인하대 연구팀, “전기차 충전시간 단축, 안전성 개선”

전기화학 모델과 베이지안 최적화를 활용해 개발된 55.6Ah급 EV용 배터리 ⓒ 인하대 제공

인하대는 김홍근 기계공학과 교수 연구팀이 전기자동차 급속 충전 시간을 단축하면서 발열·폭발 위험을 낮춰 주는 충전 방식을 개발했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 글로벌 과학출판사 '엘스비어'의 학술지 '이트랜스포테이션'에 최근 게재한 논문에서 전기차 배터리로 사용되는 리튬이온 전지의 급속 충전 때 발생하는 '리튬 석출'을 억제했다고 밝혔다.

리튬 석출은 급속 충전 때 음극 표면에 리튬 금속이 달라붙는 현상으로 과도할 경우 화재·폭발 사고로 이어질 수 있다.

연구팀은 배터리 전극·전해질의 내부 변화를 해석하는 전기화학-열 모델을 토대로 전압·온도 상한, 리튬 석출 전위 한계 등을 반영하며 안정적인 급속 충전 방식을 찾았다.

또 배터리 저항에 따라 충전 구간을 0∼40%와 40∼80%로 나눠 각각 최적화하는 바이섹션 전략을 도입해 0∼80% 단일섹션 충전 때보다 충전 시간을 최대 11% 단축하는 급속 충전을 구현했다고 설명했다.

연구팀은 이 방식을 적용한 평가에서 10분 29초 만에 충전 상태가 0%에서 80%에 도달함으로써 미국 자동차 배터리 컨소시엄이 제시한 '15분 이내 80%'라는 극한 급속 충전 목표도 충족했다고 덧붙였다.

김홍근 교수는 "복잡한 신소재 개발 없이도 급속 충전의 속도·수명·안전성을 동시에 개선할 수 있는 방식을 확인했다"며 "앞으로 실시간 진단·적응형 제어로 확대해 현장 적용을 앞당기겠다"고 말했다.