경희대, 화재 걱정없는 2차전지 상용화 방법 제안

경희대 웨어러블융합전자연구소 유재수 교수 연구팀
2차원 맥신 사용해 성능 높은 수계 아연 금속 전지 개발

연구 제1저자인 경희대 전자정보융합공학과 Wang Tian(왼쪽), 웨어러블융합전자연구소 및 전자공학과 유재수 교수 연구팀이 2차원 신물질인 맥신을 사용해 아연 음극의 덴드라이트 성장을 억제하는 전략을 제시했다고 20일 알렸다. (사진=경희대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이주영 인턴 기자 = 경희대 웨어러블융합전자연구소 유재수 교수 연구팀이 중국의 상뤄대학교(Shangluo University) Li Kang 연구팀과 공동으로 수계 아연 금속 전지 상용화를 이끌 전략을 제시했다고 20일 밝혔다.

연구진의 제안을 활용해 제작한 수계 아연 금속 전지는 기존의 수계 아연 금속 전지에 비해 더 나은 사이클링 안정성과 우수한 속도 성능을 기록했다. 또한 수계 아연 금속 전지 재충전 가능성을 제시해 상용화 토대를 마련했다고 한다.

이번 연구는 수계 아연금속 전지의 실제 적용에 대한 새로운 시점을 제공했다고 인정받아 에너지 분야 저명 학술지인 '에너지 스토리지 머트리얼즈(Energy Storage Materials)' 9월호에 게재됐다.

수계 아연 금속 전지는 현재 상용화된 리튬이온배터리를 대체할 차세대 이차전지로 알려져 있다. 리튬이온배터리는 높은 에너지 밀도를 가지지만, 과열 및 화재 위험이 있는 것으로 나타난다. 수계 아연 금속 전지는 리튬이온배터리와 달리 물을 기반으로 하는 무연물 전해질을 활용해 화재 위험이 낮다고 한다.

아연은 저비용, 환경 친화성, 고유 안정성 등 다양한 장점을 가지고 있다. 수계 아연 금속 전지의 경우 아연과 물을 사용해 환경 오염이 적다고 한다. 하지만 수계 아연 금속 전지는 아연 음극 표면의 덴드라이트 성장과 부반응 문제로 수명이 짧다는 단점이 있다.

유재수 교수 연구팀은 2차원 신물질인 맥신을 이용해 아연 음극의 덴드라이트 성장을 억제했다고 전했다. 맥신은 금속 카바이드와 나노시트로 활용되는 2차원 물질로, 다기능 계면층을 형성하는 데 중요한 역할을 한다.

연구팀은 맥신이 풍부한 계면층에서 전극 전해질 표면에 균일한 아연 이온 플러스가 달성되는 등 다양한 기능과 시너지 효과가 발현되는 것을 발견했다고 한다.

그 결과 맥신 증착 아연계면층은 5.0 mAh cm-2의 용량과 5.0 mA cm-2의 전류 밀도에서 800시간 이상의 긴 사이클 수명을 10.0 mAh cm-2의 용량과 10.0 mA cm-2의 전류 밀도에서도 320시간 이상 덴드라이트가 없는 아연 증착을 달성했다고 한다.

☞공감언론 뉴시스 jooyoung4452@newsis.com