GIST '무흐름 아연-브롬 배터리'새 양극재 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 차세대 배터리로 주목받는 무흐름 아연-브롬 수계 배터리의 고질적 단점인 성능 저하를 극복한 기술이 개발돼 실용적인 에너지저장장치(ESS) 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

광주과학기술원(GIST)은 에너지융합대학원 박찬호 교수 연구팀이 무흐름 아연-브롬 수계 배터리의 양극용 탄소 집전체 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

무흐름 아연-브롬 수계 배터리는 기존 전지에서 전해액 저장소와 펌프를 제거한 '무흐름' 방식으로 제작 비용이 저렴하며 긴 수명이 장점이다.

그러나 충전 과정 중 브롬 크로스오버(crossover) 현상에 의한 성능 저하 문제가 상용화에 걸림돌이 되고 있다.

연구팀은 질소가 도핑된 중형 다공성 탄소를 흑연 펠트(GF) 전극 전체에 균일하게 형성해 배터리의 성능 및 안정성을 높였다.

또 탄소 물질을 '증발유도 자기조립 방법'으로 두꺼운 GF 전체에 균일하게 도포해 구조적, 화학적 특성에 변화를 주는 양극을 만들었다.

이번에 개발된 탄소 물질은 △3-5㎚의 안정적인 중형 기공을 형성하고 △적정한 산소와 질소 함량으로 흑연 펠트 양극의 수용액에 대한 친화도를 높였으며 △충전 과정에서 생성된 브롬 및 브롬 접합체를 저장·흡착해 브롬 크로스오버 현상을 억제, 우수한 산화/환원 반응 역학을 보였다.

박찬호 교수는 "이번 연구 성과를 통해 경제적인 무흐름 수계 배터리로 만들어진 실용적인 ESS의 개발을 앞당길 수 있을 것"이라며 "향후 리튬이온 배터리로 만들어진 현재 ESS의 화재 문제를 해결할 수 있는 차세대 기술로 부상할 것으로 기대된다"고 말했다.

박찬호 교수가 지도하고 조영인 통합과정생이 수행한 이번 연구는 화학공학 분야 상위 3.5% 국제학술지 'Chemical Engineering Journal'에 4월 22일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr