“5천번 충방전에도 성능저하 無” 차세대 ‘수계 아연 배터리’ 나온다 작성일 08-11 14 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- GIST-에너지연-이화여대, 아연 전극에 ‘보호층’ 만드는 새 전해질 원리 규명</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0Rl3olSrHU"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="40356344767533f8b2c644d5e07b224b27b99c34401009e53112686801c1f374" dmcf-pid="pmuQSu71Yp" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김상륜(왼쪽부터) GIST 화학과 교수, 오희정 석박통합과정생.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811091007762gado.jpg" data-org-width="699" dmcf-mid="FeJrqJiPG7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811091007762gado.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김상륜(왼쪽부터) GIST 화학과 교수, 오희정 석박통합과정생.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="0a5c0c63be8a210210e464e5f5bc3c543322bb6cfa4f91b4605756c80d89661a" dmcf-pid="Us7xv7ztG0" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 충전 오래 반복해도 성능이 유지되는 아연 배터리 개발을 위한 새로운 설계 기술 개발을 확보했다.</p> <p contents-hash="4bb9d1f212fb7b2aac93e99e17cacfba6f0142f6edb685762180213e3c193f06" dmcf-pid="uOzMTzqFX3" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 화학과 김상륜 교수 연구팀이 한국에너지기술연구원, 이화여자대학교 연구팀과 공동으로 착수소화물을 활용해 ‘수계(水系) 아연 금속전지’의 전극 손상을 억제하고 수명을 높일 수 있는 새로운 전해질 설계 원리를 규명했다고 11일 밝혔다.</p> <p contents-hash="e45a7b779dcf672f331ae5f893801d9282113309bef2149fb013bc337c59a28b" dmcf-pid="7IqRyqB3tF" dmcf-ptype="general">이번 연구는 별도의 표면 코팅이나 복잡한 전극 처리 공정없이 전해질 조성 설계만으로 안정한 계면을 형성할 수 있는 가능성을 제시했다.</p> <p contents-hash="94133cbe43e3a814e35cc4fce42941b2a59b71d307eae686442b751cbc9a444f" dmcf-pid="zCBeWBb0Ht" dmcf-ptype="general">최근 대규모 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)의 중요성이 커지면서 안전성과 경제성을 갖춘 ‘수계(水系) 아연 금속전지’가 차세대 이차전지로 주목받고 있다.</p> <p contents-hash="a5ec9e9a24151c6e704a77a08d03297cc428228d929be365fe43df20cd388067" dmcf-pid="qhbdYbKpX1" dmcf-ptype="general">‘수계 아연 금속전지’는 휘발성과 독성이 있는 유기용매 대신 물을 기반으로 한 전해질을 사용해 안전성을 높였으며, 가격이 저렴하고 저장 용량이 큰 아연을 전극으로 활용한다는 장점이 있다.</p> <p contents-hash="44f42fdae580d1349ece1057c640c6cfd07cf9a378ee4f0e7be28128311890bb" dmcf-pid="BlKJGK9U55" dmcf-ptype="general">하지만 충·방전을 반복하면 물과 아연이 반응하면서 수소가 발생하고 산화아연(ZnO) 등 부산물이 생성된다. 이와 함께 아연이 전극 표면에 불균일하게 쌓이면서 전극이 점차 손상돼 장기간 안정적으로 사용하는 데 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="bf2da496dc1bd3dcaa63ccb73bc971e40e007f121f78a6d59739bf882b8350f6" dmcf-pid="bS9iH92u1Z" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 수계 아연 금속전지의 전해질에 착수소화물을 첨가하고, 충·방전 과정에서 아연 금속 표면과 전해질에서 일어나는 변화를 분석했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c5ab06a0cc63c0e2da80d74e81166b502acc156b8c6ee0c109bf7946532d1580" dmcf-pid="Kv2nX2V7YX" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="착수소화물의 구조와 이를 첨가한 전해질.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811091007974nurs.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="3VDYxDwaHu" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/ned/20260811091007974nurs.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 착수소화물의 구조와 이를 첨가한 전해질.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="14abc8c5aaaa80705cafb9e1d9b5393531bc66bf068da1ae6067eb2b3d66ae1b" dmcf-pid="9TVLZVfz1H" dmcf-ptype="general">착수소화물은 물에 녹으면 아연 이온과 착음이온으로 나뉜다. 이 착음이온은 물이나 주변 이온과 약하게 상호작용해 기존 전해질의 구조와 이온전도도, 점도 등 주요 특성을 거의 변화시키지 않았다.</p> <p contents-hash="6eb5ef676a738ffd1ffcfd731cd289ac5259dfad0e95c03f72571baf6f384ec5" dmcf-pid="2ZxcpxMVXG" dmcf-ptype="general">반면 충·방전이 시작되면 착음이온은 아연 전극 표면에서 반응하며 ‘수소화물 기반 보호층’을 형성했다.</p> <p contents-hash="9b1c3e24bd1d74cdcc0d409d7e6bd0cdb942271eb6cd57699f46dc6088ff6c1f" dmcf-pid="V5MkUMRfHY" dmcf-ptype="general">전해질 자체는 그대로 유지하면서도, 충·방전이 일어나는 아연 표면에만 보호층(계면층)이 형성되는 것이다. 이 보호층은 물과 아연의 직접적인 반응을 줄여 전극 손상을 일으키는 수소 발생 반응과 아연 산화를 억제하고, 아연이 전극 표면에 보다 균일하게 쌓이도록 했다.</p> <p contents-hash="781cef0ba7b76d5dcfa06b1239881105920b0c2c0bfd86c874998b57bee220cc" dmcf-pid="f1REuRe4YW" dmcf-ptype="general">실제 전기화학 실험 결과, 착수소화물을 첨가한 전해질은 수소 발생과 불균일한 아연 성장을 억제했으며, 아연 전극의 안정성을 평가하는 대칭전지 실험에서도 최대 3000시간 동안 안정적으로 작동했다.</p> <p contents-hash="4ee8a2da3d925e4f853bac08401577ba0d9bfb9ad0a07b8d2568782f444353cb" dmcf-pid="4teD7ed8Yy" dmcf-ptype="general">이어 아연-산화바나듐 배터리에서도 5000회 충·방전 후 초기 용량의 96.55%를 유지하고, 99.8%의 쿨롱 효율(Coulombic efficiency)을 기록했다. 같은 조건의 기존 전해질 전지는 초기 용량의 46.40%만 유지했다.</p> <p contents-hash="37e9321782b8a50c48201e64c943f2c936db68203466e5db458ac08e6b444477" dmcf-pid="8FdwzdJ6XT" dmcf-ptype="general">김상륜 교수는 “실험실 수준 소형 셀을 넘어 파우치 셀에서도 안정적인 구동 특성을 확인, 향후 대용량 에너지저장장치 등 안전성이 중요한 차세대 에너지 저장 시스템에 활용될 가능성이 높다”고 말했다.</p> <p contents-hash="d47fbbd48efc9e41f281044ee25384c28da6d685895bc0790b9da40e9ae09d56" dmcf-pid="63JrqJiPXv" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 재료과학 및 화학 분야 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 7월 26일 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 코미어, “우스만 오면 UFC 평정” 주장에 쓴소리 08-11 다음 대형 R&D 사업 아이디어 33개 들여다보니…"가속기 등 물리가 55%" 08-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
