[테크] 中 톈진대학, '리튬 금속 배터리' 기술 개발...성능 3~4배 UP

(중국 톈진=신화통신) 중국 과학기술 연구팀은 에너지 밀도가 600Wh(와트시)/kg을 초과하는 파우치형 배터리와 480Wh/kg 용량의 배터리 모듈을 개발했다. 이로써 기존 리튬이온 배터리의 에너지 밀도 및 주행 능력에 비해 직접적인 성능 지표가 3~4배 향상됐다.

전기 교통, 저고도 경제 등 신흥 분야가 빠르게 발전하면서 장거리 주행이 가능한 고에너지 충전 배터리 수요도 날로 커지고 있다. 에너지 밀도는 배터리의 핵심 지표로, 더 가볍고 작으면서 전력을 더 많이 저장하는 배터리를 개발하는 것이 각국 연구자들의 기술적 난제로 여겨져 왔다.

리튬 금속 배터리는 전통 리튬이온 배터리보다 더 높은 이론적 에너지 밀도를 가지고 있어 기존 배터리 성능의 문제와 주행 거리를 해결할 수 있는 차세대 배터리 기술로 꼽힌다. 그러나 현재 전해액 설계는 배터리 에너지 출력과 수명 사이클 향상이라는 요건을 충족하기 어려운 상태다.

이에 톈진(天津)대학 연구팀과 협력자들이 수년간의 노력 끝에 처음으로 고에너지 금속 리튬 배터리 전해액의 '비편재화' 설계 개념을 도입했다. 전자가 전체로 확산하며 안정화되는 비편재화를 통해 에너지 밀도와 종합 성능을 모두 향상시킨 것이다. 관련 연구 성과는 13일 국제 학술지 '네이처'에 게재됐다.

후원빈(胡文彬) 연구팀 책임자이자 톈진대학 재료학원 교수는 이번 혁신을 통해 연구팀이 고에너지 밀도 배터리 '배터리 600(Battery600)'의 성능 목표를 달성하고 고에너지 밀도 배터리팩 '팩 480(Pack480)'의 확장성을 성공적으로 구현했다면서 미래 리튬 금속 배터리의 응용에 있어 중요한 기반을 다졌다고 설명했다. 그러면서 해당 기술이 우수한 사이클 안정성과 안전 특성을 모두 갖추고 있다고 부연했다.

해당 연구팀은 이미 고에너지 금속 리튬 배터리 중간시험 생산라인을 구축했으며 중국 3종 모델의 완전 전기식 소형 무인 비행체에 성공적으로 적용했다. 그 결과 기존 배터리 사용 시보다 주행 시간이 3.8배 늘었다.