에너지연, '전자 스펀지' 기술로 수계아연전지 내구성 3배 높여 작성일 04-17 130 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="xC8NJcrRsX"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4d7281c0d66d228c8f74377a596c33728df75d153aefc1b2019df16a24f815bf" dmcf-pid="yfl0XubYsH" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="개발된 기술이 적용된 아연-폴리요오드 흐름전지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/17/etimesi/20250417115804872xkdp.png" data-org-width="700" dmcf-mid="PTbiQoA8O5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/17/etimesi/20250417115804872xkdp.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 개발된 기술이 적용된 아연-폴리요오드 흐름전지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="edb881cf7f01960ce9ba3a1111881deba6f348eaf10abd9d9f1356de177570d1" dmcf-pid="W4SpZ7KGOG" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 양정훈·이찬우 에너지저장연구단 박사팀이 구리 산화물 기반 신규 전극 소재를 개발하고 수계아연전지에 적용, 내구성을 3배 개선했다고 17일 밝혔다.</p> <p contents-hash="53af1f98149320ad5dbb4f53888a546b0c745669ac1cbd0973dc3528d566c933" dmcf-pid="Y8vU5z9HOY" dmcf-ptype="general">수계아연전지는 물을 전해질로 사용하는 이차전지로, 리튬이온전지 대비 화재 위험이 없고 친환경적이다. 또 제조 비용과 소재가 저렴해 차세대 에너지저장시스템(ESS)으로 주목받고 있다.</p> <p contents-hash="61b118a990ad540f8fcb71b2ec743e85d9d00c92851e65060e913d2f1d90409b" dmcf-pid="G1ghwvGkOW" dmcf-ptype="general">하지만 충전 과정에서 음극 표면에 아연금속이 길쭉하게 전착되는 '덴드라이트' 현상이 발생해 수명이 짧아진다는 문제가 있다. 덴드라이트가 음극·양극 사이 분리막을 뚫어 전기 단락을 발생시키고 전지 내구성에 심각한 영향을 미친다.</p> <p contents-hash="23ef22bb9a24339a02ee375f2416fbb13a449ed9c9fca0abebb8c156b6c31fff" dmcf-pid="HtalrTHEIy" dmcf-ptype="general">연구진은 신규 구리 산화물 나노입자를 개발하고 음극 전자를 효과적으로 흡수·방출하는 '전자 스펀지' 기술로 수계아연전지 덴드라이트 형성 억제에 성공했다. 이를 적용한 수계아연전지는 기존 전지 대비 3배 높은 내구성을 나타냈다.</p> <p contents-hash="1a4c377e9baa56063a7533b69c0d9295289cfefc40a1d809013383cc9f0db871" dmcf-pid="XFNSmyXDOT" dmcf-ptype="general">연구진은 아연과 합금 특성을 갖는 다양한 후보 물질을 입자 크기별로 테스트했다. 그 결과, 나노입자 크기 구리 산화물이 가장 우수한 아연 친화성을 나타낸다는 것을 밝혀냈다.</p> <p contents-hash="da70e7703d0648346125dfe14a62cdd20c8e2164e875dd66fed690d133f7c9e3" dmcf-pid="Z3jvsWZwrv" dmcf-ptype="general">이를 기반으로 연구진은 신규 구리 산화물 나노입자를 개발해 수계아연전지에 적용했다. 아연전지 음극에서 전자는 아연 이온과 만나 아연금속이 되고 전기를 저장하는데, 구리 산화물 나노입자는 전자를 빨아들여 이를 중심으로 아연이 평평하게 들러붙는다.</p> <p contents-hash="6c01b75dc990268aaddc302589d564e587364a3ce1e6f37325e567aa18631e80" dmcf-pid="50ATOY5rsS" dmcf-ptype="general">아연이 평평하게 형성돼 무질서한 아연 형성으로 발생하는 덴드라이트를 억제하는 원리다.</p> <p contents-hash="68cef8c2738ad8e52779aeba91cf35b8eab9bf53d10ea32785877189f0980631" dmcf-pid="1pcyIG1mrl" dmcf-ptype="general">또 방전 시에는 스펀지에서 다시 물을 짜내듯 전자를 빠르게 방출하고, 아연 금속 용해를 촉진시켜 음극 표면에 남은 아연을 최소화하는 역할을 수행한다.