과학

수십 초 내 충전 '끝'…KAIST,물기반 고성능 저장소자 개발

  • 김수현 기자
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    입력 : 2018-02-20 12:00:38

    한국과학기술원(KAIST)은 EEWS대학원 강정구 교수 연구팀이 수십 초 내 급속 충전을 할 수 있는 물 기반 융합에너지 저장소자를 개발했다고 20일 밝혔다.

    이 기술은 그래핀 기반의 고분자 음극 및 나노 금속 산화물 양극 개발을 통한 높은 에너지 밀도를 가지며 급속 충전이 가능한 융합 에너지 저장소자로, 향후 휴대용 전자기기에 적용 가능할 것으로 전망된다.

    실험을 통해 구동된 연구팀의 저장소자. (사진=KAIST 제공)

    기존 물 기반 에너지 저장장치는 낮은 구동전압과 음극재료의 부족으로 에너지 밀도가 낮고 급속 충전에 한계가 있었다.

    연구팀은 전극의 표면에서 빠른 속도로 에너지 교환을 이루게 하고 양극 사이의 에너지 손실을 최소화시킴으로써 고성능 에너지 저장장치를 구현하는 데 성공했다.

    이번에 개발한 음극소재는 전도성 고분자 물질로 배터리, 슈퍼커패시터 전극 재료로 활용 가능하다. 그래핀 표면과 층 사이에서 그물 모양의 최적화된 외형으로 기존 음극소재에 비해 높은 에너지 저장용량을 갖는다.

    연구팀이 개발한 물 기반 융합에너지 저장소자는 기존 물 기반 배터리에 비해 100배 이상으로 높은 최대 출력 밀도를 보이며 급속 충전이 가능하다.

    또한 10만번 이상의 높은 충, 방전 전류에서도 용량이 100% 유지되는 안정성을 보였다. USB 충전기나 소형태양전지 등의 저전력 충전 시스템을 통해서도 20~30초 내에 충전이 가능하다.

    강 교수는 "고용량·고안정성 특성을 고려하면 물 기반 에너지 저장장치 상용화에 기여할 것으로 기대하는 기술"이라며 "저전력 충전 시스템을 통해 급속 충전이 가능한 만큼 휴대 가능한 전자 기기에도 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

    이번 연구 결과는 에너지재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 1월 15일자에 실렸다.



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