전기차 배터리 수명 획기적 연장... KAIST, 세계 최고 전해액 개발

300회 사용해도 충전용량 유지
영하 20도에서도 안정적 작동

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 최남순 교수(사진)팀이 리튬금속 전지를 높은 효율과 에너지를 유지할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술로 전지의 온도가 영하 20도에서 60도까지 다양한 환경에서도 최대 300회까지 사용하더라도 성능이 유지됐다.

4일 KAIST에 따르면 최남순 교수팀은 리튬 금속 전지에 들어가는 세계 최고 수준 전해액을 개발했다.

이 전해액은 양이온을 감싸는 껍질이 만들어지는 솔베이션 구조를 새롭게 만들어 염 농도를 높이지 않아도 전지의 수명을 늘릴 수 있다.

이 전해액으로 리튬금속 전지를 만들어 테스트한 결과, 전지 온도가 영하 20도인 경우 300회 이상 사용해도 충전용량이 72.1% 유지됐다. 통상 완전히 충전한 뒤 전지가 완전히 방전될때까지 사용했을때 전지용량이 80%가 나오는 횟수까지를 배터리 수명으로 보고 있다.

연구진이 개발한 전해액은 전지가 상온인 25도에서 200회 충·방전 후에도 전지용량이 85.4%였다. 또한, 고온인 45도에서 100회 충·방전 후에도 91.5%를 유지했다. 80도 고온 저장에서도 저장 성능이 유지되는 것도 확인했다.

이 전해액 기술은 리튬 코발트 산화물 양극을 사용해 영하 20도에서 60도의 넓은 온도 범위에서도 최고 성능을 얻었다는 점에서 그 의미가 크다. 최남순 교수는 "완전 충전·완전 방전조건에서 기존 상용 기술 대비 약 20% 높은 용량 유지율을 보여줬다"면서 "리튬이차전지 전해액 시장에서 게임 체인저가 될 것"이라고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 KAIST 최남순 교수를 포함해 김세훈, 이정아, 김보근, 변정환 연구원과 경상국립대 나노신소재융합공학과 이태경 교수, UNIST 에너지화학공학과 강석주 교수, 백경은 연구원, 이현욱 교수, 김주영 연구원이 진행해 국제 학술지 '에너지 & 인바이론멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)'에 발표했다.