국내 연구진이 충전 속도를 기존 대비 7배나 향상시킨 리튬이온전지용 신소재를 개발했다.

미래창조과학부는 포항공대 화학공학과 이진우<사진> 교수와 황종국 박사과정 연구원이 간단한 공정을 통해 개미집처럼 복잡하게 연결된 기공을 가진 무기질 합성 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

합성된 다공성 티타늄 산화물을 음극재로 적용해 리튬 이온 전지의 고속 충방전 조건을 개선할 수 있는 가능성을 연 것이다. 연구팀은 “소재 합성 연구진과 고분자 화학 연구진 모두에게 새로운 연구 전략을 제공해 차세대 성장동력으로 주목받는 전지시장의 혁신적 발전을 이루는 기폭제가 될 것“이라며 “약 5년 정도의 추가연구를 통해 실용화 기술 확보가 가능할 것으로 생각된다”고 밝혔다.

연구팀은 원료물질을 혼합하고 열처리 하는 비교적 간단한 공정을 통해 균일한 수십 나노미터(nmㆍ10억분의 1m) 메조 기공 구조체에 수백 나노미터의 매크로 기공이 분포하는 무기질 산화물을 합성해냈다. 이 산화물은 기존 티타늄 산화물 음극재에 비해 최대 7배 이상 우수한 용량을 발휘한다.

개미집처럼 연결된 매크로 기공을 통해 전해질과 이온 전달 속도가 비약적으로 빨라졌기 때문이다. 이 합성 산화물을 활용하면 충방전 속도를 개선한 리튬이온 전지를 생산할 수 있어 스마트폰, 가전제품, 전기자동차 등 다양한 분야에서 비약적인 발전을 이룰 것으로 기대된다.

실제 충전해서 재사용하는 2차전지 시장에서 리튬이온전지는 납축전지 시장을 밀어내고 점유율을 넓혀가고 있다. 부피가 작고 중금속이 없어 안전한 데다 수명까지 길어 다양한 산업군에서 차세대 성장동력으로 주목하고 있다.

스마트폰의 경우 언제 어디서나 빠른 충전이 가능해져 편의성이 높아질 것으로 기대된다. 최신 스마트폰 중 충전 능력이 가장 좋은 갤럭시 노트4도 50% 충전을 위해 30분이 필요했지만, 이 기술이 상용화 될 경우 단 1~2분만이 필요할 뿐이다. 


정찬수 기자/andy@heraldcorp.com