리튬이온 가고 ‘리튬이미드’ 배터리 뜬다

리튬이미드(Lithium-Imide) 배터리가 리튬이온(Lithium-ion) 배터리를 대체할 것으로 각광받고 있다. 데스크톱PC 대신 태블릿이나 스마트폰 사용 빈도가 높아지면서 여러 단점을 지닌 리튬이온 배터리는 한계에 다다랐다는 분석이다.

5일(현지시간) 미국 지디넷은 차세대 배터리 기술로 각광받는 리튬이미드 배터리의 장점을 소개했다. 고온에서 사용이 제한되는 데다가 짧은 수명 등의 문제가 있었던 리튬이온 배터리의 문제를 리튬이미드 배터리가 해결할 수 있을 것으로 보인다.

리튬이미드 배터리는 전혀 새로운 기술은 아니다. 지난 2000년 듀퐁이 처음으로 출원한 특허를 2007년 미국의 배터리 전문기업 레이든 에너지(Leyden Energy)가 인수했다. 4년 후 이 회사는 첫 리튬이미드 배터리 제품을 내놨다.

리튬이온배터리는 전해질 소재로 LiPF6(육불화인산리튬, lithium hexafluorophosphate)을 사용한다. LiPF6는 열에 노출되면 물과 반응해 배터리 수명을 줄이고 온도가 높아지면 효율성이 크게 떨어지는 등의 문제가 존재했다.

에너지 밀도를 높이거나 충전 속도가 빠를수록 배터리가 더 뜨거워지는 특성도 있다. 이 때문에 제조사들은 배터리 전지 온도를 높이지 않기 위해 에너지 밀도가 낮은 제품을 사용할 수밖에 없었다.

배터리가 부식돼 화학물질이 누출될 경우 기기의 전원에 영향을 미칠 뿐만 아니라 폭발 사고의 가능성도 있다. 손에 들거나 주머니에 넣어서 사용하는 모바일 기기의 경우 사용자에게 치명적인 위험요소가 될 수 있는 부분이다.

리튬이미드 배터리는 리튬이온 배터리의 전해질로 사용되는 LiPF6을 나트륨아미드(sodium imide)로 대체했다. LiPF6와 달리 나트륨아미드는 배터리 전지 내부에 있는 물과 반응하지 않아 배터리 수명을 크게 늘리는 효과를 가져온다.

이 때문에 리튬이미드 배터리는 리튬이온 배터리 대비 3배 이상 재충전이 가능하고 고온에서도 작동이 가능하다. 또 리튬이온 배터리 보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 한 번의 충전으로 더 장시간 사용이 가능하다. 이런 장점 덕분에 안전하면서도 고밀도 배터리를 필요로하는 전기자동차 등에 특히 유용할 것으로 보인다.

레이든 에너지는 “리튬이온 배터리는 온도가 오르면 수명이 급격하게 줄어들기 때문에 섭씨 20도에서 실험을 진행해야만 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다”면서 “이는 리튬이온 배터리가 LiPF6에 의존하고 있기 때문”이라고 설명했다.