</p> <p contents-hash="af88da4f249b701e1368e8569faf8b22cecf86b7b4bae5d44842ba262bfb1ed4" dmcf-pid="tUkWCHtswh" dmcf-ptype="general">이를 통해 충·방전 과정이 반복될 때 남은 아연이 덴드라이트로 성장하는 것도 방지했다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="34387b2761850a1e1e97e3bc792ad4d66c8c68f65af713e4c4579a1d9ff98fba" dmcf-pid="FuEYhXFOwC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구진 단체사진. 왼쪽부터 양정훈박사, 박상현 학생연구원, 이찬우 박사." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/17/etimesi/20250417115806268hdxw.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="QQ1Vz8MUrZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/17/etimesi/20250417115806268hdxw.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구진 단체사진. 왼쪽부터 양정훈박사, 박상현 학생연구원, 이찬우 박사. </figcaption> </figure> <p contents-hash="3dfa4c643fd5d18ce9ed4bed3240a7406d4f4b4b070e854e554b41749fc60186" dmcf-pid="37DGlZ3IsI" dmcf-ptype="general">연구진은 이 기술을 전자 스펀지라고 명명하고 계산과학으로 전자 스펀지 기술이 전지 충전에 사용되는 에너지 손실까지 줄일 수 있다는 것을 증명했다.</p> <p contents-hash="bc0c7e7724d72ef2b78bc8364e0f1a999a4e864e9f9a87107be98994227b8170" dmcf-pid="0zwHS50COO" dmcf-ptype="general">이를 수계아연전지 중 아연-폴리요오드 흐름전지에 적용한 결과 2,500회 충·방전 시에도 덴드라이트가 형성되지 않았다. 기존 전지가 800회 정도에서 덴드라이트를 형성해 고장이 나는 것을 감안하면 3배 이상 내구성을 나타낸 셈이다.</p> <p contents-hash="980d667ea588c57e9e9ae745e393424c67171c242e08a06269c529fd0804d05c" dmcf-pid="pqrXv1phOs" dmcf-ptype="general">또 충전 용량 대비 방전 용량 비율은 98.7%로 측정돼 높은 효율 특성을 나타냈으며, 기존 보고된 아연-폴리요오드 흐름전지 대비 30% 이상 향상된 리터당 180Wh 고에너지 밀도를 구현해 상용화 가능성을 한층 높였다.</p> <p contents-hash="78811e9f84edd156340eb4dc7c1f4a92e5f01b695b79f132d258051569e9962e" dmcf-pid="UBmZTtUlIm" dmcf-ptype="general">양정훈·이찬우 박사는 “이번 연구를 통해 고성능·고안정성 차세대 아연 전지 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다”며 “개발한 신규 구리 산화물 전극소재를 3.5킬로와트(㎾)급 아연-폴리요오드 흐름 전지 실증 기술과 접목해 상용화 규모에서의 성능 검증도 신속하게 진행할 계획”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="2ed2ef009bf51430131c3cab7913c087a97e1913b7cd2ea76830c5cdf08f8e83" dmcf-pid="ubs5yFuSIr" dmcf-ptype="general">한편 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈 1월호에 게재됐다.</p> <p contents-hash="bfe91d165a124b98ba18c0075234b889a735986d8309bf0c5815d2a1311a9641" dmcf-pid="7KO1W37vOw" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 윤도현 "'먼 산 언저리마다' 가사, 허 일병 의문사 사건 담은 것" 04-17 다음 "원자로 美수출로 선도국 발판…민감국가 협력에 문제없음 방증" 04-17 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
