전남대(총장 정성택)는 김재국·황장연 차세대배터리 연구실 교수팀이 아연 이차전지 상용화를 가로막는 조절 불가능한 전기화학 반응의 메커니즘을 분석해 냄으로써 저가형 고밀도 이차전지의 개발 가능성을 높였다고 25일 밝혔다.
연구결과는 차세대 배터리 개발 연구에 큰 진전을 불러올 수 있다는 평가와 함께 세계적 학술지 'Chem' 4월호에 실렸다.
연구팀에 따르면 아연-이산화망간 이차전지는 싼 가격, 높은 에너지밀도, 안정성, 우수한 수명 등 차세대 에너지 저장장치로서 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 약산성 수계전해질을 사용하는 경우 에너지 변환과정에서 전해질, 양극, 음극에서 조절이 불가능한 수준의 다양한 전기화학반응들이 발생해 실제 응용단계 진입에 커다란 장애요인으로 작용하고 있다.
연구팀은 이 같은 문제 해결을 위해 복잡하고 다양한 반응 메커니즘과 연구결과를 학술적으로 분석하고, 이를 기반으로 하는 모델링을 통해 새로운 형태의 분리된 강산성·강염기 전해질을 활용한 아연-이산화망간 이차전지 시스템을 도출했다. 열역학 기반의 이론적·실험적 연구결과를 통해 차세대 고에너지 밀도 이차전지 시스템에 대한 개발가능성과 새로운 연구방향을 제시했다.
이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 국가연구실(N-LAB)사업의 지원으로 수행됐다.
김재국 교수는 지난 2012년부터 아연 이차전지 시스템에 대한 가능성을 내다보고, 10년 째 연구를 진행하고 있다.
김 교수는 “이번 연구가 수계 전해질의 낮은 전압, 낮은 에너지 밀도의 한계를 극복할 수 있는 단초를 제공하고, 차세대 배터리로써의 아연 이차전지 연구에 활력을 불어 넣을 것”으로 기대했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
