음·양이온 반응 통해 전지성능 향상… 명승택 교수팀 성과

한국연구재단(이사장 노정혜)은 명승택 세종대 교수 연구팀이 이차전지 양극에서 한 종류가 아닌 두 종류의 화학반응을 일으켜 전지성능을 향상 시키는 방법을 제시했다고 밝혔다.

나트륨 이차전지 양극에서 양이온뿐만 아니라 음이온의 화학반응도 일어나도록 한 것이다.

최근 리튬 원자재의 희소성으로 인해 기존 리튬이차전지를 대체할 수 있는 나트륨 이차전지에 대한 관심도 높아지고 있다. 리튬전지의 대체재로서 나트륨 이차전지의 에너지 용량을 높이고 우수한 구조적 안정성을 확보하려는 연구가 활발하다.

연구팀은 이차전지의 양극에서 기존 양극 물질에 산화-환원 반응을 유도하는 아연을 30% 첨가했다. 이를 통해 양이온과 음이온이 각각 산화-환원 반응하도록 만들어 에너지 용량이 높아지도록 했다. 구조의 기둥 역할을 하는 아연의 영향으로 구조적 안정성도 우수해진 까닭에 200회의 충전 및 방전 실험에서 기존 대비 40% 향상된 용량 유지율을 보였다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단·미래소재디스커버리사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 '나노 에너지'에 2월 22일 게재됐다.

명승택 교수는 "기존 반응 기작과 다른 음이온 산화-환원 반응을 활용해 고성능 나트륨 이차전용 양극 소재를 개발했다"며 "앞으로 전기자동차와 같은 대형 에너지 저장 장치에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
한윤창 기자 storm0238@