한 번 충전으로 2000km 가는 전기차 배터리 나온다

호주 브라이선 개발...이르면 연말 양산 체제 구축 나서

호주를 거점으로 둔 자동차 메이커인 브라이선(Brighsun)이 기존 이차 전지보다 5~8배 에너지 밀도를 자랑하는 리튬 유황 배터리 개발하고 있어 주목된다.

거의 완성 단계인 것으로 알려지고 있다.

이 기술을 응용한 배터리가 실용화 되면, 이론상 한 번 충전으로 2천km의 거리를 주행하는 전기 자동차가 나올 수 있다.

뉴모빌리티·기가진 등 외신에 따르면 브라이선은 지난 21일(현지시간) 이 회사가 개발한 리튬 유황 배터리 산업용 실용 실험이 시작됐다고 발표했다. 이 배터리는 브라이선 뉴 에너지 과학자들이 약 8년 간의 연구를 통해 개발했다.

전기차 자료 이미지(제공=픽사베이)

이 배터리는 내구성이 매우 높은 것이 특징이다. 검사 및 검증을 실시하는 스위스의 국제 공인 시험 기관(SGS) 시험 결과에 따르면 브라이선의 새로운 배터리는 완충 상태에서 30분 동안 완전히 방전되는 2C 사용 환경에서 1천700회 충방전 해도 공장 출하 시 91% 성능을 유지한 것으로 나타났다. 이는 충전 1회당 용량 소모가 0.01%밖에 없다는 것을 의미한다.

또 완충 상태에서 12.5분만에 완전히 방전되는 5C라고 하는 매우 가혹한 사용 방법에서도 1천회 충방전을 반복한 결과, 75%의 성능을 유지한 것으로 확인됐다.

에너지 밀도가 높기 때문에 새로운 리튬 유황 배터리를 탑재한 스마트폰은 1주 이상 사용 가능하며, 전기차라면 1회 충전으로 2천km 주행이 가능할 것으로 여겨지고 있다.

리튬 유황 배터리는 음극에 리튬, 양극에 유황을 사용함으로써 질량당 에너지량이 매우 높고 비교적 가볍다는 장점이 있어 세계 기업이 모두 연구를 진행해 왔다. 그러나 여러 문제로 성능 극단적으로 저하되기 때문에 수명이 짧다는 문제가 실용화를 막고 있었다.

그러나 브라이선은 특허를 취득한 기술로 실용적인 고성능 리튬 유황 배터리 개발에 성공했다는 입장이다. 이 특허 기술은 유황 음극에서 폴리 황화물 생성을 방지하고, 양극에서 리튬 수지상 성장을 효과적으로 억제한다.

또 리튬 유황 배터리는 흔한 물질인 유황이 사용돼 저비용 생산이 가능하다는 이점도 있다. 예컨대 브라이선의 리튬 유황 배터리 브랜드인 2U는 1kWh 당 가격이 100 호주 달러(약 7만9천원) 정도 밖에 안 된다.

브라이선은 현재 리튬 유황 배터리의 대량 생산을 위한 투자가와 협의를 진행 중이다. 이르면 올해 말 양산 체제 구축에 착수할 것으로 내다보고 있다. 브라이선은 이미 음극 재료, 전해질, 분리막 및 리튬 시트 양극의 제조 공정을 개발했다. 이중 핵심 재료, 양극, 전해질 및 분리막을 일괄적으로 생산할 수 있다. 에너지 밀도가 1천wh/kg을 초과하는 고전력 셀의 시험 생산도 곧 시작될 예정이다.