| 용량 4배 큰 리튬 배터리 나올까 |
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스마트폰이나 전기 자동차 배터리 용량을 4배로 끌어올린 리튬 배터리가 등장할 전망이다. 현재 고성능 스마트폰에서 가장 큰 단점으로 지적되는 건 배터리 연속사용시간이다. 스마트폰 뿐 아니라 전기자동차 등에서도 주류를 이루고 있는 건 리튬 배터리다. 정확하게 말하면 리튬이온 이차전지다. 음극은 리튬 금속 산화물, 양극은 탄소 재료를 이용한다. 하지만 전지 효율을 높이려면 양극 소재로는 금속 리튬이 가장 뛰어난 물질인 것으로 알려져 있다. 이를 실현하면 배터리 용량은 현재 리튬이온 배터리보다 4배에 달할 것으로 기대되고 있다는 것. 흔히 버튼 전지라고 불리는 리튬 전지에는 양극으로 리튬 금속을 이용하지만 충전할 수 없는 일차 전지인 만큼 노트북이나 전기자동차 등에는 맞지 않는다. 지금까지 양극에 금속 리튬을 사용하려는 시도는 수없이 이뤄져왔다. 하지만 충전할 때 리튬이온이 양극으로 확산, 분극(전기 흐름 반대 방향으로 작용하는 기전력이 생겨 전기 흐름을 방해하는 현상)이 생겨 버리거나 양극에 모세 모양 균열이 생기고 전해액이 스며들어 열이 발생하는 등 실현이 어려웠다. 이런 가운데 스탠포드대학 연구팀은 양극에 금속 리튬을 써서 발생하는 문제를 막기 위해 나노스피어(nanosphere)라고 불리는 탄소 원자가 벌집 구조를 띈 20nm 돔 형태 보호막을 생성했다. 그 결과 분극을 막고 충전할 때 리튬 팽창에 견딜 수 있는 등 물리적 화학적 강도를 해결했다고 한다. 해당 내용은 과학잡지 네이처나노테크놀러지(Nature Nanotechnology)에 발표했다. 보통 전지가 상업적으로 유효하려면 충방전 사이클 중 99.9% 이상 전기 효율(Coulombic efficiency)을 유지해야 한다. 연구팀이 만든 나노스피어 구조 리튬 배터리는 150회 충방전 중 99% 전기 효율을 달성, 상업화 직전 수준까지 도달했다고 한다. 스마트폰이나 전기자동차가 발전하려면 배터리 용량은 필수 과제인 만큼 이번에 개발한 나노스피어 기술이 실용화된다면 상당한 파급력이 생길 것으로 보인다. 관련 내용 원문은 이곳에서 확인할 수 있다. |
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