KIST 연구진, 25일 네이처 에너지에 게재


기존 스마트폰이나 노트북PC에 사용되고 있는 ‘리튬이온전지’보다 에너지 효율을 2배 이상 높인 ‘리튬금속-이온전지’가 개발됐다. 드론이나 자율주행차 등 무인이동체 산업에 응용될 수 있을 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 조원일 에너지저장연구단 박사팀이 리튬금속 표면에 인조 보호막을 덧입혀 에너지밀도를 2배 이상 높인 ‘리튬금속-이온전지’를 개발했다고 25일 밝혔다. 이 전지는 1200회 이상 충·방전을 하더라도 초기성능의 80%를 유지할 수 있다.

연구진은 새로 개발된 리튬금속-이온전지를 기존 리튬이온전지를 사용하던 드론에 바꿔 장착했다. 그 결과 기존에 10~15분 정도 날던 드론이 20~30분 정도로 2배 이상 오래 날았다.

리튬금속-이온전지는 리튬이온전지의 흑연 음극을 리튬금속으로 대체한 전지다. 리튬이온전지보다 이론상 에너지용량이 10배 이상 커 차세대 전지로 주목받지만 리튬 반응성이 커 금속표면에서 ‘덴드라이트’가 생겨 전지 폭발이나 수명 단축의 문제가 있었다. 덴드라이트는 금속 표면 한 부분에 비정상적으로 성장하는 결정을 말한다.

연구진은 덴드라이트 현상을 억제하고자 그래핀계 나노소재를 리튬금속 표면에 고르게 전사했다. 이로써 ‘랭뮤어-블라젯 인조 고체-전해질 계면상’이라 부르는 인조 보호막을 만든 것이다.

조원일 KIST 박사는 “차세대 전지의 성능과 안정성을 획기적으로 향상시킬 원천기술을 개발한 것”이라면서 “드론·자율주행차·무인잠수정 등 무인이동체 산업에 적용될 수 있다”고 말했다.