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스탠퍼드 대학의 이추이 교수 연구진이 개발한 배터리는 순수한 리튬 배터리로, 현재 스마트폰이나 기타 전자 기기들에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리는 양극이 흑연이나 실리콘으로 만들어져 있다.
순수 리튬 양극 배터리는 매우 높은 전력 밀도와 가벼운 질량 때문에 효율성 측면에서 주목 받아 왔다. 하지만 리튬은 흑연에 비해 전지의 용량이 10배 가까이 높지만, 빨리 분해되고 폭발 가능성이 있다는 단점 때문에 개발에 어려움이 있었다.
연구진은 이러한 순수 리튬 배터리의 단점을 극복하기 위해 리튬 양극 표면을 벌집 구조의 탄소나노스피어로 이루어진 20나노미터 두께의 매우 얇은 막으로 감쌌다. 나노스피어는 리튬의 에너지 이동을 보호하고 폭발을 막아주는 역할을 하는 동시에 안정적인 전류 흐름 및 충전까지 가능하게 한다.
연구진은 논문에서 "새로 개발된 리튬 배터리의 쿨롱 효율(Coulombic efficiency)는 150번 이상의 충방전 사이클을 거치고도 99% 정도의 효율을 자랑한다. 하지만 일반 배터리로 사용되기 위해서는 효율이 99.9%까지 증가해야 한다”고 강조했다.
여기서 쿨롱 효율이란 충전식 배터리에서 전지를 충전할 때 필요한 전력과 방전시킬 때 필요한 전력의 비율이다.
이추이 교수는 "이번에 개발된 리튬 양극 배터리 기술은 향후 스마트폰이나 노트북, 전기 자동차등 소비자 기기 산업에까지 크게 영향을 줄 수 있다”며, 이 기술이 “5년 이내에 상용화될 수 있을 것”이라고 전망했다. editor@itworld.co.kr
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리튬 배터리
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