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중국 연구진이 영하 70℃에서도 사용이 가능한 차세대 배터리 개발이 성공했다. 이는 향후 지구와 극명한 온도차를 보이는 화성 등 우주 공간에서 유용하게 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
현재 각종 산업분야에서 사용되고 있는 다양한 배터리도 영하의 온도를 견딜 수 있지만 한계가 있다. 기존의 리튬이온배터리는 영하 10℃에서는 최대 효율의 60~70%, 영하 20℃에서는 40% 이하로 떨어진다고 알려져 있다.
중국 상하이 푸단대학 연구진에 따르면 배터리의 수명을 결정하는 가장 중요한 요소는 전해질과 전극이며, 연구진은 추운 날씨에서도 효율성이 떨어지지 않게 하기 위해 에틸 아세테이트 기반의 전해질과 유기 플리머 전극을 결합해 새로운 배터리 시스템을 만들었다.
연구진은 이 시스템이 극한의 온도에서 리튬이온배터리의 기능을 높이기 위한 그 어떤 방법보다 훌륭한 결과를 제시한다고 설명했다. 앞서 타 연구진들은 배터리를 외부에서 가열하거나 액화 가스 전해질을 이용해 첨가제를 개발해 이 문제를 해결하려고 시도했지만, 이러한 방법은 배터리의 무게를 높이고 추가 연료를 필요로 한다는 단점이 있었다.
이번에 개발된 리튬이온배터리는 높은 에너지 밀도와 고출력, 긴 수명 등의 장점을 유지하면서, 동시에 저온에서의 내구성을 높여 영하 70℃에서도 견딜 수 있다고 연구진은 설명했다.
또 기존의 리튬이온배터리에 비해 유기물질이 풍부하고 생산비용이 저렴해 친환경적이라는 것이 연구진의 설명이다. 다만 상용화를 위해서는 단위질량 당 에너지 효율을 높이는 추가적인 과제가 해결돼야 한다.
연구진은 이번에 개발한 리튬이온배터리가 최저온도 영하 143℃에 이르는 화성 등 우주공간에서 유용하게 활용될 것으로 기대했다.
한편 이번 연구는 중국국립자연과학재단 등의 지원으로 이뤄졌으며, 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널 셀(Cell Press)의 학술지 ‘줄(Joule)’ 최신호에 실렸다.
송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr
