같은 구조체로부터 파생된 서로 다른 두 기능의 전극이 조화되어 고성능의 에너지 저장 장치를 구현하는 개념도./사진제공=미래창조과학부
강정구 한국과학기술원(KAIST) 교수정보기술(IT) 기기나 전기자동차에 쓰이는 이차전지(리튬이온) 배터리보다 최대 100배 더 빠르게 충전할 수 있는 차세대 에너지 저장 기술이 개발됐다. 전기자동차와 모바일 디바이스 등의 에너지저장 장치로 활용될 것으로 기대된다.
10일 미래창조과학부는 강정구 한국과학기술원(KAIST) 교수팀이 리튬이온 소재와 슈퍼커패시터 소재의 장점만을 조합한 하이브리드 에너지 저장기술을 개발했다고 밝혔다.
리튬이온 전지는 에너지 저장밀도(약 185Wh/kg 수준)가 높지만 충전·출력 특성(200W/kg)이 낮다. 반면 슈퍼커패시터는 충전·출력 특성(20kW/kg)이 좋은 반면 에너지 저장밀도가 낮다. 연구팀은 이 두 장치에 동시 적용이 가능한 전극물질로 음이온과 양이온이 쉽게 전해질과 내부공간을 통과할 수 있는 다공성 나노튜브를 개발했다. 이를 바탕으로 리튬이온 전지와 슈퍼커패시터의 장점을 융합한 새로운 에너지 저장 장치를 개발했다.
리튬이온 전지와 비교하면 에너지저장 밀도는 1.5배 수준인 275 Wh/kg을 달성했고, 충전·출력 특성은 23kW/kg로 리튬이온 전지의 100배를 초과했다. 김광호 미래부 하이브리드인터페이스기반 미래소재연구단 사업단장은 “상용화를 위한 대량 생산이 가능한 공정 최적화 관련 추가연구를 진행해 기술이전 또는 연구자의 벤처창업을 추진할 계획”이라고 설명했다.
