현재 상용화된 전기자동차를 6분 만에 충전할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
포항공대(포스텍)는 화학공학과·철강·에너지소재대학원 김원배 교수, 화학공학과 박사과정 강송규씨, 통합 과정 김민호씨 연구팀이 효율성을 높인 음극소재 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
연구팀은 리튬 이온 저장 능력이 우수하고 강자성 특성을 지닌 '망간-철 산화물' 음극재가 더 많은 리튬을 저장할 수 있도록 합성 방법을 새롭게 설계했다.
망간 산화물이 있는 용액에 철을 넣은 결과 갈바닉 치환 반응을 통해 안쪽에는 망간 산화물이, 바깥쪽에는 철 산화물이 분포된 이중구조물이 형성됐다.
갈바닉 치환 반응은 금속이 자신보다 높은 환원전위를 지닌 금속 이온을 만날 때 일어나는 전기화학 반응이다.
연구팀은 금속 이온을 함유하는 수용액을 고온·고압으로 반응시켜 다양한 나노미터 및 마이크로미터 크기의 분말을 합성하는 수열합성법 등 과정을 통해 '망간-철 산화물' 음극재를 표면적이 큰 나노미터 두께 시트 형태로 만들었다.
그 결과 많은 양의 리튬 이온이 추가로 저장됐다.
연구팀은 '망간-철 산화물' 음극재가 낼 수 있는 이론적 용량보다 50% 이상 늘리는 데 성공했다고 밝혔다.
음극재 표면적이 증가함으로써 많은 양의 리튬 이온과 전자가 동시에 이동할 수 있어 이차전지 충전속도가 향상됐다.
실험 결과 상용화된 전기차 전지의 음극재 용량만큼 충전하는 데 6분이 걸리는 것으로 나타났다.
현재 전기차 충전은 보통 약 10시간 걸리고 급속 충전하더라도 최소 30분이 소요된다.
이 연구는 재료공학 분야 국제학술지인 '어드밴스트 펑셔널 머티리얼스' 앞표지 논문으로 실렸다.
(사진=연합뉴스)