소듐이온 이차전지 성능을 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다.
한국기초과학지원연구원(원장 이광식)은 김희진 순천센터 분석연구부 선임연구원 연구팀과 KAIST 정유성, 최장욱 교수팀과 공동연구로 소듐이온 이차전지 성능을 개선하는데 성공했다고 23일 밝혔다.
연구팀은 소듐이온 이차전지 양극소재로 사용되는 파이로인산염(Pyrophosphate) 기반 화합물(Na2CoP2O7) 구성물질 중 소듐(Na) 이온 농도를 인위적으로 낮춰 이차전지 작동 전압을 향상 시키는데 성공했다.
원자들이 결합돼 고체화 될 때 이루는 모양을 결정구조라고 하는데, 푸른색 결정구조 상태에서는 평균전압이 3V 정도로 에너지 밀도가 낮다. 반면 붉은색을 띄는 결정구조는 에너지 밀도가 높지만, 합성 조건이 까다롭고 제조에도 수 일이 걸리는 단점이 있다.
연구진은 소듐이온 농도를 낮추는 방법으로 결정구조에 결함을 만들면 수 시간 내에 붉은색 합성물이 생성된다는 것을 발견했다. 이 방법으로 양극 소재를 만들면 4.3V까지 작동 전압이 높아진다.
연구결과는 화학분야 저널인 `앙게반테케미(Angewandte Chemie)` 온라인판(6월1일자)에 게재됐다.
김희진 선임은 “물질 구조를 제어할 수 있는 한 가지 방법론을 제시한 것”이라며 “이차 전지 전극 소재뿐만 아니라 에너지, 환경, 전기 등 다양한 분야의 소재 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com
