“新배터리 기술로 전기차 주행거리 대폭 늘린다” GIST-현대차, 리튬금속전지 안정성 향상 기술 개발

GIST 신소재공학부 엄광섭 교수팀-현대차 배터리연구팀 공동연구
에너지 밀도와 수명 2배 향상된 리튬금속전지 구현

(왼쪽부터) 엄광섭 교수, 조진현 박사과정생. <사진 제공=GIST>

광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 현대자동차 배터리연구팀과 함께 고에너지 리튬금속전지의 충방전 내구성을 향상시키는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 기존보다 2배 이상의 에너지 밀도와 수명을 갖는 리튬금속전지를 만드는 데 성공해 향후 전기차 주행 거리를 늘리는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

‘리튬금속전지’는 전지의 음극 소재를 기존 흑연에서 리튬 금속으로 대체한 전지다. 이론적으로 리튬이온전지보다 10배 높은 음극 용량을 구현할 수 있어 주목받고 있다. 하지만 리튬이 도금되면서 부피 팽창이 일어나 배터리가 부풀고 내부의 압력이 증가하는 등 안전성 및 내구성의 문제가 상용화에 걸림돌이 되고 있다.

연구팀은 리튬금속 배터리에서 폴리테트라플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene)을 이용하여 삼차원 구조체를 만들었다. 이렇게 개발한 삼차원 구조체를 리튬금속 음극으로 활용한 결과, 기존의 구리 집전체 기반 리튬금속 음극보다 2배 이상 에너지 밀도와 수명을 갖는 리튬금속전지를 만드는 데 성공했다. 동일한 전기차에 같은 크기의 전지를 장착하였을 때, 이번 연구에서 개발된 리튬금속전지는 두 배 이상의 에너지를 저장함으로써 주행거리를 크게 향상시킬 수 있다.

엄 교수는 “이번 연구 성과는 기존 리튬금속전지의 고질적인 문제를 해결할 수 있는 새로운 대안을 제시했다”며 “향후 안정성이 보장된 고에너지 리튬금속 전지를 차세대 전기자동차에 이용할 수 있게 된다면 전기자동차의 1회 충전 주행거리를 크게 향상시킬 수 있을 것”이라고 밝혔다.