중국의 과학자들이 리튬이온 배터리가 섭씨 영하 35도를 견딜 수 있게 하는 기술을 개발했다고 <파퓰러 사이언스>가 9일(현지 시간) 전했다.

연구결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 ‘ACS Central Science 저널’에 8일 발표됐다.

리튬 이온 배터리는 지난 1990년 초반에 발명된 이후 전력은 더욱 강해졌고 가격은 초기와 비교해 30분의 1 수준으로 내려갔다.

하지만 여전한 문제점을 안고 있는 데 바로 추위에 약하다는 것이다.

이전의 연구에서 과학자들은 리튬 이온 배터리가 섭씨 영하 20도의 환경에 처하면 기능을 점차 잃어간다는 사실을 발견했다.

이 온도 밑으로 내려가면 전기를 비축하지 못하며 운송용 전력장치로서의 역할도 하기 어려워진다.

또 추운 날씨에서는 휴대폰의 배터리가 더 빨리 닳는 것을 경험하기도 한다.

지구 대부분의 지역에서는 기온이 0도 이하로 내려가도 큰 문제는 없지만 겨울 날씨가 혹독한 지역에서는 전기차(EV)를 사용하기가 어려워지고 산 정상이나 비행기가 날아가는 높은 고도의 낮은 기온에서는 배터리가 정상 작동하지 못한다.

리튬 이온 배터리는 음극판과 양극판으로 구성되고 두 판 사이에는 용해된 이온과 같은 전도성 전해질이 채워져 있다.

배터리가 작동하면 이온은 양극판에서 떨어져 나와 음극판으로 이동하는 데 그 과정에서 전기가 발생한다. 배터리를 충전할 때에는 이온의 흐름이 반대가 된다.

그동안 과학자들은 리튬이온 배터리가 추위에 약한 것은 낮은 기온에서 이온이 전해질을 제대로 통과하지 못하기 때문이라고 판단해 추위에 잘 견디는 보다 단단한 전해질을 만들려 해왔다.

중국의 연구팀은 이와는 다른 접근을 했다. 음극판의 소재가 되는 흑연을 다른 물질로 대체하는 것이다.

이들은 코발트함유 화합물을 섭씨 약 427도 정도로 가열해 12면체 모양의 미세한 탄소 덩어리를 만들었다. 이 덩어리들은 평평한 흑연보다 이온을 더 잘 잡아낼 수 있었다.

섭씨 영하 35도의 환경에서 방전과 충전, 재충전을 200회 이상 반복한 후에도 배터리는 성능을 유지했다고 논문에서 밝혔다.

이번 연구에 참여하지 않은 미국 ‘브룩헤이븐 국립 연구소’의 배터리 화학자인 후엔위안은 “이 물질은 과학적으로 흥미롭다”면서 “하지만 복잡한 합성 과정이 필요하기 때문에 실제 적용에 제한이 될 수 있다”고 말했다.

코발트함유 화합물이 다소 비싸다는 점도 걸림돌이다.