연보다 전기를 많이 저장할 수 있는 실리콘이 새 음극 소재로 부상했다. 하지만 실리콘은 충전과 방전을 반복하면 부피는 커지고 용량은 줄어 상용화가 어려웠다.

국내 연구진은 이 문제를 ‘튀김’ 과정을 응용해 해결했다. 물과 전분, 기름, 실리콘을 섞은 뒤 가열해 ‘탄소-실리콘 복합소재’를 만들었다. 복합소재는 대략 황사 입자 크기인 5~50㎛의 공처럼 생긴 탄소 안에 나노물질 크기의 실리콘을 집어넣은 것이다. 탄소로 만들어진 공이 실리콘의 부피 팽창을 막는 장애물 구실을 한다.

연구진은 기존 흑연계 음극 소재보다 전지 용량은 4배 늘리고, 500회 이상 충전과 방전을 해도 용량이 유지되는 효과를 얻었다고 밝혔다. 전분처럼 새 기술에 쓰이는 핵심 물질을 옥수수 등 흔한 재료에서 얻는 점도 특징이라고 연구진은 덧붙였다.

정 박사는 “공정이 단순해 대량 생산과 상용화 가능성이 크다”며 “전기차와 함께 에너지저장장치 등에도 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com

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