1회 충전으로 서울~부산 왕복하는 배터리 개발

울산과학기술원 정경민 교수팀
'600㎞ 주행' 고성능 전극 제작

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 정경민 교수팀은 한번 충전으로 서울~부산 왕복이 가능한 배터리 전극을 개발했다고 2일 밝혔다. 건식 공정으로 기존보다 5배 두꺼운 배터리 전극을 개발함으로써 배터리 용량은 늘리고 빠른 충전속도를 유지할 수 있다. 이 공정은 화학용매를 사용하지 않아 환경 보호에도 도움이 된다.

연구진에 따르면, 이 전극을 배터리에 적용하면 전기차의 주행 거리를 약 14% 늘릴 수 있다. 정경민 교수는 "기존 전기차 배터리로는 서울-부산간 왕복 주행이 어려웠으나, 이번 기술을 적용하면 600㎞ 이상의 주행이 가능해져 1회 충전으로 서울 부산 왕복이 가능할 것"이라고 말했다. 연구진이 개발한 전극의 활물질과 도전재, 바인더가 결합된 합제층 밀도는 3.65g/㎤에 이른다. 합제층 밀도는 용량과 직결되는 원료 물질의 밀도다. 전극의 면적당 용량도 상용 전극의 5배에 해당하는 20 ㎃h/㎠다.

또 이 전극은 전도성이 뛰어난 다공성 구형 도전재가 들어가 배터리 충전 속도도 빠르다. 일반적으로 전극이 두꺼워지면 리튬이온이 이동하는 거리가 늘어나 단위 시간당 뽑아낼 수 있는 전기량인 출력이 떨어지게 되는데, 출력이 떨어지면 충전 속도 또한 느리다. 다공성 구형 도전재 같은 특수소재는 이 같은 단점을 보완 할 수 있지만, 기존 습식 공정에서는 사용하기가 까다로운 소재였다.

제1저자인 오혜성 연구원은 "코인셀 수준의 실험실 단계를 넘어 대규모 생산 공정에 적용 가능한 1Ah급 파우치셀에도 성능을 검증했다"고 말했다. 그러면서 "이번 기술은 환경 친화적인 건식 전극의 용량 증가와 성능 향상을 동시에 실현한 혁신적인 성과"라고 설명했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 배터리 전극을 에너지 분야 최고 권위 학술지인 '에너지와 환경(Energy & Environmental Science)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자