［중부매일 나인문 기자］ KAIST 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 급속 충전이 가능한 우수한 성능의 고에너지·고출력 하이브리드 리튬 이온 전지를 개발했다.

리튬이온 배터리는 대표적인 상용화 에너지 저장 장치로, 스마트 전자기기부터 전기 자동차까지 전반적인 전자 산업에 필수적인 요소로 자리 잡고 있어 '제2의 반도체'로 불린다.

그러나 느린 전기화학적 반응 속도, 전극 재료의 한정 등의 특성에 의한 낮은 출력 밀도, 긴 충전 시간, 음극 및 양극 비대칭성에 따른 큰 부피 등의 근본적인 한계로 인해 고성능 전극 재료 및 차세대 에너지 저장 소자의 개발이 절실했다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 고분자 수지의 배향 변화를 통해 넓은 표면적을 가진 다공성 탄소 구조체를 합성할 수 있는 새로운 합성법을 제시했고, 이를 기반으로 음극 및 양극 소재를 개발해 고에너지·고출력의 하이브리드 리튬이온 에너지 저장 장치를 성공적으로 구현했다.

연구팀은 또 음극과 양극을 완전 셀로 구성해 고성능 하이브리드 리튬 이온 전지를 구현했다. 이 하이브리드 리튬 이온 전지는 기존 상용화된 리튬이온 배터리에 필적하는 에너지 밀도와 축전기의 출력 밀도 특성을 모두 가지됐다.

특히 수 초에서 수 분 내에 급속 충전할 수 있어 전기자동차, 드론, 스마트 전자기기 등에 적용할 수 있어 차세대 에너지 저장장치로 각광받을 것으로 기대된다.

KAIST 신소재공학과 김기환 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 나노 분야의 국제 저명학술지 'ACS 나노'에 4월 4일자(字) 게재됐다.

강 교수는 "기존의 에너지 저장 시스템의 한계를 극복할 수 있는 새로운 돌파구가 될 것"이라며 "전기 자동차를 포함한 모든 전자기기의 활용 범위로 확대·적용될 수 있다"고 말했다.