‘12분 완충’ 실리콘 고속 충전 안정성 높여
중앙대·유니스트 연구팀과 공동연구한국기술교육대학교는 박수민 에너지신소재화학공학부 교수연구팀이 공동 연구로 차세대 배터리 전극 소재로 주목받는 실리콘의 고속 충전 안전성을 크게 높이는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

중앙대학교(남인호 교수연구팀), 울산과학기술원(이현욱 교수연구팀)과 진행된 공동 연구는 안정성 부족 문제를 일상생활에서 접할 수 있는 ‘감자전분’의 독특한 특성으로 풀었다.

한기대에 따르면 전기차 1회 충전 당 주행거리를 높이기 위한 차세대 전극 소재 기술로 실리콘이 주목받는다. 하지만 실리콘을 이용한 배터리는 안정성이 부족하고, 고속 충전에 부피가 급격히 팽창하는 문제가 발생한다.

연구팀은 ‘감자전분’의 독특한 특성에 주목했다. 감자전분에 약간의 물을 넣어 섞어서 전분 현탁액을 만든 뒤 주먹으로 강하게 내리치면 물이 튀기지 않고 딱딱한 고체와 같이 느껴진다.

이러한 전분 현탁액은 우블렉(oobleck)이라고도 불리며, 방탄복에도 활용될 수 있다.

연구팀은 우블렉의 독특한 특성을 이용해 신개념 전극 바인더 기술을 개발했다.

고속으로 충전할 때 배터리 내부에서 전극 소재인 실리콘이 매우 빠르게 팽창하지만, 감자전분의 주성분인 아밀로스와 아밀로펙틴이 순간적으로 단단해지면서 이를 억제하는 원리다.

박 교수는 “12분 만에 완전 충전을 하는 고속 충전 조건에 뛰어난 용량을 보였다”며 “더 멀리 주행할 수 있고, 더 빠르게 충전할 수 있는 전기차 만드는 데 이 기술이 활용될 수 있다”고 설명했다.

이번 연구 성과는 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’ 온라인판에 4월 22일 게재됐다.