IBS 나노입자연구단, 배터리 용량 최대 3배로 향상

갈바닉 부식 작용기전 규명

▲ 현택환 단장

국제과학비즈니스벨트 핵심 연구기관인 IBS(원장 오세정·기초과학연구원) '나노입자연구단'의 현택환(서울대 화학생물공학부 중견석좌교수·사진) 단장이 차세대 고효율 배터리 개발과 생의학 분야 발전에 기여할 수 있는 '산화물 나노입자의 갈바닉 부식 작용기전'을 규명했다.

나노입자연구단 선임연구원 오명환 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구는 리튬이온배터리, 태양전지와 같은 에너지 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 것으로, 세계 최고 권위 학술지 '사이언스' 24일 자 본지에 게재됐다.

연구단은 금속에만 적용되던 갈바닉(Galvanic) 부식원리를 금속산화물 나노입자에 역으로 적용해 리튬이온전지 음극의 용량을 최대 3배까지 향상시켰다고 밝혔다.

연구단은 금속의 갈바닉 부식원리를 반대로 적용, 산화망간 나노입자와 철 과염소산염 수용액과 반응으로 산화철·산화망간 이종접합구조인 나노박스가 생성됨을 확인했으며, 철 과염소산염의 농도를 증가시킴에 따라 속이 텅 빈 산화철 나노새장으로 변환되는 것을 밝혀냈다.

갈바닉 교환 반응은 금속이 부식되는 작용기전 중 하나로, 금속 나노재료의 성능을 획기적으로 개선하는 쉽고 간단한 방법이다. 2002년 미국 연구진들이 처음으로 갈바닉 교환 현상을 이용하여 은 나노입자를 금 나노입자로 변환시키는 연구에 성공, 은을 금으로 둔갑시키는 이 기술은 현대판 연금술 로 불리고 있다.

현택환 단장은 “이번에 규명된 금속 산화물에서의 갈바닉 반응을 리튬이온전지의 음극 물질에 적용해 작동전압을 쉽게 조절하며 용량 및 안정성을 증가시켰다”고 밝혔다.

권은남 기자