삼성전자는 종합기술원 연구팀이 기존 리튬이온전지보다 충전용량을 45% 늘리면서 충전시간은 5분의 1로 줄이는 원천기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구에는 삼성SDI와 서울대 화학생물공학부 최장욱 교수팀도 공동 참여했다.
배터리 성능을 획기적으로 향상시킨 비결은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막 ‘그래핀’이다. 그래핀은 구리보다 100배 이상 전도성이 좋고 실리콘보다 140배 전자를 빠르게 이동시키는 성질을 지녔다. 연구팀은 저렴한 실리카(SiO2)를 활용해 그래핀을 팝콘 같은 3차원 형태(그래핀 볼)로 대량 합성한 뒤 리튬이온전지의 양극 보호막과 음극 소재로 적용했다.
이 배터리는 고속충전 기술로도 1시간 가까이 걸리는 휴대폰 배터리를 12분이면 완전히 충전할 수 있다. 60도 온도까지 안정성을 유지해 전기자동차용 배터리에도 응용이 가능하다. 배터리 업계에서는 앞으로 5년 이내에 상용화가 가능할 것으로 보고 있다.
이번 연구성과는 최근 과학저널 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 ‘그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현’이란 제목으로 게재됐다. 삼성전자 종합기술원은 관련 기술 특허를 국내와 미국에 출원했다.
김창훈 기자 chkim@hankookilbo.com
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