나트륨 이차전지 한계, 뼈 소재로 극복

나트륨 이차전지 한계, 뼈 소재로 극복

 

세종대학교 명승택 교수 연구팀은 사람 뼈를 모방한 소재를 나트륨 이차 전지 전극 소재에 적용했다고 28일 밝혔다. 나트륨 이차 전지는 리튬 이차 전지를 대체할 것으로 주목받는다. 나트륨은 지구 물질 중에서 부존량이 6번째로 많아서 리튬 보다 가격이 싸다.

 

연구팀은 단단하고 이온 전달에 유용한 사람 뼈 소재(NaCaPO4)를 양극 소재 표면에 응용했다. 인체 소재라는 창의적인 아이디어로 층상 구조(P2) 소재가 갖는 기존 효율 저하 문제를 개선하는 데 성공했다. 층상 구조는 층 안 분자 또는 원자 결합력과 층 사이 결합력이 다를 때 형성되는 구조DL다. 얇게 벗겨지기 쉽다는 단점이 있다.

 

연구팀은 에탄올에 뼈 소재 원료와 층상구조 양극 소재를 섞어 80도에서 증발시켰다. 이후 양극 소재 표면에 뼈 소재 원료를 치밀하게 붙이는 방법으로 나트륨 이차 전지의 전기 화학적 성능을 약 40％ 높였다. 연구팀은 아울러 이차 전지를 구동할 때 단단한 뼈 소재가 입자 분해 현상을 표면에서 방지한다는 사실을 확인했다. 전해질에 포함된 물이나 산성 물질과 먼저 반응해 양극 소재가 피해를 보는 현상을 최소화하는 것도 규명했다.

 

명승택 교수는 "뼈 소재를 이차 전지 분야에 접목해 우수한 특성을 보이는 나트륨 이차 전지용 양극 소재를 개발한 것"이라며 "다른 분야에도 인체 소재를 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 연구는 과학 기술 정보 통신부. 한국 연구 재단 미래 소재 디스커버리 사업 등 지원으로 수행했다. 성과를 담은 논문은 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'(Advanced Energy Material) 2018년 01월 22일자에 실렸다.