방사선 이용 빠르고 단순하게 새로운 배터리 만든다

손중용 원자력연 연구팀, 겔형 리튬이온 배터리 제고기술 개발
"기존 제조기술 단점 보완, 상용화 기대"···국내 특허 출원
전자선을 이용한 겔형 리튬이온 배터리 제조 과정. <자료=원자력연 제공>전자선을 이용한 겔형 리튬이온 배터리 제조 과정. <자료=원자력연 제공>

폭발 위험이 있는 액체형 리튬이온 배터리를 대체할 새로운 배터리 제고 기술이 개발됐다. 

한국원자력연구원(원장 하재주)는 손중용 첨단방사선연구소 선임연구원 연구팀이 방사선을 조사해 겔형 리튜이온 배터리를 상온에서 신속하게 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 

겔형 리튬이온 배터리는 휴대폰, 전기차 등에서 사용되던 액체 전해질 리튬이온 배터리에 비해 폭발 위험성을 줄일 수 있는 대안으로 주목받고 있다. 하지만 기술적 어려움으로 상용화에 한계가 있었다. 

기존의 겔형 리튬이온 배터리는 제조 과정에서 장시간 고온의 열처리가 필요해 상대적으로 비싸고, 열처리로 인해 배터리 변형이 발생하는 등 상용 액체 전해질 배터리보다 성능이 떨어진다고 알려졌다. 

이에 연구팀은 상온에서 화학반응을 일으키고 투과력이 높은 전자선에 주목해 액체 전해질이 겔 형태로 빠르게 변화할 수 있도록 전자선에 민감한 전해질(배터리 내부에서 양극과 음극에 리튬이온을 전달하는 물질)을 개발했다. 

이 전해질로 완성한 배터리에 전자선을 조사하면, 배터리 속 액체 전해질을 상온에서 직접 겔 형태로 바꿀 수 있다. 

기존 배터리 제조상 문제를 해결한 이 제조방식은 신속할 뿐 아니라, 상용 액상형 리튬이온 배터리와 동일한 수준의 성능을 갖고 있어 추후 상용화 전망이 높은 것으로 알려졌다. 

손준용 선임연구원은 "이 기술로 리튬이온 겔형 배터리 상용화가 빨라질 것을 기대한다"며 "앞으로 리튬-황, 리튬-공기 등의 차세대 배터리 연구에도 활용할 계획"이라고 말했다. 

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 방사선기술개발사업 및 한국원자력연구원 자체사업의 일환으로 추진됐으며 지난달 28일 국내특허를 출원한 상태다. 

겔 형태로 변화 후 전자현미경으로 본 사진. <자료=원자력연 제공>겔 형태로 변화 후 전자현미경으로 본 사진. <자료=원자력연 제공>
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