스마트폰·노트북 리튬이온 2차 배터리, 6분 만에 3분의 2 고속 충전

포스텍 이진우·조장신 연구팀, 계층형 다공성 물질 이용 개발

스마트폰이나 노트북의 배터리로 이용되는 리튬이온 2차 배터리를 6분 만에 전체의 3분의 2가량을 충전시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

포스텍 화학공학과 이진우 교수'조장신 박사후연구원 팀은 여러 크기의 기공이 들어 있는 계층형 다공성 물질을 이용해 초고속으로 충전할 수 있는 배터리를 만드는 데 성공했다고 소재 분야 세계적 권위지 '어드밴스드 머터리얼스'지를 통해 최근 발표했다. 계층형 다공구조는 다른 크기의 기공을 두 개 이상 포함하는 형태다. 표면적이 넓고 물질을 전달하는 성능이 뛰어나 2차전지 분야에서 높은 활용성으로 기대를 모았다. 하지만 소재의 기공을 동시에 조절하려면 복잡한 방법을 거쳐야 하고, 그에 따른 시간이 많이 소요되고 대량생산이 어렵다는 단점이 있었다.

이에 연구팀은 용매가 증발하는 조건 조절을 통해 이 물질을 합성해냈다. 이 기술은 티타늄 니오비윰 산화물뿐만 아니라 텅스텐이나 티타늄계 산화물 등 다양한 무기 소재에도 적용될 수 있어 활용도가 뛰어나다. 연구팀이 합성해낸 소재는 전극 내 전해액 침투성을 높여 리튬이온이 더 쉽게 전달되도록 돕고 있다. 이진우 교수는 "계층형 다공성 무기소재는 에너지 전극소재로 많은 장점을 갖고 있었지만 복잡한 합성법 때문에 빛을 발하지 못했다. 하지만 이번 연구가 '증발'을 통해 간단하게 성공하면서 리튬이온 2차전지를 비롯한 다양한 에너지 전극 소재 성능 향상에 큰 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.