포스텍 '6분 만에 90% 충전' 전기차 배터리 소재 개발

전기차 시장 성장에 도움될 터

강병우 포스텍 교수

포스텍 김민경 씨

포스텍(김무환 총장) 연구팀이 6분 만에 90%까지 충전되는 전기차 배터리 소재를 최초로 개발했다.

포스텍 소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경 씨 연구팀은 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 공동으로 이차전지 전극 물질에서 충·방전할 때 입자 크기를 줄이지 않아도 획기적으로 충·방전 시간을 단축해 고출력을 낼 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구는 재료 분야 국제학술지 '에너지 엔 인바이러먼털 사이언스' 최근호에 게재했다.

기존 이차전지에서 빠른 충·방전을 위해 전극 물질의 입자 크기를 줄이는 방법은 이차전지의 부피 에너지 밀도를 줄이는 단점이 있어 효율성이 떨어졌다.

이에 연구팀은 충·방전 시 전극 물질 가운데 상전이 물질에서 일어나는 현상인 '상변이 과정'에 중간상을 형성시키면 고에너지 밀도의 손실 없이도 빠른 충·방전이 이뤄진다는 사실을 확인했다.

연구팀은 이를 통해 6분 만에 90%까지 충전되고 18초 내에 54%까지 방전되는 '출력 높고 오래 가는' 이차전지를 개발해 냈다.

강병우 교수는 "빠른 충‧방전 과정에서 발생하는 에너지 밀도 저하 문제를 이번 연구를 통해 해결할 수 있었다"며 "특히 빠른 충·방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족시킬 수 있는 이차전지 개발 기반을 마련했다는 점에서 의미있다"고 했다.