차세대 기술로 주목받고 있는 그래핀 

[Industry News 전시현 기자] 최근 국내외로  전기차 시장 규모가 급성장하고 있는 가운데 충전용량을 약 두배 향상시키면서 속도는 더 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재가 개발됐다.

삼성전자 종합기술원은 기존 리튬이온전지보다 충전용량은 45% 향상시키면서 충전속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재 ‘그래핀 볼’ 개발에 성공했다.

기존 배터리는 급속충전하더라도 1시간 걸렸지만 ‘그래핀 볼’ 소재를 사용한 배터리는 12분이면 완전히 충전할 수 있다. 또 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60℃까지 안정성을 유지할 수 있다.

삼성전자 종합기술원 손인혁 전문연구원은 “강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명했다.

 ‘그래핀 볼’을 리튬이온전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 충전용량이 늘어나고 충전시간을 단축하는 것은 물론 고온 안전성까지 모두 만족시키는 결과가 나왔다”라고 설명했다. 리튬이온전지는 1991년에 최초로 상용화된 이후 모바일 기기와 전기차 등으로 적용이 확대되며 시장이 성장하고 있으나 성능 개선은 한계 상황에 이르렀다. 용량 증가도 쉽지 않고 충전 시간은 여전히 1시간 이상이 걸린다.

삼성전자 종합기술원은 ‘그래핀 볼’ 관련 기술에 대해 미국과 한국에 2개의 특허를 출원했다. 이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다는 평가를 받고 있다. 

현재 새로운 혁신 소재를 적용하기 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있으며 그래핀이 차세대 소재 중 대표적으로 주목받고 있다. 이와 관련한 연구성과는 최근 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인에 ‘그래핀 볼'을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온전지 구현’이라는 제목으로 게재됐다.

전시현 기자 다른기사 보기