뼈 소재를 나트륨이차전지용 양극소재에 적용한 개념도
[대전=일요신문] 육심무 기자 = 세종대 명승택 교수 연구팀이 인체의 뼈를 모방한 소재(NaCaPO4)를 나트륨이차전지 전극소재에 적용하여 층상구조(P2) 소재가 갖는 기존의 효율 저하 문제를 개선하는 데 성공했다.
나트륨이차전지는 현재 사용하는 리튬이차전지를 대체할 것으로 주목받는 나트륨 기반의 이차전지로 리튬보다 가격이 저렴하고, 층상구조(P2)는 층 안의 분자 또는 원자의 결합력과 층 사이의 결합력이 다를 때 형성되는 구조로 얇게 벗겨지기 쉬운 단점이 있다.
고용량 층상구조 소재는 초기에 주목을 받았지만, 구조적 불안정성에 따른 입자 분해 효율 문제가 있어 나트륨이차전지용 양극소재에 적용하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 에탄올에 뼈 소재 원료와 층상구조 양극소재를 섞어 80℃의 온도에서 증발시키고, 이후 열처리 과정을 통해 양극소재 표면에 뼈 소재 원료를 치밀하게 부착하는 방법으로 나트륨이차전지의 전기화학적 성능을 약 40% 향상시켰다.
또 이차전지를 구동할 때 단단한 뼈 소재가 입자의 분해 현상을 표면에서 방지하고, 전해질에 포함된 물이나 산성 물질과 먼저 반응해 양극소재가 피해를 보는 현상을 최소화하는 것을 확인했다.
명승택 교수
과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리 사업 등의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Material)에 1월 22일 게재되었다. (논문명 : Bio-inspired Surface Layer for the Cathode Material of High-Energy Density Sodium Ion Batteries)
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