카이스트(KAIST)가 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 고성능 급속 충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 리튬이온 전지를 개발했다고 지난 4월 21일 밝혔다.

‘제2의 반도체’로 불리는 리튬이온 배터리는 스마트 전자기기부터 전기 자동차까지 전자 산업 전반에 필수 요소로 자리잡고 있다. 그러나 전기화학적 반응 속도가 느리고 긴 충전 시간을 요하는 등 한계로 고성능 전극 재료와 차세대 에너지 저장 소자 개발이 요구되고 있다.

이에 최근 활발하게 연구 중인 하이브리드 전지는 기존 리튬이온 배터리를 대체하는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는다. 높은 저장 용량과 빠른 충·방전 속도의 장점을 두루 갖춰서다.

다만 ▲배터리용 음극의 전기 전도성 및 이온 확산 속도 개선 ▲축전기용 양극의 에너지 저장 용량 증가 ▲서로 다른 이온 저장 메커니즘에 따른 두 전극의 최적화 과정 등이 필요하다.

이에 강 교수 연구팀은 고분자 수지의 배향 변화로 넓은 표면적을 가진 다공성 탄소 구조체를 합성할 새 합성법을 제시했다. 이를 기반으로 음·양극 소재를 개발한 연구팀은 고에너지·고출력 하이브리드 리튬이온 에너지 저장 장치를 성공적으로 구현했다.

이 하이브리드 리튬 이온 전지는 기존 상용화된 리튬이온 배터리와 비슷한 에너지 밀도와 축전기 출력 밀도 특성을 갖는다. 차세대 에너지 저장 장치로 수 초에서 수 분의 급속 충전이 가능해 전기 자동차·드론·스마트 전자기기 등에 적용할 수 있을 것으로 전망된다.

강 교수는 “하이브리드 리튬 이온 전지는 현 에너지 저장 시스템의 한계를 극복할 수 있는 새로운 돌파구가 될 것”이라며 “전기 자동차를 포함한 모든 전자기기의 활용 범위를 확대해 적용될 수 있다”고 말했다.