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[아시아경제 황준호 기자] 전기차, 에너지스토리지시스템(ESS) 등에 쓰이는 리튬이온 이차전지의 화재 위험을 줄이고 에너지밀도를 높여 충전속도를 4배 이상 높이는 기술이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 송승완 교수(충남대학교 응용화학 공학과) 연구팀이 리튬이온 이차전지의 충전속도를 4배 이상 향상시킬 수 있는 고안전성 계면제어 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구 성과는 에너지화학 분야 학술지인 '캠서스캠'에 최근 실렸다.

연구팀은 기존보다 4배 이상 충전속도가 빠른 흑연 음극을 개발했다. 자체 개발한 리튬염을 포함하는 전해액을 통해 형성한 표면보호층으로 덮힌 흑연 음극이다. 기존 흑연 음극보다 얇고 안정적이며 낮은 계면저항을 갖는 특징이 있다.

표면보호층은 리튬이차전지 작동시 전해액 분해로 인해 전극 표면에 형성되는 보호층이다. 음극과 양극 표면을 전기화학적으로 안정화한다.

연구팀은 이 흑연음극을 통해 흑연음극의 이론용량급인 370 mAhg-1을 획득했으며, 안정한 충방전 사이클 성능을 확인했다고 밝혔다.

기존 흑연음극의 경우 표면보호층이 비균일하거나 두껍게 형성될 수 있고, 표면보호층 자체가 저항으로 작용해 충전속도와 용량을 낮추는 한계가 있다. 이에 따라 기존 흑연음극의 이론용량(372 mAhg-1) 에 도달하려면 20시간 이상 충전해야 했다.

연구팀 측은 "배터리 화재위험이 없는 불연 전해액 적용과 표면보호층 제어 및 안정화를 통해 리튬이온 이차전지의 우수한 성능을 내는 기술로서 흑연 음극의 용량과 리튬이온 이차전지의 에너지밀도 증가 뿐 아니라 이차전지 충전속도와 안전성을 동시에 향상한 최초의 사례"라고 밝혔다. 이어 "기존 리튬이온 이차전지에도 바로 적용 가능하며 이를 통해 전기 자동차의 충전속도 증가가 기대된다"고 덧붙였다.