한국외대·경북대·동국대, 차세대 소듐 이온 배터리 신소재 개발

새로운 음극 소재 '플로오린화 유기 나노시트'
국제저명학술지(SCI) 스몰(Small) 표지 논문 선정

[서울=뉴시스] 한국외대 화학과 박진균 교수(왼쪽)와 이번 연구가 표지 논문으로 실린 학술지 '스몰(Small)'의 표지. (사진=한국외대 제공) 2025.09.16. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 한국외대 자연과학대학 화학과 박진균 교수 연구팀은 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 소듐 이온 배터리의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 새로운 음극 소재인 플루오린화 유기 나노시트를 개발했다고 16일 밝혔다.

이번 연구는 박 교수 연구팀과 경북대 화학과 백승민 교수 연구팀, 동국대 에너지신소재공학과 오제민 교수 연구팀이 공동으로 진행했다.

연구팀은 전자 끌어당김 효과가 뛰어난 벤조티아디아졸(BT) 유닛과 플루오린(F) 원자를 유기 나노시트에 도입해 밴드갭과 전자 밀도를 낮추고 강한 영구 쌍극자를 생성했다. 이를 통해 고체 상태에서 소듐 이온(Na⁺)이 접근할 수 있는 활성 사이트가 크게 증가된 신물질을 개발했다.

또한 연구팀은 플루오린화된 유기 나노시트와 비플루오린화된 나노시트의 나트륨 저장 성능을 비교·분석했다.

그 결과, 플루오린화된 유기 나노시트는 전자 밀도가 낮아져 나트륨 이온과의 상호작용이 약해졌으나 이온 및 전하 운반체의 전도성이 크게 향상돼 전기화학적 성능이 개선됐다.

특히 플루오린화된 유기 나노시트는 100mA/g의 전류 밀도에서 약 637mAh/g의 가역적인 방전 용량을 기록했으며 5000회 이상의 충·방전 후에도 구조적 안정성과 우수한 속도 특성을 유지했다.

연구팀은 "이번 연구는 차세대 나트륨 이온 배터리 음극 소재 개발에 새로운 전략을 제시한 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구 성과는 화학 분야 최고 권위지 중 하나인 '스몰(Small)'에 지난 11일 게재됐으며 표지 논문으로도 선정됐다.

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