6분 만에 전기차 배터리 90% 충전 기술 개발…국내 연구진

전기자동차를 6분 만에 90% 충전할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

포항공대(포스텍)는 신소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경씨 연구팀이 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 함께 더 빨리 충전되고 오래 가는 전기차 전지 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

지금까지 이차전지(전기차 배터리)에서 빠른 충·방전을 하는 데는 전극 물질 입자 크기를 줄이는 방법이 이용됐다.

그러나 입자 크기를 줄이면 이차전지 부피 에너지 밀도가 줄어드는 단점이 있다.

연구팀은 입자 크기를 줄이지 않고도 충·방전 상변이 과정에 중간상을 형성하면 고에너지 밀도 손실 없이도 빠른 충·방전이 가능하다는 점을 확인했다.

상변이 과정은 전극 물질 중 상전이 물질에서 일어나는 현상으로 충·방전 시 리튬이 삽입·탈리되면서 물질 기존 상이 새로운 상으로 변하는 과정을 가리킨다.

연구팀이 합성한 이차전지 전극은 6분 만에 90%까지 충전되고 18초 이내에 54%를 방전하는 성능을 보여 고출력 이차전지 개발 기대감을 높였다.

이 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ‘에너지 앤드 인바이런멘털 사이언스’ 최근호에 실렸다.

강병우 교수는 “기존 접근법은 빠르게 충·방전할 수 있도록 입자 크기를 줄이다 보니 에너지 밀도 저하가 문제였다”며 “이번 연구 성과를 통해 빠른 충·방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족할 수 있는 이차전지를 개발할 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다.

포항 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr