리튬금속-이온전지를 장착한 드론, 2배 이상 오래 난다
리튬금속-이온전지를 장착한 드론, 2배 이상 오래 난다
  • 문병도기자
  • 승인 2018.09.25 06:00
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조원일 KIST 박사팀
LBASEI를 코팅한 음극 표면에서는 리튬의 표면이동이 빠르게 진행되어 덴드라이트 형성이 크게 감소한다. <사진제공=과학기술정보통신부>

[뉴스웍스=문병도기자] 조원일 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 박사팀이 현재 스마트폰이나 노트북에 쓰이는 리튬이온전지보다 에너지밀도가 2배 이상 높고 1200번 넘게 충·방전해도 초기 대비 80% 이상의 성능이 유지되는 리튬금속-이온전지를 개발했다.

리튬금속-이온전지는 리튬이온전지의 흑연 음극을 리튬금속으로 대체한 전지로, 리튬이온전지보다 이론상 에너지용량이 10배 이상 커서 차세대 전지시스템으로 주목받고 있는 기술이지만, 리튬금속의 높은 반응성 때문에 금속표면에서 덴드라이트가 생성되면서 전지의 폭발을 유발하거나 수명이 단축되는 등 문제가 있었다.

연구팀은 덴드라이트 현상을 억제하기 위하여 그래핀계 나노소재를 리튬금속 표면에 고르게 전사함으로써 ‘랭뮤어-블라젯 인조 고체-전해질 계면상’이라 부르는 인조 보호막과, 양자역학 계산을 활용하여 최적의 전해질 배합도 개발했다.

이러한 인조 보호막과 전해질 배합을 통해 1200회 번 넘게 충·방전을 하더라도 초기 성능 대비 80%를 유지하고, 상용화된 리튬이온전지 수준으로 리튬금속의 양을 줄여도 200회 이상 충·방전이 가능하다는 것을 확인했다.

이번 연구로 리튬이온전지가 지닌 에너지 저장능력의 한계를 넘어서는 고용량·장수명 전지의 제조가 가능해졌으며, 리튬금속-이온전지을 포함한 리튬-황전지, 리튬-공기전지 등 차세대 전지산업에 큰 기회를 가져올 것으로 기대된다.

조원일 책임연구원은 “드론, 자율주행차, 무인잠수정 등 무인이동체 산업을 비롯하여 다양한 산업으로 파급될 수 있을 것이다.”라고 밝혔다.

과기정통부의 '무인이동체 미래선도 핵심기술개발사업'과 KIST의 '미래원천기술연구'의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 에너지' 온라인판에 게재됐다.

조원일(왼쪽) 박사, 김문석 연구원 <사진제공=과기정통부>
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