국내 연구진이 차세대 이차전지로 주목받는 아연-공기전지 핵심소재인 수계 고상 전해질을 반죽처럼 변형 가능한 형태로 개발, 악조건에서도 구동할 수 있는 원천기술을 확보했다.
한국연구재단(이사장 이광복)은 박상윤 경기대 교수와 전옥성·유영준 차세대융합기술연구원 박사 공동연구팀이 아연-공기전지 성능을 높이는 반죽 형태 고상 전해질을 개발했다고 18일 밝혔다.
물을 전해질로 하는 고체 상태의 이온 전도성을 띠는 물질인 수계 고상 전해질을 사용하는 아연-공기전지는 안정성·경제성·친환경성을 갖춘 차세대 에너지 저장장치로 주목받는다. 그러나 수계 고상 전해질은 전해질 내 수분이 증발해 전지 수명이 감소하는 등 단점이 있다.
연구팀은 정형화된 형태 전해질 대신 물 함량에 따라 겔화 정도가 달라지는 알긴산 나트륨 소재와 전도성 소재인 수산화칼륨을 혼합해 형태 변형이 가능하고 부착성이 좋은 반죽 형태 전해질을 제조했다.
이 고상 전해질은 저습 환경에서 대기 중 수분을 흡수할 수 있으며, 이온전도도가 높고 계면 저항이 낮아 저온에서도 구동된다.
연구팀 실험 결과 해당 고상 전해질은 상대습도가 20% 이하인 극한 환경에서도 안정적인 수명 특성을 나타냈다.
박상윤 교수는 “이번 연구는 고상 전해질 기반 아연-공기전지 고질적 건조 문제와 전극-계면 저항 문제를 동시에 해결한 것에 의의가 있다”며 “반죽 형태의 고상 전해질은 플렉서블·웨어러블 전자 장치와 같은 다양한 연구 분야로 확대 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구성과는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 5월호 표지 논문에 선정됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
