"충전가능한 세상을 만들다"…노벨화학상에 리튬배터리 연구자들

"충전가능한 세상을 만들다"…노벨화학상에 리튬배터리 연구자들

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스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 9일 존 구디너프 미국 텍사스대 교수, 스탠리 휘팅엄 빙엄턴 뉴욕주립대 교수, 요시노 아키라 일본 메이조대 교수(아사히카세이 명예 펠로 겸직) 등 3명을 올해 노벨화학상 수상자로 선정했다고 발표했다.

당시 휘팅엄 교수는 화석연료 없이 에너지를 생산하는 방법에 대한 연구를 진행했다.

그는 초전도체를 연구하다가 에너지가 아주 풍부한 소재를 발견했고, 이를 이용해 리튬배터리에 사용할 수 있는 혁신적인 양극재를 만들었다. 이황화타이타늄(TiS₂)이라는 이 소재는 층상 구조의 분자로 내부에 리튬이온을 수용할 공간을 가지고 있다.

리튬금속은 전자를 방출하는 성질이 강하다. 이렇게 만든 리튬배터리는 2V 전위차를 가진 전기를 생산할 수 있다. 그러나 리튬 금속은 반응성이 매우 강해 폭발 위험이 너무 커서 상용화되지 못했다.

그는 이 양극재를 사용해 4V의 전기를 생산할 수 있는 더 '강력한' 배터리를 선보였다.

박사후연구원으로 구디너프 교수와 함께 연구한 김영식 울산과기원(UNIST) 교수는 "기존에는 포터블 기기에 쓸 수 있는 배터리로 2V 정도의 납축전지 등이 나왔는데, 4V 이상의 배터리가 나오며 고에너지 밀도 배터리 개발의 가능성을 확인하게 됐다"고 의의를 설명했다.

그는 구디너프 교수가 개발한 양극재를 가지고 1985년 최초의 상업용 리튬이온배터리를 만들었다. 음극재로는 반응성이 큰 리튬 대신 탄소로 이루어진 석유 코크스를 썼다. 현재도 리튬이온배터리의 음극재로는 탄소 소재가 사용되고 있으며 이들 전지는 수백번 충전할 수 있고 가벼운 데다 내구성도 우수하다.

조재필 UNIST 교수는 "배터리 사이즈가 작아지고 사용 시간이 늘어나며 모든 분야에서 혁명이 일어났다"면서 "리튬이온배터리는 특히 휴대전화의 급속한 발전을 이끌었다"고 평가했다.






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