'수 초 만에도 급속충전'…차세대 소듐 전지 개발

KAIST 강정구 교수팀 "기존 리튬이온 배터리 대체 가능"

하이브리드 소듐 이온전지 모식도와 기존 저장소자를 넘는 출력밀도 비교 그래프 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스 ) 정찬욱 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 급속 충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 소듐 이온 전지를 개발했다고 11일 밝혔다.

하이브리드 에너지 저장 시스템은 배터리용 음극과 축전기용 양극을 결합해 높은 저장 용량과 빠른 충·방전 속도를 모두 가지는 장점을 갖고 있다.

리튬(Li) 이온 배터리보다 낮은 출력, 제한 저장 특성, 긴 충전 시간 등의 기존 소듐(Na) 이온 배터리 한계를 극복해 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는다.

하지만 고에너지·고출력 밀도 하이브리드 전지를 구현하기 위해서는 배터리용 음극의 상대적으로 느린 에너지 저장 속도를 향상하는 동시에 음극에 비해 상대적으로 낮은 용량을 갖는 축전기용 양극재의 에너지 저장 용량을 끌어올려야 한다.

연구팀은 두 가지 서로 다른 금속-유기 골격체를 활용해 하이브리드 전지에 최적화된 전극 소재 합성법을 제시했다.

개발한 하이브리드 소듐 이온 에너지 저장 소자는 기존 상용화 리튬이온 배터리를 뛰어넘는 에너지 밀도(전극 기준 247Wh/kg)와 축전기의 고출력 밀도(3만4천748 W/kg) 특성을 모두 가지는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

차세대 에너지 저장 장치로 수 초에서 수 분 만에 급속 충전이 가능해 전기 자동차, 스마트 전자기기, 항공 장치 등에 적용할 수 있을 것으로 예상된다.

강정구 교수는 "하이브리드 소듐 이온 에너지 저장 소자는 현 에너지 저장시스템의 한계를 극복할 수 있는 새로운 돌파구가 될 것"이라며 "전기 자동차를 포함한 모든 전자기기에 활용 범위를 확대해 적용할 수 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 저장 소재 분야의 국제 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼스'에 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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