- 차세대 고효율 전기 에너지저장시스템 원천기술 적용
[헤럴드경제=구본혁 기자] 태양광, 풍력, 수력 및 조력 등 신재생에너지로 생산된 대용량 전기에너지를 저장하기 위해서는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)이 필요하다. 이 같은 ESS의 동력원으로 최근 리튬이온전지와 유사하지만 리튬 대신 소금의 주요 원소인 나트륨을 활용하는 나트륨이온전지가 잠재적 후보로 등장했다. 나트륨은 매장량이 적은 리튬보다 자원이 풍부해 가격 경쟁력이 우수하지만 고성능의 전극 재료 개발이 과제로 남아있었다.
한국과학기술연구원(KIST) 에너지융합연구단 정경윤<사진> 박사팀은 새로운 나노복합체와 탄소를 기반으로 하는 나트륨이온전지용 새로운 음극재 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.
이번에 개발한 음극재는 나노 크기의 플루오린화 주석(SnF2)과 고전도성 아세틸렌 블랙을 불활성 조건에서 혼합한 후, 볼 밀링 방법을 적용해 만들어졌다. 연구진은 제조 환경을 적절히 조절해 두꺼운 탄소 층으로 캡슐화된 나노복합체를 제조, 나트륨 이온전지에 적용하는 기술을 개발했다.
연구진은 개발한 나노 복합체 음극이 563mAh/g의 높은 성능을 나타내는 것을 확인했으며, 이는 복합화되지않은 SnF2 전극의 가역 용량에 비해 두 배 가량 향상됐다. 수명 특성 또한 복합화되지 않은 SnF2 전극은 지속적인 용량 감소를 나타내며 충·방전 50회차 시 49mAh/g의 용량을 나타낸 반면 나노 복합체 음극은 동일한 충·방전 회차 시 337mAh/g의 높은 용량을 유지하는 것을 확인했다. .
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| 나노 복합체 음극 SnF2/C와 마이크로 크기의 SnF2 음극의 수명 특성 비교. 나노 복합체 음극 SnF2/C는 마이크로 크기의 SnF2 음극대비 높은 초기용량을 나타내며, 수명 유지율 또한 월등히 우수하다. [제공=KIST] |
정경윤 박사는 “이번 연구에서 개발된 나노 복합체는 나트륨이온이차전지에 적용해 전지 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술”이라며 “향후 나트륨이온이차전지를 에너지저장시스템에 적용하는데 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구성과는 나노기술 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’ 최신호에 게재됐다.
nbgkoo@heraldcorp.com
