국민대 연구팀, 차세대 에너지 ‘수계 이온 배터리’ 성능 개선 기술 개발

국민대 신소재학과 차필령 교수, 전자화학재료전공 홍승현 교수, 정희빈 석사과정생. [국민대 제공]

[헤럴드경제=박혜원 기자] 홍승현 국민대 전자화학재료전공 교수 연구팀이 차세대 전기차 등에 활용할 수 있는 ‘수계 이온 배터리(AZIBs)’ 성능과 안정성을 높이는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

수계아연전지 아연금속전극은 차세대 에너지 저장 및 배터리 소재로 각광받고 있다. 특히 이번 연구는 전기차, 휴대용 기기에 주로 사용되는 수계전해질 매체 기반 전기화학 에너지 저장 시스템에서 주로 발생하는 안정성 문제를 해결했다.

기존의 배터리 시스템은 일부 소수 국가 생산에 의지해왔다. 또한 유기 전해질의 분해로 인해 발생할 수 있는 열적 불안정성은 리튬 배터리의 화재 재난으로 이어지는 등 위험성이 높았다.

이에 홍승현 교수 연구팀은 아연 기반의 수계 이온 배터리에 주목했다. 아연은 비교적 저렴한 데다 친환경적이며, 수분이 포함된 전해질 솔루션으로 열적 안정성 또한 높다.

홍승현 교수 연구팀은 자이고 코리아의 표면분석 도움을 받아 아연 결정면이 부식 저항 향상에 유리함을 활용하여 아연전극(ZnSE)을 초고속으로 제작하는 전략을 제시했다. 이 아연전극은 뛰어난 충방전 안정성을 가지는 것으로 확인됐다.

홍 교수는 “이 연구는 아연 기반 수성 이온 배터리의 성능과 안정성을 대폭 향상시킬 수 있는 새로운 접근 방법을 제시함으로써, 미래의 에너지 저장 시스템 개발에 기여할 수 있을 것”이라며 “연구 결과는 향후 전기차, 정지형 시스템, 그리고 휴대용 기기에 사용될 에너지 저장 시스템의 선택 폭을 넓히고, 그 안정성을 증가시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 국민대 홍승현, 차필령 교수팀(국민대 신소재) 및 경상국립대 안건형 교수팀 성균관대학교 차승남 교수팀이 연구에 참여했으며 정희빈 국민대 석사과정생의 주도로 진행됐다.

한국연구재단 개인연구사업 기본연구 및 한국연구재단 공정조합설계 플랫폼과제 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 최근 재료과학 분야 학술지 ‘저널 옵 머티리얼즈 케미스트리 A’에 온라인 게재됐다.

klee@heraldcorp.com