스마트폰이 뛰어 넘어야 할 과제는 배터리입니다. 하루 종일 사용하면 배터리 2개는 필요합니다. 한 번 충전해서 오래 사용하는 배터리나 몇 초 만에 완충이 되는 배터리가 나오면 얼머나 좋을까요? 그러나 새로운 배터리 기술들이 나오면서 이 일이 실현 가능해질지도 모르겠네요.
플로리다 대학의 연구팀이 기존 배터리의 충전 시간과 사용회수를 대폭 향상시키는 새로운 배터리 기술 개발에 성공했습니다. 이 기술은 스마트폰 배터리를 몇 초 안에 충전할 수 있고 무려 3만회의 충방전을 할 수 있는 내구성이 뛰어난 전지 기술입니다.
<전기이중층>
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b06111에 따르면 미국의 플로리다 대학 나노 과학 기술 센터 연구팀은 전기이중층이라는 물리적 현상을 이용해서 전기를 담는 양인 축전량을 높였습니다. 이걸 상용화 하기 위해서 '전기이중층 커패시터'를 일반 배터리처럼 사용할 수 있게 오랜 시간 연구를 했습니다. 그러나 이 과정이 쉽지 않았습니다.
이중층 커패시터의 축전량을 리튬이온과 동일하게 사용하려면 콘덴서 자체가 너무 커진다는 문제가 있었습니다.
그러나 연구팀은 배터리의 극을 그래핀이라고 흔히 말하는 이차원 모양의 나노 소재로 코팅하는 기술을 개발했습니다. 이 기술을 이용해서 이차원 형상의 나노 소재로 코팅한 와이어를 사용해서 이중층 커패시터를 개발하는데 성공합니다. 전자의 고속 이동이 가능해지자 고속 충전이 가능해졌습니다. 높은 에너지와 에너지 밀도의 이중층 커패시터를 만들수 있었습니다.
연구팀이 개발한 이 기술은 3만 회 이상 충전을 할 수 있는 높은 내구성도 갖추고 있습니다. 그래핀이 미래의 신소재라고 하는데 이 배터리 충전 속도 증가 및 내구성에도 큰 역할을 하네요. 연구팀을 이끈 '에릭 영' 교수는 나노 소재의 기존 시스템을 어떻게 통합할지 오랜 과제였지만 연구팀이 개발한 화학 합성법을 이용해서 기존 소재와 이차원 모양의 나노 소재를 적절하게 결합해서 돌파구를 열었습니다. 작은 전자의 경우라면, 우리가 개발한 기술은 에너지 밀도와 전력 밀도, 안전성에서 기존 기술을 크게 뛰어 넘는 기술이라고 말하고 있습니다. 다만, 실험 단계라서 상용화는 좀 더 시간이 걸린다고 하네요.
그러나 3~4년 후가 되면 상용 제품이 나오지 않을까요? 몇 초 만에 충전된다? 출근 전에 잠시 충전하면 완충 되는 시대가 오겠네요.
