부산대, 수명 10배 늘린 저비용 이차전지 기술 개발

(부산=뉴스1) 윤일지 기자 = 부산대학교는 나노에너지공학과 박민준 교수 연구팀이 차세대 에너지저장장치(ESS)용 레독스 흐름 전지 가격의 40%를 차지하는 이온교환막을 제거한 새로운 '장수명 저비용 아연-망간 레독스 흐름 전지'를 개발했다고 10일 밝혔다.

화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 충전식 배터리의 한 종류인 레독스 흐름 전지는 전지의 수명과 안전성을 높여 ESS에 적합한 이차전지로 주목받고 있다.

이번 연구는 기존에 발표된 이온교환막 없는 레독스 흐름 전지에서 구현되지 않았던 펌프 순환형 스택 구조를 3D 프린터로 설계한 격막으로 구현했다.

또 기존에 널리 사용돼 온 바나듐계 레독스 흐름 전지에서 높은 비용을 차지했던 고가의 양이온 교환막 및 바나듐 전해액의 사용을 배제하고 대신 저비용의 아연과 망간을 사용했다.

아연과 망간은 레독스 흐름 전지의 양극과 음극에서 핵심적으로 사용된다. 아연은 전자를 주고(음극) 망간은 전자를 받으며(양극) 전기를 만든다. 기존 바나듐보다 비용이 저렴하고 안정적이라 화재 위험이 낮다.

연구팀은 양극과 음극에 동시에 작용할 수 있는 친환경 다기능 아미노산 첨가제를 전해액에 적용해 양극과 음극 모두의 수명과 용량을 끌어올렸다.

이 같은 연구 결과, 동일 용량의 아연-망간 레독스 흐름 전지 중 최고 수명인 선행 연구 대비 10배의 에너지 밀도를 기록했다. 전지 성능이 10배 높아진 것이다.

박민준 부산대 나노에너지공학과 교수는 "이번 연구는 화재 위험이 없는 안전한 ESS의 보급을 위한 큰 도약이 될 것"이라며 "친환경 수계(水系) 레독스 흐름 전지 상용화에 한발 가까워질 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머리티얼즈' 3월 3일 자에 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단에서 지원받아 부산대 나노에너지공학과 박민준 교수팀과 강준희 교수팀, 국립부경대 오필건 교수 연구팀이 공동으로 진행했다.

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