산림청 산하 국립산림과학원과 울산과학기술원이 폭발 위험은 낮추면서 사용기간은 기존 배터리의 3배 이상으로 늘린 차세대 리튬-황 종이전지 핵심 원천기술을 개발했다.
국립산림과학원은 신소재연구팀이 울산과학기술원 이상영 교수 연구팀과 공동으로 기존 전지에서 열에 약해 폭발 위험성이 큰 플라스틱 분리막을 나무 세포를 얇게 쪼갠 친환경 소재 나노셀룰로오스로 대체해 고온과 충격 등에 강한 리튬-황 종이전지를 개발했다고 7일 밝혔다.
연구팀은 또 나노셀룰로오스 분리막과 전극을 일체형으로 만드는 혁신적 구조변경으로 늘리거나 구겨지는 조건에서도 정상 작동하도록 해 안전성을 더욱 높였다.
리튬-황 전지는 기존 리튬이온 전지에 사용되는 코발트를 황으로 대체한 것으로, 에너지 용량이 2배 이상이며 원료 가격도 35분의 1 수준이다.
황을 전극으로 사용해 충전과 방전을 반복하면 황부산물이 생성되는데 이는 전지 용량과 수명을 급격히 감소시킨다. 하지만 리튬-황 종이전지는 황부산물 발생을 억제시켜 기존 전지와 비교해 수명이 3배 이상 늘었다.
또 굽힘 반복 시험에서 유연성이 기존 전지 대비 2.5배 이상 향상됐고, 심하게 구긴 상태에서도 전지 성능이 정상 구현돼 향후 몸에 착용하는 휴대전화 등 웨어러블 디바이스에 활용이 가능하다.
리튬이온전지를 사용하는 전기자동차의 1회 충전 운행 거리를 획기적으로 늘리고, 휴대용 전자제품의 폭발 위험성도 낮춰 국민 안전에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
이선영 국립산림과학원 연구관은 “재생 가능한 자원인 나무에서 얻을 수 있는 친환경 재료로 전지 원료를 얻은 것”이라면서 “기존 소재로 달성하기 힘든 높은 수준의 성능이 확보된 휘어지는 리튬-황 종이전지를 구현했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.
대전=양승민기자 sm104y@etnews.com
