스마트폰·노트북 배터리 `성능 높이고 수명 길게`

기계연, 리튬이온 전극기술 개발

한국기계연구원은 성능과 안정성을 높이는 리튬이온 배터리 전극 설계기술을 개발했다. 사진은 파우치 형태의 이중층 음극 배터리 기계연 제공

스마트폰, 노트북 등 전자기기나 전기자동차에 쓰이는 리튬이온 배터리의 성능과 안정성을 높이는 전극 설계기술이 나왔다.

한국기계연구원은 현승민 박사 연구팀이 이후정 성균관대 교수팀과 함께 리튬이온 배터리의 새로운 배터리 전극(음극) 구조를 개발했다고 17일 밝혔다.

리튬이온 배터리의 전극은 슬러리(고체와 액체의 혼합물)를 전극 전체에 골고루 배치할 수 있도록 코팅해 건조하는 방식으로 제작한다. 이 때 슬러리의 균일도가 배터리 성능을 좌우한다. 전극이 두꺼워질수록 에너지 밀도와 균일도가 낮아져 고출력 환경에서 성능 유지가 어렵다.

연구팀은 리튬이온 배터리의 전극이 두꺼워도 고성능·고신뢰성을 유지하는 디자인과 공정기술 개발을 위해 음극을 이중층으로 구성했다. 또 이온전도성과 전기전도성이 향상된 작은 소재를 용량이 큰 소재 사이에 배치하는 요철 형태로 설계했다. 이런 음극 설계 구조는 전극이 두꺼워져도 전극 자체가 높은 에너지 밀도를 유지하면서 균일한 반응 안정성을 가져 성능과 수명을 높인다고 연구팀은 설명했다.

현승민 기계연 박사는 "이번에 개발한 기술은 기존 리튬이온 배터리 소재와 공정을 활용하면서 배터리 성능과 수명을 높이는 효율적 방법"이라며 "상용 스마트폰, 노트북 등 전자기기뿐 아니라 고출력 환경에서 높은 에너지 밀도가 요구되는 전기자동차 , 소프트로봇 등에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(지난해 11월)'에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr.