그래핀배터리 개발, 충전 시간 단축되나

그래핀배터리 개발, 충전 시간 단축되나

흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막인 그래핀을 활용한 그래핀배터리를 개발하였다고 삼성전자 종합기술원이 27일에 밝혔다.

삼성전자 종합기술원은 기존 리튬이온전지보다 충전용량을 45% 향상시키면서 충전속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재, 그래핀볼을 개발했다고 밝혔다. 그래핀볼은 그래핀배터리 개발에 쓰일 계획이다. 그래핀은 물리 화학적 안정도가 높고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하며 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 배터리, 디스플레이 등의 신소재로 활용되는 중이다. 그래핀배터리 개발이 본격화되면 고속 충전으로 기존 배터리를 충전하는 데 최소 한 시간 정도 소요됐던 것이 대폭 축소돼 12분 만에 완벽히 충전된다.

뿐만 아니라 그래핀배터리 개발의 소재인 그래핀은 전기차용 배터리가 요구하는 온도기준인 60도까지 안정성을 유지하여 전기자동차에도 적용이 가능하다. 그래핀배터리 개발은 현재 배터리 기술의 한계를 뛰어넘을 차세대가 될 전망이다. 종합기술원은 그래핀 배터리를 적용하기 위해 여러 가지 방법을 모색하던 중 실리카를 활용했다. 그래핀을 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명하였다. 그래핀배터리 개발 소재인 그래핀볼을 활용할 경우, 충전 시간이 단축될 수 있는 방법은 그래핀볼을 리튬이온전지 양극 보호막과 음극 소재로 활용하면 충전 용량이 늘어나고 충전 시간이 단축되기 때문이다.

아울러 삼성전사 종합기술원은 그래핀배터리 개발 소재, 그래핀볼과 관련된 기술을 미국과 한국에 특허 두 개를 출원하였으며 상용화 기술까지 후속 연구도 계속 진행할 계획이라고 밝혔다.

한편 리튬이온전지는 1991년 최초로 상용화되어 모바일 기기, 전기차 등 다양한 분야에 적용되었지만 용량 증가가 어렵고 충전 시간이 단축되지 않는 등 성능의 한계가 있었다. 이러한 부분을 개선해 새로운 혁신 소재로 활용하기 위한 다양한 시도가 계속해서 이뤄지고 있다.

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