지스트 연구진 "무흐름 아연-브롬 전지 성능·내구성 크게 개선"

김형진 교수 "에너지저장장치 가격경쟁력 확보 기여"

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 지스트(광주과학기술원)는 에너지융합대학원 김형진 교수 연구팀이 안정성이 높으면서도 값싼 '무흐름 아연-브롬 전지'의 성능과 내구성을 크게 개선하는데 성공했다고 27일 밝혔다.

'무흐름 아연-브롬 전지'는 물에 기반한 전해질을 사용하기 때문에 발화 가능성이 없어 안전할 뿐만 아니라 기존 전지에서 전해액 저장소와 펌프를 제거한 '무흐름' 방식으로 가격 경쟁력까지 향상시킨 전지다.

최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 불안정한 전력 공급을 해결하기 위해 전기 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(Energy Storage System)가 주목받으면서 주로 리튬이온전지가 사용되고 있다.

그러나 리튬이온전지는 발화 위험이 있기 때문에 발화 위험이 없고 가격이 리튬이온전지의 6분의 1 수준인 아연-브롬 전지가 각광받고 있다.

하지만 아연-브롬 전지 역시 충·방전과정에서 '브롬 크로스오버'가 발생, 효율과 전압이 감소하고 '덴드라이트'가 생성되어 성능과 수명이 줄어드는 문제점이 있다.

김형진 교수 연구팀은 이번 연구에서 소량만 첨가해도 '무흐름 아연-브롬 전지'의 성능과 내구성을 높일 수 있는 전해액 첨가제를 개발했다.

덴드라이트를 선택적으로 억제할 수 있는 전해액 첨가제를 브롬 착화제와 함께 사용해서 브롬 크로스오버와 덴드라이트 형성을 동시에 억제하고 전지의 성능을 높였다.

금속이온으로 생성된 이 첨가제는 무흐름 아연-브롬 전지에 적용할 경우 높은 전류밀도(20mA cm-2)에서 700회 이상, 낮은 전류밀도(1mA cm-2)에서 1600회 이상 가동돼 기존보다 5배에서 7배까지 긴 수명을 보였다.

연구팀이 개발한 첨가제는 소량으로도 전지의 전기화학적 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 가격이 저렴하고 쉽게 만들 수 있어 무흐름 아연-브롬 전지의 가격경쟁력을 유지할 수 있다. 상용화 가능성이 높아 향후 에너지저장장치에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

김형진 교수는 "이번 연구로 개발한 첨가제는 전지의 성능과 수명을 떨어뜨리는 원인을 매우 효과적으로 방지할 수 있다"며 "무흐름 아연-브롬 전지의 상용화를 앞당기고 미래 에너지저장장치의 가격경쟁력을 확보하는데 기여하길 바란다"고 밝혔다.

kanjoys@news1.kr

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