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게르마늄 썼더니 충전지 용량 4배나 커지네 목록

조회 : 1718 | 2015-10-08

게르마늄

게르마늄/탄소전극으로 만든 리튬이온전지는 LED를 장시간 안정적으로 밝혔다. - 전남대 신소재공학부 제공

 

 

충전과 방전이 가능한 이차전지는 오늘날 우리 생활에서 떼려야 뗄 수 없는 물건이 됐다. 휴대전화 배터리는 물론 전기자동차에도 이차전지가 들어간다. 하지만 용량이 부족해 방전에 대한 우려가 있었다.


박찬진 전남대 신소재공학부 교수팀은 흑연 대신 게르마늄을 음극 물질로 사용해 에너지 저장용량을 4배 이상 높인 리튬이온전지를 개발했다고 21일 밝혔다.


게르마늄은 리튬 저장 능력이 높아 차세대 전극 소재로 주목 받아온 물질이다. 하지만 충방전할 때 부피가 급격히 커져 반복 사용시 성능이 저하되는 단점이 있었다.


연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 나노 게르마늄 입자가 탄소를 감싼 구조로 이뤄진 3차원 다공성 물질을 개발했다. 현무암을 닮은 이 다공성 물질은 속에 빈 공간이 많아 부피팽창 문제를 극복할 수 있었다.


실제로 이 물질을 고속으로 1000회 충방전을 해도 초기 용량의 89%를 유지해 성능 저하가 거의 없는 것으로 나타났다. 에너지 저장용량은 흑연을 이용할 때보다 4배 넘게 늘었다. 에너지를 빠르게 방출할 수 있는 속도에 해당하는 출력밀도도 40배 이상 커져 스포츠카와 같은 고성능 자동차에 활용할 수 있을 것으로 전망된다.


박 교수는  “출력과 사용시간이 관건인 전기차에 적용하면 고성능화와 보급화에 기여하는 것은 물론 모바일기기, 의료기기, 군용기기 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.


연구결과는 ‘에너지와 환경과학’ 후면 표지논문으로 선정됐으며 8월 17일자 온라인판에 실렸다.

 

 

게르마늄게르마늄/탄소 음극 소재를 이용해 3차원 다공성 나노구조를 만드는 모식도 - 전남대 신소재공학부 제공

 

이우상 기자 idol@donga.com

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