[엠투데이 이상원기자] 전고체배터리보다 수명이 훨씬 길고 성능이 더 뛰어난 리튬-황배터리가 개발됐다.
기술 전문매체 'Tech Xplore'에 따르면, 중국과 독일 여러 기관의 국제 전문가 집단이 풍부한 유황과 붕소, 리튬, 인, 요오드를 활용, 고체 전해질 역할을 하는 '유리와 같은 혼합물'을 개발했다.
고체 다공성 구조인 이 물질은 산화환원 반응을 통한 전자의 이동 속도를 대폭 높였고 2만5,000회의 충전-방전 사이클 후에도 용량의 80% 이상을 유지했다. 연구팀의 연구결과는 최근 'Nature'에 게재됐다.
연구팀은 배터리를 더 작고 가볍게 만들기 위해 리튬을 고정할 더 나은 소재로 품질이 좋고 공급이 풍부하며 비용이 낮은 유황을 선택했다. 하지만 유황과 리튬의 반응은 이온 손실을 초래하고 팽창하는 경향이 있어 배터리 수명이 매우 짧은 단점이 있다.
연구팀은 이런 문제를 해결할 방법을 찾아냈고 수천 번의 충전 주기를 거치면서 다른 배터리보다 더 오래 지속되고 비용이 저렴한 '리튬-황 배터리'를 개발했다.
연구팀은 유황, 붕소, 리튬, 인, 요오드 등으로 다공성 원자 구조의 혼합물 전극을 만들었다. 다공성 원자구조는 중간체의 이동 없이도 이온 확산이 자유롭고 빠르다.
그 결과, 고온에 노출돼도 전혀 문제없이 빠르게 충전할 수 있는 배터리가 탄생했다. 연구팀은 이 배터리가 2만5,000회의 충전 및 재충전 사이클 후에도 80%의 충전 용량을 유지할 수 있다고 밝혔다.
이는 1,000회의 사이클만 거치면 성능이 현저히 저하되는 현재의 리튬이온배터리보다 성능이나 수명이 월등히 높다.
연구자들은 에너지 밀도를 개선하기 위해 좀 더 많은 연구가 필요하며, 가벼운 배터리를 보장하기 위해 혼합에 사용할 다른 재료를 찾는 노력을 계속해야 한다고 설명했다.
