리튬이온 배터리 용량 5배 ↑ 기술 개발

2016.03.22 19:00
몰리브데늄 산화물로 이루어진 3차원 나노 구조 전극 소재의 전자현미경 사진 및 새로운 리튬 저장 거동에 관한 모식도 - 성균관대 제공
몰리브데늄 산화물로 이루어진 3차원 나노 구조 전극 소재의 전자현미경 사진(왼쪽). 오른쪽은 새로운 리튬 저장 거동에 관한 모식도다. - 성균관대 제공

 

 

스마트폰, 노트북 등 각종 전자기기에 들어가는 리튬이온전지의 용량을 최대 5배까지 높일 수 있는 길이 열렸다.


손정국 삼성전자종합기술원 소재연구센터 연구원과 김지만 성균관대 화학과 교수, 윤원섭 성균관대 에너지과학과 교수, 김한수 한양대 에너지공학과 교수 등 공동 연구팀은 정밀한 나노구조를 갖춘 몰리브덴산화물을 이용해 음극을 만들면 전지 용량을 최대 5배까지 높일 수 있다고 22일 밝혔다.


음극을 구성하는 물질로 나노 구조를 정교하게 만들면 리튬을 저장할 수 있는 양이 늘어난다는 사실은 예전부터 알려져 있었지만 그 이유는 알려지지 않았다.


연구팀은 나노 구조로 만든 몰리브덴 산화물 속에서 리튬이 ‘금속성 클러스터’ 형태로 저장되는 메커니즘을 최초로 규명했다. 몰리브덴산화물의 나노 구조 내에서 리튬이 고농도로 응집되면서 흑연으로 만드는 기존 음극보다 5배 더 높은 에너지가 저장됐다.

 

흑연은 g당 372밀리암페어시(mAh)를 저장할 수 있는데, 연구팀이 고안한 나노 구조 내에서는 g당 1600mAh 이상 저장할 수 있었다.


김지만 교수는 “이번에 발견한 메커니즘은 이전까지 정설로 받아들여지던 리튬의 저장 메커니즘을 뒤집는 결과인 만큼 수 년에 걸친 재현 실험과 수정을 거쳐 인정받은 결과”라며 “기존 이론의 한계치를 뛰어넘는 리튬이온전지의 신규 전극 소재를 개발할 수 있게 됐다”고 말했다.


연구결과는 ‘네이처’ 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 실렸다.

 

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