스마트폰 배터리 크기 '반으로' 줄인다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 스마트폰, 노트북 등에 쓰이는 리튬이온 배터리의 용량은 유지하면서, 크기를 반으로 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 배터리의 소형화를 통해 다양한 전자제품의 소형화가 가능해질 것으로 예상된다. 광주과학기술원(GIST)는 엄광섭 신소재공학부 교수팀, 정재한 홍익대 교수, 이정태 경희대 교수 등이 포함된 공동 연구팀의 연구 결과에 대해 12일 이같이 밝혔다.

리늄이온 배터리 대체할 리튬-셀레늄 배터리 개발

연구팀은 리튬-셀레늄 배터리를 상용화할 수 있는 기술을 개발했다. 리튬-셀레늄 배터리는 양극 재료로 쓰이는 리튬 금속을 음극 소재로 사용하고 셀레늄을 양극 소재로 사용하는 배터리다. 셀레늄의 안정성이 낮아 상용화에 어려움이 있었으나, 연구팀은 자체 개발한 전기화학적 고분자 표면처리법으로 처리해 상용화에 성공했다.

전기화학적 고분자 표면처리법은 배터리 조립 시 전해질에 전도성고분자(폴리아닐린)의 단량체인 아닐린을 소량 첨가해 전기화학적으로 전류를 가해 전극 활성 물질 표면에 중합시키는 방법을 말한다. 연구팀은 이 방법을 통해 셀레늄에 폴리아닐린 보호막을 씌워, 셀레늄의 안정성을 확보했다. 연구팀은 다른 전극 물질 대비 약 3배(200회 충·방전) 이상의 배터리 용량 유지율을 나타냈다고 밝혔다.

리튬이온 배터리 절반 이상 줄일 수 있다

엄광섭 교수

셀레늄을 전극 소재로 활용하면서 배터리 부피는 절반으로 줄었다. 리튬-셀레늄 배터리의 양 전극의 부피당 이론 용량은 음극(리튬)이 1㎤당 2060mAh이며 셀레늄은 1㎤당 3253mAh로, 기존 리튬이온 배터리의 용량(837mAh)보다 두 배 이상 크다. 리튬 이온 배터리를 리튬-셀레늄 배터리로 바꾼다면 부피를 절반 이상 줄이거나, 더 큰 용량의 배터리를 사용할 수 있게 되는 것이다.

엄광섭 교수는 "이번 연구성과는 기존의 리튬-셀레늄 배터리에 비해 매우 용이한 전기화학적 고분자 표면처리법을 통해 새로운 고용량·고안전성의 리튬-셀레늄 배터리를 도입시켰다는데 가장 큰 의의가 있다"라며 "향후 추가적인 연구 개발을 통해 다른 차세대 고용량 이차전지(리튬-황전지 등)에서도 적용 가능할 것을 기대한다"고 말했다.

연구성과는 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 5일 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr