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“나오면 전기차 대격변!” 10분 충전, 10배 용량 배터리 끝판왕 등장!

안수림 에디터 조회수  

하버드 연구진, 차세대 전고체 배터리 개발
충전속도 10분, 10배 용량 주목
전고체 배터리 도입 시 게임 체인저 기대


하버드표 전고체 배터리 등장

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전고체 배터리 예시 – 출처 : 하버드 SEAS

하버드대 연구진이 10분만에 충전할 수 있는 전고체 배터리를 개발해 화제다. 이 연구는 하버드 존 A. 폴슨 공과대학(SEAS)의 리튬 금속 배터리 연구를 통해 빛을 보게 된 것으로 알려졌다. 연구진에 따르면 리튬 양극재를 사용한 전고체 배터리를 기존과 다른 방식으로 제조했다고 밝혔다.

전고체 배터리, 모든 조건 만족할 수 있을까?

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하버드 연구진 기술이 적용된 전고체 배터리 예시 – 출처 : Adden Energy

연구진에 따르면 이 배터리는 기존 흑연 음극재를 사용한 배터리 대비 10배 용량을 지니고 있다고 한다. 또한, 6천회 이상 충전과 방전이 가능할 만큼 내구성 역시 우수하다.

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전고체 배터리 예시 – 출처 : 한국생산기술연구원

참고로 전고체 배터리는 배터리 셀 내부 전해질이 액체가 아닌 고체인 형태를 의미한다. 배터리 화재 위험을 해결할 수 있고, 추위에 강하며, 높은 에너지 밀도를 자랑한다. 다만, 제조 난이도가 높고 배터리 내구성을 높이면서 동시에 초고속 충전 등을 동시에 만족하기 어려운 상황이다.

전고체 배터리 최대약점 덴드라이트

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전고체 배터리 덴드라이트 제어 기반 기술 예시(우) – 출처 : 하버드 SEAS

전고체 배터리 개발 과정 중 덴드라이트가 발목을 잡는다. 덴드라이트란, 뾰족한 모양의 결정을 의미한다. 리튬 이온이 충전 중 양극으로 이동하면서 불균일한 표면을 형성하는데, 이 때 덴드라이트가 생기기 시작한다. 

참고로 전해액을 이용하는 전기차 배터리는 덴드라이트가 형성되면 양극과 음극을 나누는 분리막을 찢어 전기차 화재로 이어지기도 한다.

실리콘 입자로 문제 해결, 상용화 기대 

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전기차 충전 예시

하버드 연구진은 덴드라이트 억제를 위해 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 활용했다. 리튬의 도금 반응을 조절해 매끈한 표면을 형성하도록 유도한 것이다. 이 과정 덕분에 덴드라이트 걱정 없이 리튬이온의 화학 반응이 빠르게 진행 돼, 충전 시간을 10분 정도로 단축시키는 데 성공했다.

성능도 우수하다. 대학 실험실에서 만드는 동전 모양의 전고체 배터리 샘플이 아닌, 상용화에 근접한 10배~20배 정도 커다란 크기다. 내구성도 우수해, 6천회 충전 및 방전 후에도 80% 성능을 유지한다.

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토요타 전고체 배터리 탑재 차량 예시 – 출처 : 토요타

이제 남은 과제는 상용화다. 구매 가능한 수준의 제조원가를 맞추고, 동시에 대량생산이 가능해야 한다. 이 조건까지 도달한 제조사는 전기차 시대의 절대 강자로 군림할 기회를 얻는다. 과연 하버드의 연구가 전고체 배터리 상용화의 초석을 다질 수 있을지 좀더 지켜볼 필요가 있겠다.

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안수림 에디터
capress_editor03@capress.kr

댓글6

300

댓글6

  • 전기차 가격확내리기전엔 안산다

  • 그래서 양산은??

  • 하바드 하바드 ㅡ 미제 밧데리의 시대가 오리니!!!

  • 어느 세월에 상용화?

  • 문제는 수율 양산이다

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