中연구진, 영하 80도서 작동하는 배터리 전해질 개발

美 연구진과 4년간 협업...리간드 채널 촉진 전도 매커니즘 발견

연합뉴스 제공

중국 연구진이 극한의 온도인 영하 80도에서도 리튬이온전지 충전이 가능한 새로운 전해액을 개발했다고 3일 밝혔다.

홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 보도에 의하면 중국 저장대 연구진이 지난달 28일 학술지 네이처에 발표한 논문에 지금까지 알려지지 않은 배터리 내 이온 운반 방법으로 극한의 조건에서도 고에너지 배터리를 작동할 수 있게 됐다.

리튬이온전지는 저온 환경에서 높은 에너지 밀도, 넓은 작동 온도 범위, 고속 충전 모두를 총족하기 어려워 사용이 제한됐다. 리튬이온전지 전해액이 리튬염으로 만들어져 전지에서 이온 수송을 제한하는 요인이었다.

중국 저장대 연구진은 미국 연구진과 협력, 넓은 범위 온도에서 용매들을 스크리닝(선별)하는 4년간 연구 끝에 플루오로아세토니트릴이라는 용매를 사용하는 전해질을 개발하는 데 성공했다.

네이처에 따르면 전해질의 작은 용매 분자는 '리간드 채널 수송'이 가능하다. 리간드 채널 수송은 리튬이온 주위에 2겹 층을 형성하고 이온이 운반될 수 있는 통로를 만드는 것이다.

연구진은 "리간드 채널 촉진 전도 매커니즘은 고에너지 전지가 극한 환경에서 작동할 수 있는 길을 열어준다"고 설명했다.

소프트팩 리튬이온전지로 시험한 결과 이 전해질은 알려지지 않은 배터리 내 구조적 운반 방법을 가능케 만들었으며 영하 70도 환경에서도 기존에 비해 이온전도도가 1만배 높았다고 SCMP는 전했다.

연구진은 나트륨이온전지나 칼륨이온전지에서도 매우 효과적이라고 주장했으나 네이처는 새 전해질이 전통적인 배터리 설계에서 효과적이려면 추가 연구가 필요할 수 있다는 한계가 존재한다고 지적했다.

연구 책임자 판슈린 교수는 "새로운 배터리가 전기차나 항공, 해양 전자기기, 철도, 극지 탐사, 통신 등 다양한 범위에 적용될 수 있다"며 "우리는 미래에 상용화가 가능할 것이라 본다"고 밝혔다고 SCMP는 보도했다.김영욱기자 wook95@dt.co.kr