KIST 에너지저장연구단 정경윤 단장 연구팀에서 개발한 코인 셀(coin cell) 형태의 나트륨이온 이차전지의 분해도. © 뉴스1

소금의 주요 성분인 염화나트륨(NaCl)을 이차전지용 전극으로 활용하는 기술이 개발됐다. 흔한 소금으로 배터리를 만들 수 있는 가능성을 높였다는 평가다.

한국과학기술연구원(KIST)은 정경윤 에너지저장연구단 박사팀이 염화나트륨을 기반으로 하는 나트륨이온 이차전지용 전극 재료를 개발하고, 이는 267mAh/g 수준의 초기 방전 용량을 보이는 것을 확인했다고 6일 밝혔다.전기화학적인 에너지저장 기술인 이차전지(배터리)는 소형 전자기기·전기자동차·대규모 전력저장 등 다양한 용도로 사용된다. 기존 리튬이온 이차전지는 성능이 우수하지만 최근 경제성 문제 탓에 대체 이차전지 기술이 개발되고 있다.

나트륨이온 이차전지는 흔한 소금에서 쉽게 구할 수 있어 주목받고 있다. 하지만 소금은 나트륨이온이 이동하기 어려운 구조라 아직까지는 이차전지의 소재로 사용되지 못했다. 나트륨이온 이차전지의 개발을 위해서는 배터리 내에서 실제 전기화학 반응에 참여하는 양극(+)과 음극(-) 소재의 개발이 중요한 실정이었다.

연구진은 염화나트륨의 전기화학적 활성화 공정을 활용했다. 염화나트륨의 나트륨이온에 빈자리를 유도한 후 상전이를 유도하고 이 과정에서 나트륨이온이 화합물에 삽입됐다. 이어지는 방전 과정에서 나트륨이온이 염화나트륨 구조로 다시 이동해 전기화학적으로 활성이 효과적으로 나트륨이온을 수용하고 나트륨이 풍부한 화합물을 형성할 수 있었다. 이렇게 형성된 활성 염화나트륨 초기 방전 용량은 267mAh/g였다.정경윤 박사는 "바닷물 속에 풍부한 소금을 이차전지 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 열어 해외 소재에 대한 의존성을 획기적으로 낮출 수 있을 것"이라면서 "경제성을 확보할 수 있는 전력저장용 이차전지의 개발 가능성을 한층 높였다"고 말했다.

이번 연구결과는 'ACS 에너지 레터스' 최신호에 실렸다.


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