리튬이온전지 대체할 나트륨전지 탄소재료 개발

강준 한국해양대 교수 연구팀

한국해양대는 강준 기관공학부 교수(사진) 연구팀이 전통적인 탄소재료의 재설계를 통해 리튬이온전지와 동급 이상의 성능을 발현하고 차세대 재료를 능가하는 성능을 구현해냈다고 5일 밝혔다.

이러한 성능은 리튬이온전지를 대체할 미래용 전기자동차와 모바일 디바이스 등 에너지저장장치의 핵심기술이 될 것으로 기대된다.

최근 전기차 생산의 급증으로 리튬이온전지 수요가 크게 증가해 희소자원으로 매장량이 적은 리튬 가격이 2015년에 비해 3배 이상 상승했다.

리튬을 대체할 소재로 주목받았던 나트륨은 흑연과의 반응이 열역학적 불안정 때문에 전지로서의 성능이 떨어지는 문제점을 안고 있었다.

강 교수 팀은 탄소재료 재설계로 리튬이온전지 이상의 방전용량을 달성시켰다. 충전속도를 100배 이상 빠르게 높여도 77% 이상의 율속특성(충방전 속도에 따른 방전용량 유지율)을 보임으로써 매우 우수한 출력 특성을 나타냈다.

나노재료임에도 불구하고 첫 충·방전 사이클의 쿨롱효율(규정된 충전·방전 절차에 대해 출력 전기량을 입력 전기량으로 나눈 값으로 전기량(쿨롱)을 근거로 한 배터리의 효율)을 85~90% 달성함으로써 나노재료 상용화의 큰 장애요인을 없앴다.

강 교수의 이번 연구 성과는 영국왕립화학회가 발행하는 재료화학분야의 세계적인 권위지인 'Journal of Materials Chemistry A(Impact Factor 9.93)'의 표지논문으로 선정됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 세계 최고 원천기술 확보를 위해 추진하는 글로벌프런티어사업(하이브리드인터페이스기반미래소재연구단, 단장 김광호) 지원으로 이뤄졌다.

[e-mail] 노주섭 기자