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수초 내 전기車 충전한다…하이브리드 리튬이온 전지 개발

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  • 류준영 기자
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  • 2020.12.03 13:00
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다공성 구조의 전도성 탄소 구조체 기반 고용량 전극 재료 개발…태양전지 모듈로 수십 초 내 급속충전 가능

전기차 자료사진=뉴스1
전기차 자료사진=뉴스1
빠르면 수초 내 전기자동차 충전이 가능한 배터리 기술이 나왔다.

카이스트(KAIST) 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 급속충전이 가능한 ‘하이브리드 리튬이온 전지’를 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀에 따르면 2~50nm(나노미터) 크기의 구멍을 가진 메조 기공, 2nm 이하 크기의 구멍을 가진 마이크로 기공이 동시에 존재하는 다공성 구조의 전도성 탄소 구조체 기반 고용량 음극재·양극재를 개발해 고성능 하이브리드 리튬이온 전지를 구현했다.

하이브리드 전지는 배터리용 음극의 높은 저장 용량과 축전기용 양극의 빠른 이온 충·방전의 장점을 모두 지니고 있다. 차량용 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 에너지 저장 소자로 주목 받는다.

하지만 고에너지 및 고출력의 전지를 구현하기 위해서는 배터리용 음극의 전기 전도도와 이온 저장 특성을 개선해야 하고, 축전기용 양극의 이온 저장 용량을 늘리는 한편, 서로 다른 이온 저장 메커니즘에 따른 두 전극의 최적화 과정이 필요하다.

연구팀은 다공성 구조의 환원된 산화 그래핀을 활용한 전도성 탄소 기반의 음극 및 양극 소재를 개발하고, 속도 특성이 개선된 고용량 음극과 양극을 통해 이 같은 문제점을 해결한 고에너지·고출력의 하이브리드 리튬이온 에너지 저장 장치를 구현했다.

강 교수는 “이번에 개발한 하이브리드 전지는 태양전지 모듈로 수십 초 내 급속충전이 가능해 기존에 나와 있는 에너지 저장 시스템의 한계를 개선했다”고 말했다.



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