오래가는 '듀얼이온전지'로 전기차 성능 높였다

포스텍

여러 번·급속 충전이 가능한 2차전지 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 전기자동차용 차세대 2차전지로 주목받는 '듀얼 이온전지'의 내구성을 높이는 데 성공했다.

포스텍은 박수진 화학과 교수 연구팀이 한정우 서울대 재료공학부 교수, 유자형 울산과학기술원(UNIST) 화학과 교수, 류재건 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀과 함께 고분자 바인더 연구를 통해 듀얼 이온 지의 내구성을 높이는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 8월 31일 게재됐다.

듀얼 이온 전지는 리튬 양이온과 음이온을 동시에 사용하는 전지다. 에너지 밀도가 높아 많은 에너지를 저장할 수 있지만, 충·방전 과정에서 양극의 재료인 흑연이 팽창·수축하며 전지의 내구성을 떨어뜨린다는 한계가 있었다.  

연구팀이 이용한 '바인더(binder)'는 2차전지 내에 있는 여러 화학물질을 묶어 고정하는 역할을 한다. 아자이드 그룹과 아크릴레이트 그룹을 사용해 고분자 바인더를 만들었다. 아자이드 그룹은 흑연이 팽창하고 수축하더라도 흑연의 구조가 붕괴되지 않도록 한다. 아크릴레이트 그룹은 흑연이 팽창하다가 바인더와의 결합이 끊어지더라도 이를 다시 연결해주는 역할이다.

실험 결과 연구팀이 개발한 바인더를 적용한 듀얼 이온 전지는 3500여 이상 충 ·방전을 반복한 뒤에도 우수한 성능을 유지했다. 2분 이내에 원래 전지 용량의 88%가 충전되는 등 급속 충전도 가능했다. 

연구를 이끈 박 교수는 "듀얼 이온 전지는 지구상에 풍부한 흑연을 사용하기 때문에 리튬 이온 전지에 비해 가격 경쟁력도 높다"며, "이번 연구를 바탕으로 전기차뿐만 아니라 여러 분야에서 듀얼 이온 전지 연구가 활발하게 이루어지길 바란다"고 전했다. 

[박건희 기자 wissen@donga.com]