KAIST, 급속충전형 하이브리드 리튬이온 전지 개발

기존 에너지 저장 소자를 상위하는 고에너지·고출력 밀도를 보여주는 라곤 플롯 (Ragone plot)과 태양전지 모듈을 활용한 급속 충전된 소자 특성 구현한 모습. (KAIST 제공) ©뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = KAIST는 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 우수한 성능의 고에너지·고출력 하이브리드 리튬이온 전지를 개발했다고 3일 밝혔다.

연구팀이 개발한 전지는 메조기공(mesopore, 2~50nm크기의 구멍)과 마이크로 기공(micropore, 2nm 이하 크기의 구멍)이 동시에 존재하는 다공성 구조의 전도성 탄소 구조체를 기반으로 만들었다.

고용량 음극재와 양극재 개발을 통해 고성능 하이브리드 리튬이온 전지를 구현한 것이다.

강 교수팀이 개발한 하이브리드 리튬이온 전지는 이미 상용화된 리튬이온 배터리와 견줄만한 에너지 밀도와 슈퍼 축전기의 출력 밀도 특성을 모두 갖춘 차세대 에너지 저장 소자다.

하이브리드 전지는 배터리용 음극의 높은 저장 용량과 축전기용 양극의 빠른 이온 충·방전의 장점을 모두 지니고 있어 차량용 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 소자로 많은 주목을 받고 있다.

하지만, 고에너지 및 고출력 밀도의 전지를 구현하기 위해서는 Δ배터리용 음극의 전기 전도도와 이온 저장 특성 개선 Δ축전기용 양극의 이온 저장 용량 증가 Δ서로 다른 이온 저장 메커니즘에 따른 두 전극의 최적화 과정이 필요하다.

강 교수 연구팀은 다공성 구조의 환원된 산화 그래핀을 활용한 전도성 탄소 기반의 음극 및 양극 소재를 개발했다.

이어 속도 특성이 개선된 고용량 음극과 양극을 통해 고에너지·고출력의 하이브리드 리튬이온 에너지 저장 장치를 구현하는데 성공했다.

연구를 주도한 강정구 교수는 "리튬이온 배터리 수준의 에너지 밀도는 물론 고출력 밀도에 의한 급속충전이 가능한 최첨단 리튬이온 전지?라며 "활용 범위를 전기차를 포함해 모든 전자기기로까지 확대한다면 인류 삶의 질을 높일 것으로 기대한다?고 의미를 부여했다.

한편, 이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 `어드밴스드 에너지 머터리얼' 11월10일자에 실렸다.

또, 연구 우수성을 인정받아 표지논문으로 선정됐다.

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