고용량·급속충전 전기차 배터리 개발

포스텍 화학공학 김원배 교수팀
음극 부피팽창 완화 새로운 기술
‘4배 ↑’ 에너지 용량 안정적 유지

김원배,강송규,박정수

포스텍 화학공학과 김원배 교수, 박사과정 강송규씨, 석사과정 박정수씨 연구팀이 고속 충전이 가능하면서도 고용량과 안정성을 유지하는 배터리 소재를 개발했다.

전기차 배터리 음극에 주로 사용되고 있는 흑연은 에너지 저장 용량에 한계가 있었다.

이에 따라 최근 이론적으로 흑연에 비해 10배 이상 많은 에너지를 저장할 수 있는 ‘실리콘 음극 활물질’이 대안으로 떠오르고 있다. 하지만 ‘실리콘 음극 활물질’은 충천과 방전 과정에서 음극 부피가 최대 3배까지 커져 실리콘 입자가 깨지는 등 그간 배터리의 성능과 안정성에 대한 문제가 있었다.

김원배 교수 연구팀은 음극의 부피 팽창을 완화해 배터리 급속 충전 과정에서도 에너지 용량을 안정적으로 유지하는 데 성공했다. 특히 김 교수 연구팀은 이번 실험을 통해 고속충전 조건에서도 배터리가 250회 이상 작동한 후에도 현재 자주 쓰이는 음극재 배터리 보다 4배 이상의 높은 에너지 용량을 유지하는 데 성공했다.

김원배 교수는 “전기차의 주행거리와 내구성, 충전 속도 모두 개선하는 연구를 계속하겠다”고 전했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 선도연구센터(ERC), 산업통상자원부 에너지인력양성사업 및 산업통상자원부 리튬 기반 차세대 이차전지 성능 고도화 및 제조기술 개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.

/구경모기자 [e-mail]