리튬 대신 나트륨 이차 전지 개발

■ 리튬 대신 나트륨 이차 전지 개발

 

리튬 대신 바닷물 속 소금을 이용해 이차 전지를 만드는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장 연구단 정경윤 박사팀은 바닷물 속 소금의 주요 구성 성분인 염화나트륨(NaCl)을 기반으로 하는 나트륨 이온 이차 전지용 전극 재료를 개발하는 데 성공했다고 2019년 08월 06일 밝혔다.

 

전기 화학적인 에너지 저장 기술인 배터리인 이차 전지는 소형 전자 기기, 전기 자동차, 대규모 전력 저장 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히 대규모 전력 저장 장치의 경우 수 MWh-GWh 규모로 사용되기 때문에 배터리의 가격 및 경제성이 매우 중요한 요소로 작용한다.

 

기존의 리튬 이온 이차 전지는 우수한 성능을 갖고 있지만, 리튬 및 코발트 등의 원재료는 특정 지역에서만 구할 수 있을 뿐만 아니라 가격도 비싸다. 나트륨 이온 이차 전지는 리튬 이온 이차 전지의 원재료 수급 및 가격 문제를 해결할 수 있는 강력한 후보로 떠오르고 있으며, 실제로는 대규모 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다.

 

KIST 연구진은 소금의 주요 성분인 염화 나트륨을 특별한 전기 화학적 공정을 통해 전극 소재에 적합한 구조로 만들었다. 이 공정을 통한 염화 나트륨은 나트륨 이온이 쉽게 이동할 수 있는 빈자리를 갖게 되어 나트륨 이차 전지의 전극으로 사용될 수 있게 됐다.

 

KIST 연구진은 기본 상태에서 이차 전지 전극 소재로써 활성이 높지 않은 염화 나트륨 화합물을 전기 화학적으로 활성화하는 방법을 개발, 이를 이차 전지 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 제시해 주목 받고 있다.

 

정경윤 KIST 단장은 “이번 성과는 바닷물 속에 풍부한 소금을 이차 전지 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 열어 해외 소재에 대한 의존성을 획기적으로 낮출 수 있고 경제성을 확보할 수 있는 전력 저장용 이차 전지의 개발 가능성을 한층 높였다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술 정보통신부 지원으로 KIST 주요 사업과 한국연구재단 기후변화 대응사업으로 수행됐으며, 연구 결과는 ‘ACS Energy Letters 최신호에 게재됐다.