[아이티데일리] 2만 회 이상의 충전-방전을 반복하고도 80%의 용량을 유지하는 획기적인 성능의 새로운 단결정 전극 리튬 이온 배터리가 개발돼 전기 자동차(EV) 기술의 기준을 대폭 높였다고 엔지니어 커뮤니티 원더풀엔지니어링이 전했다.

캐나다의 연구 중심 국립 달하우지 대학교(Dalhousie University) 연구진은 6년 동안의 집중적인 테스트 끝에 가장 수명이 긴 EV 배터리 개발에 성공했다. 개발된 배터리는 EV의 이론적 주행 거리가 무려 800만 km에 달한다.

이번 배터리 기술의 혁신은 EV 도입과 확산을 가름하는 핵심 구성품인 배터리의 수명을 차량 자체보다 오래 지속되도록 함으로써 최대 난제를 해결했다는 평가다. ‘8년간 작동한 후에도 배터리가 80%의 용량을 유지하도록 요구’하는 미국의 규정을 충족하고 있다. 이것만으로도 이미 대단히 혁신적이라는 지적이다.

나아가 배터리 수명을 연장하면 에너지 저장 시스템에 혁신을 일으킴으로써 수명이 다한 EV 배터리를 재생 에너지 프로젝트에 재활용할 수 있다.

연구진은 서스캐처원 대학교(Saskatchewan University) 내에 설치된 국립 연구시설 캐내디언라이트소스(CLS: Canadian Light Source)와 협력, 배터리 열화의 근본 원인을 파악해 분석했다. 연구진은 NSERC(캐나다 자연과학 및 공학 연구위원회)와 테슬라 캐나다 법인(Tesla Canada)의 지원을 받아 두 가지 유형의 리튬 이온 배터리를 테스트했다.

하나는 단결정 전극을 사용한 배터리이고 다른 하나는 일반적인 전극을 사용한 배터리다. 배터리를 분해하지 않고 CLS의 초고휘도 싱크로트론 방사선을 사용해 현미경을 이용해 분석했다.

연구에 따르면 기존 배터리는 리튬으로 인한 전극 재료의 팽창 및 수축으로 인해 미세한 균열이 발생하여 결국 분쇄되는 것으로 나타났다. 반면 단결정 전극은 이러한 저하가 나타나지 않았으며, 6년 된 배터리 셀과 새 셀을 거의 구별할 수 없었다. 성능이 장기간 유지됐다는 의미다.

획기적인 진전은 구조적 차이에 있다. 기존 전극은 깨지기 쉬운 눈덩이와 같은 입자로 구성되어 있는 반면, 단결정 전극은 견고하고 얼음 조각과 같은 구조이다. 이러한 우수한 복원력은 더 긴 배터리 수명을 보장하여 내구성 면에서 다른 EV 구성 요소를 능가할 수 있도록 한다.

연구원들은 이 혁신이 EV를 더 지속 가능하게 만들고 누적 탄소 배출량을 줄이는 중추적인 단계라고 지적했다. 개발된 배터리는 상업화가 진행되고 있으며, 이 첨단 배터리는 곧 시장에 출시될 것으로 보인다. 이 배터리는 운송 및 재생 에너지의 미래를 크게 변화시킬 가능성이 있다는 기대다.