[M 투데이 최태인 기자] 하버드대학교 연구진이 전기차를 단 10분 만에 풀 충전할 수 있는 차세대 전고체 배터리를 개발했다.

하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용과학 대학(SEAS) 연구진이 개발한 리튬금속배터리는 기존 파우치 배터리 셀보다 최소 6,000회 이상 충전 및 방전할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

이 연구는 학술지 '네이처 머터리얼즈(Nature Materials)'에 발표됐으며, 리튬 금속 양극을 사용해 전고체 배터리를 만드는 새로운 방법을 제시한다.

전고체 배터리를 설계할 때 주요 문제 중 하나는 양극 표면에 덴드라이트가 형성되는 것이다. 이 수상돌기는 리튬 표면에 축적돼 전해질 속으로 자라나며, 양극과 음극을 분리하는 분리막을 뚫어 배터리의 단락이나 화재를 유발할 수 있다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 다양한 안정성을 지닌 재료를 사용한 다층 배터리를 설계했다.

이번 연구에서 연구진은 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 사용해 수상돌기 형성을 완전히 차단했다. 이는 충전 중 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동할 때 리튬화 반응을 수축시키고, 더 이상 침투하지 않게 하는 역할을 한다.

연구진이 개발한 전고체 배터리는 6,000 싸이클 충전 후에도 용량의 80%를 유지한다고 밝혔다.

하버드대 기술 개발국(Harvard Office of Technology Development)은 이 기술을 신리 교수와 세 명의 하버드 졸업생들이 공동 설립한 스타트업인 '아덴 에너지(Adden Energy)'에 제공하기로 했다.

아덴 에너지는 스마트폰 크기의 파우치 셀 배터리를 만드는 기술도 확보하고 있어, 이 혁신적인 배터리 기술은 상업적으로도 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.