미국 하버드에서 개발한 전고체 배터리
6000회 충방전 후 성능 80% 유지
미국 하버드 대학 연구원들이 단 10분 만에 전기차 재충전이 가능한 전고체 배터리를 개발했다.
차세대 전기차에 적합한 전고체 배터리 개발
외신에 따르면 18일 하버드 존 폴슨 공학 및 응용 과학 대학의 연구진이 차세대 전기차에 적합한 혁신적인 전고체 배터리를 개발하는 데 성공했다.
이 배터리는 6,000회 이상의 충전 및 방전 주기를 견딜 수 있고 단 10분만에 재충전이 가능하다.
전고체 배터리 설계에서 중요한 도전 과제 중 하나는 양극 표면에 덴드라이트 형성이다. 이는 리튬이 양극 표면에 쌓이면서 전해질을 통해 성장하고 양극과 음극을 분리하는 분리막을 뚫어 배터리의 단락이나 화재 위험을 초래할 수 있다.
이러한 문제의 해결을 위해 연구팀은 안정적인 다양한 재료를 사용해 다층 배터리를 설계했다.
2030년 이전 상용화 추진
하버드 연구진이 개발한 전고체 배터리는 기존 흑연 음극 대신 리튬 금속 양극을 사용한다. 보도에 따르면 이 새로운 양극은 기존 흑연 음극보다 10배 더 큰 용량을 갖는 것으로 알려졌다.
또한 양극에서 덴드라이트 형성을 방지하기 위해 마이크로 크기의 실리콘 입자를 사용했다.
배터리 크기는 우표와 비슷하며 모양은 원형이다. 6,000번의 충전 사이클을 거치고도 용량의 80%를 유지해 기존 파우치 셀 배터리보다 우수한 성능을 보여준다.
신 리(Xin Li) SEA 부교수는 연구 논문에서 “리튬 금속 양극 배터리는 기존 흑연 음극보다 10배 더 큰 용량을 지니고 있어 전기차 주행 거리를 혁신적으로 늘릴 수 있으며 이는 배터리 기술의 성배로 여겨진다. 우리의 연구는 산업 및 상업적 응용을 위한 보다 실용적인 전고체 배터리 개발의 중요한 단계”라고 전했다.
연구팀은 이 기술을 신 리 교수와 하버드대 졸업생 3명이 하버드 대학의 지원을 받아 창립한 애든 에너지(Adden Energy)에 이전, 상용화를 추진한다.
515만 달러의 초기 투자를 유치한 애든 에너지는 이 기술을 상용화해 2030년 이전 시장에 진입할 예정이다.
한편 전고체 배터리는 전기차 분야의 차세대 혁신으로 각광받고 있다. 자동차 제조업체들은 전고체 배터리 개발에 힘쓰고 있으며 그 중 토요타는 최근 2-3년 내 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 출시할 계획이라고 발표했다.
