호주 GMG, 리튬형보다 60배 빠른 충전 배터리 개발

호주 기업 그래핀 패뉴팩처링 그룹(Graphene Manufacturing Group)이 그래핀과 알루미늄(원소)을 기반한 배터리를 개발했다. 회사 측은 "최고의 리튬 이온 배터리보다 60배 더 빠르게 충전”하고 “다른 알루미늄 이온 전지보다 3배 더 많은 에너지를 저장할 수 있다"고 주장한다. 배터리 기술의 진전이다.


그래핀 매뉴팩처링 그룹(GMG)은 지난 2016년 호주에 기반을 두고 설립되어 에너지 저장과 절약 시장을 위한 솔루션을 제공하는 데 중점을 두고 있다. 그래핀 제조기업의 알루미늄 이온 배터리 셀은 버튼 셀 형태로, 열쇠나 작은 장난감에서 60배 빠른 충전을 보이고 있다. 1분에서 5분까지 지속된다. 다른 알루미늄 이온 배터리보다 3배 높은 에너지 밀도로 0.15-0.16kWh/kg을 기록한다.
회사가 개발한 알루미늄 이온 배터리는 1kg의 셀에서 최대 7kW의 전력을 얻을 수 있다. 따라서 무게가 250kg인 전기차의 전지는 피크에서 1.75MW의 전력을 생성할 수 있다. 단점은 셀의 작동 전압이며 현재 1.7V 정도 수준이다.

저장대에서도 유사한 알루미늄 이온 배터리 보고서가 나왔다. 저장대에서 개발한 불연성 알루미늄 이온 배터리는 1초 안에 충전될 수 있으며 25만 사이클 후에 원래 용량의 91.7 %를 유지했다.

저장대는 2020년 중국에서 6위, 아시아 태평양 7위, 세계에서 18위를 차지한 유수의 대학이다.


알루미늄 이온 배터리는 개념적으로 리튬 이온 배터리와 유사하지만 리튬 양극 대신 알루미늄 양극을 가지고 있다. 알루미늄 이온 배터리의 이론적 전압은 리튬 이온 배터리 2.65 V 및 4V보다 각각 낮지만, 알루미늄 이온 배터리 에너지 밀도 전위는 리튬 이온의 406 Wh/kg 제한에 비해 1060Wh/kg다.

이런 이유로 알루미늄 이온 배터리에 대한 작업은 수년 동안 계속되어 왔다. 그러나 이러한 결합이 시스템을 빠르게 저하시키기 때문에 셀의 다른 요소에 결합하는 것을 방지 하려면 값 비싼 전해질과 음극이 필요했다.

알루미늄 이온 배터리는 유통 기한이 상대적으로 짧다. 그동안 연구는 제한된 실험실 설정에 불과했다. 상업 환경에서 사용하기 위해 생산을 확장하는 데 많은 작업이 필요했다.

이 문제를 그래핀 매뉴팩처링 그룹이 해결했다. 올해 말 또는 2022년 초 Al-ion 버튼 셀을 출시할 예정이다. 자동차용 배터리는 2024년 초에 준비될 것으로 예상된다.

알루미늄 이온 배터리를 기반으로 한 전기차 배터리는 에너지 밀도가 높을 뿐만 아니라 더 가볍다. 그래핀 제조그룹은 알루미늄 이온 배터리가 고온 또는 저온에 문제가 없어 냉각이나 가열이 필요하지 않을 가능성이 있다고 발표했다.

또한 미래에는 모양이 같고 현재 리튬 이온 셀과 동일한 전압을 제공하므로 기존 배터리 패키지에 쉽게 적용할 수 있다고 밝혔다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com