스마트폰, 노트북, 태블릿PC처럼 스마트 기기는 물론 전기차를 오랫동안 안전하게 사용할 수 있도록 하는 배터리 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국기계연구원 나노역학장비연구실, 성균관대 신소재공학부 공동 연구팀은 리튬이온배터리의 성능을 높이는 새로운 배터리 음극 구조를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다.

리튬이온배터리 전극은 고체와 액체의 혼합물인 슬러리를 전극 전체에 골고루 배치할 수 있도록 코팅해 건조하는 방식으로 만들어진다. 슬러리 균일도가 배터리 성능을 좌우하고 전극이 두꺼워질수록 에너지 밀도와 균일도가 낮아지기 때문에 고출력 환경에서 성능을 유지하기 어렵다.

이에 연구팀은 리튬이온배터리의 전극이 두꺼워도 고성능, 고신뢰성을 유지하는 디자인과 공정기술 개발을 위해 음극을 이중층으로 구성했다. 또 이온 전도성과 전기 전도성이 향상된 작은 소재가 용량이 큰 소재 사이사이에 존재할 수 있는 요철형태로 설계했다.

그 결과 이번에 개발된 배터리의 음극 구조는 전극이 두꺼워져도 전극 전체가 높은 에너지 밀도를 유지하면서 균일한 반응 안정성을 가질 수 있어서 성능과 수명 향상에 크게 도움이 될 것으로 예상되고 있다.

현승민 기계연구원 책임연구원은 “이번 기술은 기존 리튬이온배터리 소재와 공정을 그대로 활용하면서도 새로운 디자인 설계만으로 배터리 성능과 수명을 향상시킬 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라며 “스마트폰, 노트북 같은 스마트 기기는 물론 고출력 환경에서도 고에너지 밀도가 필요한 전기차, 소프트로봇에 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.