광주과학기술원(총장 김기선, 이하 지스트) 신소재공학부 엄광섭 교수팀과 홍익대 정재한 교수, 경희대 이정태 교수 공동 연구팀이 기존 리튬이온 배터리를 전기 저장 용량을 유지하면서 2배 이상 소형화 가능한 새로운 리튬이온 기반 고용량 배터리를 개발했다.

새로 개발된 리튬-셀레늄 배터리는 같은 전기 저장 용량 대비 2배 이상 소형화가 가능하다. 이에 따라 차세대 핸드폰, 노트북 등의 휴대용 전자기기 등 전자제품에서 배터리가 차지하는 공간이 크게 작아질 것으로 기대를 모은다.

현재 시중에서 쓰이는 리튬이온 배터리는 그라파이트(음극)와 리튬금속산화물(양극)을 사용하고 있다. 두 재료 모두 에너지 저장 용량이 상대적으로 낮으며 현재 배터리 셀 제조 기술로는 다양한 전자기기에서 활용 시 추가적인 전기 저장 용량이 필요하다는 한계에 도달했다.

반면 연구팀이 개발한 배터리는 셀레늄을 리튬 배터리의 양극 재료로, 리튬 금속을 음극 재료로 사용한다. 이 배터리에는 연구팀이 독자 개발한 ‘전기화학적 고분자 표면처리법’이 활용됐다. 배터리 셀 조립 시 전해질에 전도성고분자의 단량체인 아닐린(aniline)을 소량 첨가, 전기화학적으로 전류를 가해 전극 활성 물질 표면에 중합시키는 방법이다.

연구팀은 배터리 상용화를 위해 용량을 유지하면서도 셀레늄의 안정성을 높여 수명을 향상시키는 방법에 중점을 뒀다고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단 및 LG화학의 지원을 받아 진행됐으며, 연구성과는 첨단 에너지 소재 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials)에 5일자로 온라인 게재됐다.

/유연재 기자 yjyou@kwangju.co.kr