[CBC뉴스] 한국과학기술원(KAIST)의 최남순·홍승범 교수 공동 연구팀이 전기차 배터리의 충전 시간을 절반으로 단축할 수 있는 혁신적인 전해질 용매를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번에 개발된 용매 '아이소부티로니트릴'(isoBN)은 리튬이온의 이동성을 극대화하여 충전 시간을 기존 30분에서 15분으로 줄이는 데 성공했다.

리튬이온 배터리는 전기차를 비롯한 다양한 전자 기기에 사용되며, 양극과 음극, 그리고 액체 전해질로 구성되어 있다. 기존 전해질 용매인 에틸렌 카보네이트(EC)는 높은 점성과 강한 용매화로 인해 리튬이온의 이동을 방해해 고속 충전 시 문제가 발생하곤 했다. 그러나 이번 연구에서는 isoBN 용매를 도입하여 이러한 문제를 해결하고 리튬이온의 이동성을 크게 향상시켰다.

isoBN은 리튬이온과 약한 결합을 형성하여 용매화 구조를 최적화하고 음극 계면층의 형성을 개선했다. 그 결과, 기존 EC 전해질에 비해 점성을 55% 낮추고 이온전도도를 54% 높인 전해질 시스템을 개발했다. 이 시스템은 300차례 충·방전 후에도 리튬 전착 없이 94.2%의 리튬 용량을 유지해 우수한 성능을 입증했다.

또한, 연구팀은 전기화학적 변형 현미경(Electrochemical Strain Microscopy)을 활용하여 전해액 조성에 따른 리튬이온 전도도의 변화를 영상으로 처음으로 확인했다. 최남순 교수는 "이번 연구는 전기차와 에너지 저장 시스템(ESS), 드론, 우주 항공 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 획기적인 기술을 제시했다"고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials)에 게재되어 학계의 주목을 받고 있다. 연구팀의 성과는 향후 다양한 산업 분야에서의 리튬이온 배터리 활용 가능성을 크게 확대할 것으로 기대된다.

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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 하영수 기자