경상국립대 에너지공학과 정현영 교수 팀
리튬 이온 배터리의 충전 한계를 극복한 획기적 성과 평가

3분안에 충전이 가능한 리툼배터리 기술을 개발한 경상국립대 에너지공학과 김선식 석사과정생(왼쪽)과 정현영 교수(오른쪽). 경상국립대 제공

연구논문에 게재된 ‘양자 크기의 금속산화물 탄소 복합 음극에서 충·방전이 진행됨에 따라 증가하는 저장용량’ . 경상국립대 제공

경상국립대(총장 권순기)는 융합기술공과대 에너지공학과 정현영 교수팀이 3분 안에 충전과 2만 회 충·방전이 가능한 금속산화물 기반 리튬 배터리 음극을 개발했다고 6일 밝혔다.

관련연구 논문은 최상급 나노 분야 학술지 ≪에이씨에스 나노(ACS NANO)≫ (IF=15.881) 최신호에 발표됐다고 덧붙였다. 이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구실 지원사업과 교육부·한국연구재단 지역대학 우수과학자 지원사업 후속 연구의 지원을 받아 진행됐다.

지금까지는 리튬이온 배터리를 80%까지 충전하는 데 15분 걸린다. 그런데 정 교수팀이 개발한 금속산화물 기반의 음극은 3분 안에 충전이 가능한 초고속 충전 특성을 보인다.

이는 휘발유 자동차를 5분 안에 충전하는 것보다 빠르게 충전이 가능한 것으로, 리튬 이온 배터리의 충전 한계를 극복한 획기적인 성과로 평가된다.

연구진이 개발한 금속산화물 음극은 2만 회까지 안정적으로 작동했고, 이는 리튬이온 배터리가 1000회 충·방전이 가능한 것의 20배 가량 향상된 수명이다. 이 기술은 현재 상용화된 배터리보다 10배 이상 매우 빠른 충전 속도에서 1.5배 이상의 성능을 보인 수준 높은 기술로 평가된다.

이 연구 논문 제1저자인 김선식 석사과정생은 “전극을 매우 가벼운 형태로 경량화해 에너지 저장 소자의 무게를 획기적으로 줄일 수 있었다”며 “특히 수명 안전성과 고용량 특성을 나타내기 때문에 드론, 전기자동차, 항공기 및 첨단기기 산업에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

정현영 교수는 “이번 연구가 고속 충전 리튬이온 전지 연구에 대한 실마리를 제공하고, 미래 시장이 요구하는 전기 자동차 배터리로 가는 이정표 역할을 해 실용화로 이어지기를 바란다”고 밝혔다.

이선규 기자 sunq17@busan.com