그래핀배터리 개발 성공, 그래핀 볼이란

그래핀배터리 개발 성공, 그래핀 볼이란?

배터리 기술의 새 지평이 열리는 것일까요? 삼성전자 종합 기술원이 기존의 리튬이온 전지보다 충전용량은 45% 향상시키면서 충전속도를 5배 이상 빠르게 만들수 있는 그래핀 볼 개발에 성공했다고 합니다. 

기존 리튬이온 배터리는 고속 충전 기술을 사용해도 완전히 충전하는데는 1시간 가까이 걸렸지만 이 번에 개발에 성공한 그래핀 볼 소재를 이용하면 12분이면 완전 충전이 가능하다고 합니다. 또한 전기차용 배터리에 요구되는 온도 기준인 60도까지 안정성을 유지할 수 있다고 합니다.

그래핀 볼이란?

그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막을 말하는데 이 물질은 물리, 화학적 안정도가 높아 배터리, 디스플레이 등에서 신소재로 각광받고 있다고 합니다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다는 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 급속 충전용으로 이상적인 소재로 꼽히고 있는데요.

삼성전자 종합기술원은 강도와 전도도가 높은 그래핀을 배터리에 적용하는 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명했다고 합니다. 

그래핀 볼을 리튬이온전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 충전용량이 늘어나고 충전시간을 단축하는 것은 물론 고온 안전성까지 모두 만족시키는 결과가 나왔던 것이죠.

리튬이온 전지는 1991년에 최초로 상용화된 이후 모바일 기기와 전기차 등으로 적용이 확대되며 시장이 성장하고 있으나 성능 개선은 현재 한계 상황에 이르렀는데요. 용량 증가도 쉽지 않고, 충전 시간은 여전히 1시간 이상이 걸리기 때문이죠. 따라서 새로운 혁신 소재를 적용하기 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있으며 그 중 그래핀이 차세대 소재 중 대표적으로 주목받고 있다고 합니다.

이번 연구는 다기능 고결정 그래핀 복합 소재를 값싸게 대량으로 합성할 수 있게 하는 동시에 리튬이온전지의 여러 특성을 크게 향상시켰다고 하는데요. 그래핀배터리 개발 성공이 최근 급격히 성장하고 있는 모바일 기기와 전기차 시장 확대에 맞춰 이차전지 기술을 지속 발전시킬 수 있을 지 귀추가 주목되고 있다고 합니다.