충전가능한 알루미늄-공기 배터리가 개발돼 전기자동차의 성능을 높일 전망이다.

세계적인 알루미늄 제조업체 알코아(alcoa)와 이스라엘 IT 기업인 Phinergy는 충전가능한 알루미늄-공기 배터리를 개발했다고 아틀란타에서 열린 AABC(Advanced Automotive Battery Conference)에서 밝혔다.

알루미늄-공기 배터리는 1960년대에 개발됐고, 고에너지를 갖지만 충전이 불가능한 1차전지라는 단점이 있었다. 개발된 배터리는 방전 공정 동안 발생하는 양극에 생성된 수소가 상업화의 걸림돌이었다. 알루미늄의 추가적인 소모와 전지 내부 저항을 증가시키기 때문이다.

Phinergy는 부가적인 화학반응은 감소시키면서 알루미늄 에너지는 증대시킨 독점적인 공정을 개발했다. 이 배터리는 촉매 효과가 있는 공기 음극과 알칼리성 폴리머 겔 전해질, 알루미늄 양극으로 구성됐다. 이 조합은 리튬-공기 배터리(13.0 kWh/kg)를 제외하고는 가장 높은 이론적 비에너지 8.1kWh/kg를 가진다.

Phinergy의 은(Ag)-촉매 기법을 적용한 공기 음극은 독특하고 새로운 구조다. 전극이나 전지 내부로 CO₂는 방출되지 않으면서 산소는 들어온다. 결과적으로, 공기 전극은 탄화문제를 해결하고 수천 시간의 수명을 가지게 됐다. 수산화알루미늄으로 변한 알루미늄은 공장에서 재생 가능하다.

Phinergy에 따르면, 배터리에 들어가는 50개의 알루미늄 판 중 하나가 약 32km운행동력을 공급해 이 배터리를 탑재한 자동차는 1,600km을 달릴 수 있다. 연구진은 EV에 알루미늄-공기 배터리 시스템을 결합시키는데 성공했다.

연구진은 “이 기술이 전기 자동차 외에도, 병원과 상용 발전기 등과 같은 고정식 에너지 분야, 무인 차량 등의 범용 발전기 분야에 사용될 수 있다”고 내다본다며 “무한한 수명과 높은 에너지 밀도 때문에 다양한 분야에 적용될 수 있다”고 말했다.

이 연구결과는 Journal of Power Sources에 게재됐다.