카이스트, ‘전기차 15분내 충전’ 기술 개발

▲왼쪽부터 카이스트 송채은 박사과정, 최영우 석박사통합과정, 최남순 교수, 한승희 박사과정. 왼쪽 아래 사진은 카이스트 홍승범 교수. 사진=카이스트

카이스트(KAIST) 연구진이 전기자동차 리튬 배터리의 충전시간을 15분 이내로 단축시키는 혁신적 전해질 기술을 개발했다.

카이스트는 17일 “생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀과 협력 연구 결과, 전기차 배터리의 충전시간이 상온에서 15분 내로 가능한 기술을 개발하는데 성공했다"고 밝혔다.

최교수 연구팀은 이번에 새로 개발한 전해질 용매 '아이소부티로니트릴(isoBN)'이 배터리의 핵심 요소인 음극 계면층(SEI)의 형성을 최적화해 리튬이온 이동을 원활하게 하고, 고속충전 시 발생하는 배터리 수명단축·리튬 등 문제를 해결해 상온에서 15분 내로 충전이 가능하게 됐다고 설명했다.

특히, isoBN 전해질이 리튬이온의 탈용매화 에너지를 크게 감소시켜 15분 고속충전 300회 사이클에서도 음극 상단부에 리튬전착 문제 없이 94.2%의 매우 높은 용량 유지율을 나타냈다고 연구팀을 강조했다.

최교수 연구팀의 성과는 기존 리튬이온전지 전해질로 사용되는 에틸렌 카보네이트(EC) 전해액이 고속충전 시 리튬이온 이동이 원활하지 않거나, 금속리튬 전착 현상으로 배터리 수명 단축은 물론 화재 발생 위험을 안고 있는 문제점을 개선한 것으로 평가받는다.

최남순 교수는 “이번 연구는 기존 고리형 카보네이트 전해질 소재(EC)의 한계를 극복하는 니트릴계 전해질 기술(isoBN)로 충전시간 단축에 따른 전기차 대중화를 앞당기는 데 큰 진전을 이룰 것"이라고 전망했다.

아울러 향후 에너지저장시스템(ESS), 드론, 우주항공산업 등 다양한 분야에서 리튬이온전지의 고속충전 기술이 실용화될 수 있을 것으로 기대했다.

이번 연구 내용은 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 3월 11일자에 게재돼 혁신성을 인정받았다.

김철훈 기자 kch0054@ekn.kr