현 상용화된 전기자동차는 한 번 충전으로 약 150km 정도를 주행할 수 있다. 이 주행거리를 2배 이상 늘린 새로운 리튬이온 배터리가 개발됐다.
광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 엄광섭 교수, MIT 전자공학연구소 이정태 박사로 이뤄진 공동연구팀이 기존 리튬이온 배터리보다 용량은 4배, 수명은 2배 이상 늘어난 새로운 리튬이온 배터리를 개발했다고 10일 밝혔다.
연구팀은 이 배터리가 상용화되면 1회 충전할 때 전기차의 최대 주행거리가 약 300㎞까지 늘어난다고 설명했다. 또 휴대폰 배터리에 적용할 경우, 수명은 2배 가량 늘리면서 무게는 절반 수준으로 줄일 수 있다고 덧붙였다.
연구팀에 따르면 현 상용 리튬이온 배터리의 전극 재료는 그라파이트(음극)와 리튬금속산화물(양극)이다. 두 재료 모두 에너지 저장 용량이 상대적으로 낮다. 현 기술력으로는 이론 용량(최대 리튬 저장량)에 거의 도달, 주로 단거리 주행용으로 사용되고 있는 전기차의 전기 저장 용량을 증가시키는 데 한계가 있다.
전기차 주행거리를 늘리기 위해선 배터리를 추가로 장착하면 되지만 무게가 증가해 차 연비가 감소하게 된다. 새로운 전극재료를 이용한 신규 배터리 개발이 필요한 이유다.
연구팀은 리튬 ·실리콘(음극)과 황·셀레니움(양극)을 이용해 현 리튬이온 배터리보다 무게 당 용량이 4배 이상 많고, 수명이 2배 이상 긴 신규 리튬이온 배터리를 개발했다.
신규 리튬이온 배터리는 무게당 저장 용량이 약 500mAh/g으로 기존 리튬이온 배터리(100~150 mAh/g 수준)보다 약 4배, 사용 전압을 고려한 에너지 밀도에서는 약 2배 이상 증가했다. 이 배터리를 휴대폰에 사용할 경우, 4년 간 이용자가 성능 감소(20% 미만)를 크게 느끼지 못할 정도이다.
엄 교수는 “첨가물 종류와 양의 조절, 전해질 안정성 연구 등의 후속 연구를 통해 용량을 1.5배, 수명을 2배 이상 추가로 향상시킬 수 있을 것"이라고 말했다.