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영구적 수명의 리튬이온 배터리 나온다?··· 미 UCI 연구진 "20만회째 충방전 중"

2016.04.22 Lucas Mearian  |  Computerworld
그저 노는 게 시간 낭비라고? 장난으로 인해 배터리를 이용하는 모든 기기에 적용할 수 있는 혁신 가능성이 발견됐다. 

UC 얼바인(University of California at Irvine) 연구진이 이론적으로 영원히 동작하는 리튬 이온 배터리를 만들 가능성을 제시했다. 연구진이 발견한 것은 나노와이어의 인장력을 늘리는 방안이다. 이들은 이 발견의 공을 '놀이'에 돌렸다.



이들은 수년간 나노와이어를 배터리에 사용하는 방안을 찾아왔다. 머리카락보다 수천배 더 얇은 이 필라멘트는 고도의 전도성을 갖추고 있으며 넓은 표면을 가지고 있어 전자를 보유하고 전송하기에 적합할 것으로 관측됐기 때문이다.

그러나 문제는 나노와이어가 극도로 깨지기 쉬운 특성을 보이며 반복된 충전 및 방전 과정을 버티지 못한다는 사실이었다.

UCI의 박사과정 미야 르 타이가 이 문제를 풀었다. 망간 이산화물 셸 내부의 코팅 황금 나노와이어와 플렉시글라스와 유사한 젤로 만들어진 전해질 내에 어셈블리를 케이싱하는 방법을 통해서다. 그녀는 이러한 조합을 통해 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있음을 발견했다고 설명했다.


황금 나노와이어가 프로필렌 카보네이트라고 불리는 플렉시글라스 유사 젤로 이뤄진 전착(electrodeposited) 레이어에 의해 둘러쌓여 있다. 이 프로필렌 카보네이트는 143~300나노미터의 굵기다. 이 젤 없이는 약 2,000~8,000회의 충방전 안정성을 지니지만, 젤이 함께 활용되면 20만 회까지 증가한다고 연구진은 전했다..

한편 이번 발견은 ACSEL(American Chemical Society's Energy Letters)에 게재됐다. 선임저자 레지날드 피너에 따르면 이번 성과가 나타나기까지에는 우연이 일부 작용했다.

UCI 화학 부문 대표이기도 한 피너는 "미야 연구원이 잠시 놀고 있었다. 놀이삼아 매우 얇은 젤 레이어로 코팅해 충방전해보기 시작했다. 이 과정에서 그녀는 충방전이 거듭되어도 용량이 유지됨을 발견했다"라고 말했다.

그는 이어 "믿을 수 없는 결과가 이어졌다. 보통 5,000~6,000번, 또는 7,000번 반복되면 급격히 수명이 끝나야하는데 그러지 않았다"라고 덧붙였다.

연구진은 젤이 배터리 내 메탈 산화물에 가소성을 부여해 유연성을 구현하기 때문인 것으로 분석하고 있다.

보고서 리더인 타이는 3개월에 걸쳐 20만 회의 충방전을 거듭했으며, 아직도 수명과 용량이 유지되고 있다고 전했다. 그녀는 "액상 전해질을 그저 젤 전해질로 바꿈으로써 간단히 성취될 수 있다는 점에서도 의의가 크다"라며 평생 수명이 보장되는 배터리의 등장 가능성을 기대했다. ciokr@idg.co.kr
 
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