전남대 연구팀, 차세대 2차전지 핵심 물질 개발

입력 2018.04.30 22:36

리튬전지 대체 아연이온 배터리 소재
김재국 교수팀 논문, 미 학술지 게재

전기자동차 등에 많이 쓰이는 리튬이온 배터리 공급이 수요를 따라가지 못하고 있는 가운데, 차세대 2차전지의 핵심 물질을 전남대 연구팀이 개발했다.

전남대 김재국(신소재공학부) 교수팀은 30일 “차세대 2차전지로 기대를 모으고 있는 아연이온 배터리 전극 소재로 바나듐계 양극(+) 물질(Na2V6O16∙3H2O)을 독특한 입자형상으로 합성하는 것은 물론 충∙방전 메커니즘까지 규명하는 데 성공했다”고 밝혔다. 이번 연구 논문은 미국화학학회(ACS)의 학회지 ‘나노 레터스’ 4월호에 게재됐다.

현재 리튬이온 배터리는 전기자동차와 대용량에너지 저장시스템 등의 상용화로 시장은 커졌지만, 정작 원재료인 리튬이 희귀 자원인 데다 세계 매장량이 한계를 드러내면서 가격이 급상승해 리튬이온 배터리의 생산·공급이 수요를 따라가지 못하고 있다.

이 때문에 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 전지개발의 필요성이 강하게 제기되면서 아연이온 배터리가 주목을 받아왔는데, 이에 필요한 핵심 물질을 개발한 것이어서 기대를 모으고 있다고 전남대는 밝혔다.

연구팀은 또다른 차세대 전지로 주목되고 있는 소듐이온 배터리에 사용되는 소재를 아연이온 배터리의 양극(+) 소재로 적용하는 데 성공함으로써 지금까지 연구된 아연이온 배터리의 성능을 한 단계 상승시키는 데도 기여했다는 평가를 받는다.

연구팀은 또 충∙방전 과정에서 발생하는 전하수송체의 이동을 ‘포항가속기’를 이용해 규명하고, 이에 따른 구조적 변화를 증명해 연구에 대한 신뢰도를 높였다.

양극(+) 활물질에 이어 음극, 전해질 등 관련 물질의 개발이 이어질 경우 빠르면 5년 내에 아연이온 배터리가 생산될 수 있을 것으로 연구팀은 전망했다.

김 교수는 “이번 연구결과로 그간 정체됐던 차세대 2차전지 개발시장에 활력을 불어넣을 수 있게 됐다”며 “정부의 전략과제 후속연구 지원으로 이뤄진 이번 성과를 바탕으로, 신규 기능성 소재 발굴에 더욱 힘쓰겠다”고 말했다.
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