KAIST, 배터리 성능 저하 '반응' 에너지화...새로운 전극 소재 개발 작성일 08-19 26 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="9MfQ3JWImF"> <p contents-hash="121d3d8a1672b1c17fc50ed3032e3db9b108022dd36ca426befc53bd281a0c4a" dmcf-pid="23HtmuaeIt" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KAIST·총장 배충식)이 에너지를 더 많이 저장하면서, 빠른 충·방전이 가능한 '차세대 물 기반 배터리' 구현 가능성을 열었다. 많은 에너지를 빠르게 저장하기 어려웠던 수계 아연이온전지의 한계를 극복했다.</p> <p contents-hash="17a28941ea810d1f006c388a008cba0b4d876cb02d75680898019d73264a1fc8" dmcf-pid="V0XFs7Ndw1" dmcf-ptype="general">KAIST는 박선아 화학과 교수팀이 금속과 유기 분자가 연결돼 미세 구멍을 이루는 2차원 전도성 금속-유기 구조체(MOF)를 이용, 배터리 안에서 전기를 저장하는 역할을 하는 아연 이온과 양성자를 차례로 저장하는 새로운 전극 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3a9bfa490e2aa8c20493b335bfccfcbe04975f257a0da0a15f040b38a5a60018" dmcf-pid="fpZ3OzjJw5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기술 개발 연구진. 사진 왼쪽부터 박선아 KAIST 교수, 포항공대의 박근찬 학생(공동1저자), 이규원 석사(공동1저자), 김강민 학생(제2저자)." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/etimesi/20260819113211151mtzy.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="KajDQIb0D3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/etimesi/20260819113211151mtzy.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기술 개발 연구진. 사진 왼쪽부터 박선아 KAIST 교수, 포항공대의 박근찬 학생(공동1저자), 이규원 석사(공동1저자), 김강민 학생(제2저자). </figcaption> </figure> <p contents-hash="291262517fb1a1a22d6e082b04a3accf0ce64e59f23b8b11e9ab205ea016e908" dmcf-pid="4U50IqAiDZ" dmcf-ptype="general">수계 아연이온전지는 물 기반 전해질을 사용하는 배터리다. 화재 위험이 비교적 낮고 가격이 저렴하며 환경 부담도 적다. 대규모 에너지저장장치(ESS)의 차세대 후보로 주목받는데, <span>아연 이온은 전하가 커 전극 안에서 빠르게 움직이기 어렵다. 많은 에너지를 저장하면서 빠르게 충·방전하는 데 한계가 있다. </span></p> <p contents-hash="6551a5cea3c28707c81411f38d8b20c0ddae320c338a449eb1443901e3020f6d" dmcf-pid="8u1pCBcnEX" dmcf-ptype="general"><span>반면 양성자는 작고 빠르게 움직이지만, 너무 많이 반응하면 부산물이 생겨 아연 이온 이동을 방해한다. 지금까지 양성자는 배터리 성능을 떨어뜨리는 '방해꾼'으로 여겨져 반응을 억제하는 데 초점을 맞춰왔다.</span></p> <p contents-hash="d882afb9eea31d1b18b1b5bcc88f931221ac0050d225d532345bdb6e8689b5b8" dmcf-pid="67tUhbkLOH" dmcf-ptype="general">연구팀은 발상을 바꿨다. 양성자 반응을 없애는 대신, 아연 이온과 양성자가 저장되는 순서를 조절해 둘 다 에너지 저장에 활용하는 방법을 택했다.</p> <p contents-hash="0427a612dc2362403d6785060dba5d64fe9fd0610ba228555087ab622250524b" dmcf-pid="PzFulKEorG" dmcf-ptype="general">전극의 미세한 구멍 안에 양성자를 붙잡는 일종의 '저장 자리'인 아민 작용기를 넣었다. 아민 작용기가 특정 전압에서 양성자를 저장하도록 설계함으로써 아연 이온이 먼저 저장되고, 그다음 양성자가 추가로 저장되도록 한 것이다.</p> <p contents-hash="f97901f9443251b028809fd4d6661269f7b0ee7fe8e9e2d950ec9a8246d4c18d" dmcf-pid="Qq37S9DgIY" dmcf-ptype="general"><span>또 </span><span>양성자가 너무 일찍 반응하면 부산물이 생겨 아연 이온의 이동을 방해할 수 있는데, 연구팀은 아연 이온이 먼저 저장된 뒤 양성자가 반응하도록 해 두 저장 과정이 서로 방해하는 것을 줄였다.</span></p> <p contents-hash="0b33c0361932a1c4cf8e907ff822a14b3768feccb1d941aac1c8cdba22dc4f1c" dmcf-pid="xB0zv2warW" dmcf-ptype="general">이에 충·방전 속도를 16배 높인 빠른 조건에서도 처음 저장 용량의 절반에 가까운 46.9%를 유지했다. 일반적으로 배터리는 충·방전 속도가 빨라질수록 저장할 수 있는 에너지양이 줄어드는데, 이번 전극은 빠른 충·방전에서도 상당한 저장 능력을 유지한 것이다. 또 500회 이상 빠른 충·방전을 반복한 뒤에도 안정적인 성능을 보였다.</p> <p contents-hash="c1c3c7e481a33e8816ec9947f7ee96462599fe97987ad1e475d1043d07b6126f" dmcf-pid="ywNEPOB3ry" dmcf-ptype="general">이번 연구는 다공성 전극 소재에서 고용량과 빠른 이온 수송을 동시에 구현하기 어렵다는 한계를 극복했다는 점에서 의미가 크다. 차세대 수계 아연 이온 전지 개발에 새로운 방향을 제시했다.</p> <p contents-hash="6483f69f4de777bdb7dc2e6960c36acdbbbcb56342d0c83dd559dedcfb588cea" dmcf-pid="WrjDQIb0rT" dmcf-ptype="general">박선아 KAIST 교수는 “기존에는 배터리 성능을 떨어뜨릴 수 있는'방해꾼'으로 여겨졌던 양성자를 오히려 에너지를 더 저장하는 데 활용할 수 있음을 보여줬다”며 “이번 원리를 다양한 전극 소재에 적용해 더 많은 에너지를 빠르게 저장할 수 있는 배터리를 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="a97f5367b2a02c374ffb596a967cd59192c4c6590bf3e82ab7e1c8ab38ff9171" dmcf-pid="YmAwxCKpwv" dmcf-ptype="general">이번 연구는 화학 분야 국제 학술지 Chem에 7월 7일 자로 게재됐다.</p> <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="GzFulKEoIS" 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 양자물질 난제 '맥놀이' 원인 규명…양자소자 정밀설계 기반 제시 08-19 다음 [특별기고] SMR 조기 사업화가 AI 대전환 앞당긴다 08-19 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
