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‘무질서’가 리튬이온전지 역사 바꾼다?
미국 MIT 저브랜드 세더 교수팀의 이진혁 연구원(박사과정)은 리튬이온전지 양극재료에 ‘무질서’한 물질을 적용해 역사상 최고치의 충전 용량과 수명을 구현해 저널 ‘사이언스’ 1월 31일자에 발표했다. 리튬이 온전지에 많이 쓰는 리튬코발트산화물은 리튬과 코발트가 한 층씩 번갈아 가며 쌓여있는 구조였다. 이 연구원은 리튬의 파트너로 무질서한 물질을 쓰면 충·방전 과정에서 부피 변화가 적어 배터리 수명이 늘고 충전 용량도 획기적으로 늘어난다는 사실을 밝혀냈다.
리튬과 그래핀이 만나면?
송현곤 UNIST 에너지및환경공학부 교수팀은 꿈의 신소재인 그래핀을 이용해 리튬이온전지의 용량을 2배 이상 늘릴 수 있는 기술을 개발해 저널 ‘앙케반테 케미’ 4월 9일자에 발표했다. 그래핀은 전도도가 높아 고용량 전지를 만들려는 연구자들이 예전부터 주목하던 물질이다. 그러나 충전이나 방전이 일어나는 ‘전극활물질’ 표면이 불규칙해 그래핀을 코팅하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 흑연과 전극활물질을 함께 갈아 그래핀을 만드는 방식을 개발했다. 이 그래핀으로 만든 리튬전지는 용량이 2배 이상 늘어났다. 연구팀은 “상용화되면 스마트폰의 배터리 용량이 약 1.5배 이상 늘어날 것”이라고 기대했다.
몸속에서 녹는 생분해성 배터리
몸 안에서 사용하는 첨단 의료장비가 늘고 있지만, 배터리가 큰 걸림돌이다. 몸에 유해한 배터리는 치료 후 수술로 꺼내야 하기 때문이다. 그런데 미국 일리노이대 존 로저스 교수팀이 일정한 시간이 흐르면 녹아서 몸에 흡수되는 ‘생분해성 배터리’를 개발해 저널 ‘네이처’ 3월 24일자에 발표했다. 이 배터리는 저분자 물질이어서 체내에서 서서히 용해된다. 배터리 액은 인산이 들어간 식염수를 사용했다. 외부는 ‘폴리 무수물’이라는 생분해성 고분자로 감쌌다. 두께는 100μm 정도. 2.4mA의 전기를 공급할 수 있다.
바이러스가 만든 고효율 배터리
미국 MIT 재료공학과 앤젤라 벨커 교수팀은 바이러스를 이용해 효율이 최대 3배 좋은 리튬공기전지용 나노촉매를 만드는 데 성공해 지난해 저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 11월 13일자에 발표했다. 리튬공기전지는 현재 흔히 쓰이는 리튬이온전지보다 에너지 저장효율이 최대 2~3배 좋을 것으로 기대되는 차세대 이차전지다. 연구팀은 유전자 변형 바이러스 ‘M13’을 이용해 물속에서 마그네슘 분자를 끌어당겨 산화마그네슘을 만든 뒤, 팔라듐을 소량 첨가해 전도성 높은 나노촉매를 완성했다. 기존 촉매보다 표면적이 넓어서 효율이 높으며, 유독한 화학물질 없이 물로만 만들 수 있어서 안전하다.
