한국, 몇 초 만에 충전되는 배터리 기술 개발

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 개발한 새로운 나트륨 이온 배터리는 단 몇 초 만에 완전히 충전이 가능해, 배터리 충전 기술의 획기적인 발전에 대한 새로운 희망을 열었습니다.

나트륨 이온은 현재 충전식 배터리에 사용되는 리튬보다 나트륨이 약 1,000배 더 풍부하기 때문에 연구자들의 주목을 받고 있는 배터리 기술입니다. 따라서 이 연구가 성공한다면 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 대체 에너지 저장 옵션이 될 수 있습니다.

현재 나트륨 이온 배터리는 두 가지 유형으로 나뉜다.

• 나트륨 이온 배터리(SIB): 산화환원 반응 속도가 느리고 에너지 저장 속도가 비교적 높지만 충전 속도가 느립니다.
• 나트륨 이온 커패시터(SIC): 빠른 충전이 가능하지만 저장 에너지는 낮음.

SIB나 SIC만 사용하면 대용량 에너지 저장과 빠른 충전의 이점을 모두 얻을 수 없습니다.

전문가들은 SIB와 SIC의 장점을 결합하면 높은 에너지 저장과 빠른 충전을 동시에 달성할 수 있는 나트륨 이온 하이브리드 충전식 배터리(SIHES)를 만들 수 있다고 믿고 있습니다. 그러나 문제는 적절한 재료를 어떻게 선택하느냐는 것이다.

KAIST 강정구 교수가 이끄는 연구팀은 높은 에너지 밀도를 유지하면서도 빠르게 충전이 가능한 새로운 양극 및 음극 소재를 개발했습니다. 새로운 소재는 반응 속도를 높이는 동시에 충전/방전 주기를 안정화하는 장점이 있어, 배터리를 단 몇 초 만에 완전히 충전할 수 있습니다.

새롭게 개발된 SIHES는 각각 247Wh/kg 및 34,748W/kg의 에너지 밀도를 달성했는데, 이는 현재 시장에 출시된 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도보다 높습니다.

강 교수에 따르면, SIHES는 "현재 충전 시스템의 한계를 극복하는 획기적인 기술"입니다. 새로운 배터리는 전기 자동차부터 스마트 전자기술, 항공우주기술까지 광범위한 분야에 적용될 수 있습니다.