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하버드대 연구진 ‘수상돌기 문제 해결한’ 전고체 배터리 개발

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하버드대 연구진 ‘수상돌기 문제 해결한’ 전고체 배터리 개발

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BLT 샌드위치와 유사한 구조의 하버드대 전고체 배터리. 리튬금속 음극재, 흑연, 1차 전해질, 2차 전해질, 양극재 순(왼쪽부터)으로 설계돼 있다. 사진=하버드대

미국 하버드대 연구진이 전고체 배터리 시제품을 개발했다.

전고체 배터리란 배터리내 양극재와 음극재 사이의 전해질이 액체로 돼 있는 현재의 리튬이온 배터리와 달리 고체로 돼 있는 2차 전지를 말하는 것으로 고열에 폭발할 위험이 큰 기존 리튬이온 배터리의 단점을 극복한 차세대 배터리로 평가되고 있다.

13일(이하 현지시간) 일렉트렉에 따르면 하버드대 공대인 공학·응용과학대학(SEAS) 소속 연구진은 리튬메탈 전고체 배터리 시제품을 개발하는데 최근 성공했다. 리튬메탈 전고체 전지에는 배터리 음극 소재로 리튬금속(Li-metal)이 사용된다.

연구진은 “충전하는데 몇 시간씩 걸리는 리튬이온 전지에 비해 이 리튬금속 전고체 배터리는 충전시간은 크게 줄어들었으면서 주행거리는 크게 늘어난 것이 특징”이라고 밝혔다.
하버드대 연구진이 만든 전고체 전지 시제품의 또다른 특징은 기존 리튬이온 전지가 안고 있는 ‘덴드라이트(수상돌기)’ 문제를 해결했다는 점이라고 일렉트렉은 전했다.

덴드라이트는 리튬이온 배터리가 충전과 방전을 반복하다보면 금속 조각들이 양극에 조금씩 달라 붙어 나뭇가지 모양을 만든다고해서 생긴 이름으로 이 덴드라이트가 쌓이면양극과 음극을 분리하는 막이 뚫려 합선을 일으키는 원인이 된다.

일렉트렉에 따르면 하버드대 공대 연구진은 이 문제를 이른바 ‘BLT 샌드위치’와 유사한 구조로 전고체 배터리를 설계하는 방식으로 극복했다.

BLT 샌드위치는 빵에 베이컨(bacon), 양상추(lettuce), 토마토(tomato)를 겹쳐 넣은 샌드위치로 각각의 머리글자를 따와 BLT란 이름이 붙었다.

전고체 구조를 리튬금속 음극재, 흑연, 1차 전해질, 2차 전해질, 양극재 순으로 단순화시켜 덴드라이트가 발생할 수 있는 환경을 제거했다는 얘기다.

일렉트렉은 “하버드대 전고체 전지의 기술적인 성과와는 별개로 기존 리튬이온 전지보다 낮은 원가에 양산할 수 있는지는 여전히 숙제가 될 것”이라고 덧붙였다.


이혜영 글로벌이코노믹 기자 rock@g-enews.com