[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국에너지기술연구원은 에너지절약연구실 김강출 박사가 연구소기업인 이트라이언과 공동으로 기존보다 10% 이상 효율과 수명, 안전성을 높인 배터리팩 개발에 성공했다고 5일 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 ‘메탈폼을 적용한 대용량 모듈 적층 기술’로 중형 배터리팩 제작 방식의 단점인 배터리 셀의 냉각, 성능과 수명 저하 문제를 해결하는 기술이다.
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| 에너지연 김강출 박사팀이 개발한 메탈폼을 적용한 적층식 모듈 [제공=한국에너지기술연구원] |
현재 초소형전기자동차, 전기이륜차, 전동휠체어 등에는 2~6kWh급 중형 배터리팩이 주로 사용된다.
기존 중형 배터리팩 제작 기술은 배터리 셀을 수평 방향으로 적층하고 니켈 스트립을 셀에 용접해 연결하는 방식이다. 그러나 이 기술은 직렬로 연결하기 때문에 연결 길이가 늘어나 저항이 증가하고 셀에 흐르는 전류의 편차가 발생해 효율과 수명이 감소한다. 또 제작 후 전극이 노출되기 때문에 셀을 밀폐해야하고, 이로 인해 셀의 냉각이 어려워 화재의 위험성이 있으며 배터리 셀의 동작 온도 상승 및 배터리 셀의 온도편차로 인해 수명이 줄어드는 등의 단점이 존재했다.
연구팀은 이 같은 문제 해결을 위해 우수한 방열 특성의 히트싱크를 적용한 원통형 배터리 셀 35개를 병렬로 연결, 100Ah급 대용량 모듈을 만들고 이를 적층해 중형 배터리팩을 제작하는데 성공했다.
대용량 모듈을 수직방향으로 적층, 직렬로 연결해 길이를 줄임으로써 연결 저항을 최소화했고, 모듈 사이에 스펀지와 벨크로(찍찍이)와 같은 기능을 하는 메탈폼을 부착해 모듈 사이의 접촉성과 내진동성을 크게 향상시켰다. 이를 통해 배터리팩의 효율과 에너지 사용량, 수명 등이 10% 이상 향상됐다.
또 배터리 셀이 개별적으로 보호돼 있어 외부 충격에 의한 파손 위험이 낮고, 배터리팩에 부착된 스마트 윈도우를 통해 배터리 셀의 냉각과 보온을 유연하게 조정할 수 있어 효율적인 열 관리로 인한 수명 상승을 기대할 수 있다.
김강출 박사는 “이 기술은 최근 늘고 있는 카라반, 캠핑카, 모터홈, 무시동 에어컨이 장착된 트럭 등의 배터리팩 수요에 적합한 기술”이라고 말했다.
nbgkoo@heraldcorp.com
