이동욱 에너지화학공학과 교수팀
전기 전도성과 수중 접착력 갖춰 전지 성능 향상
해수전지 수명과 에너지 효율을 동시에 높일 수 있는 물질이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST)은 이동욱 에너지화학공학과 교수팀이 전기 전도성과 수중 접착력이 모두 뛰어난 반결정성(semi-crystalline) 고분자 바인더를 개발했다고 27일 밝혔다.
바인더는 전극 소재의 결착력을 높여 주는 소재다. 해수전지는 물속에서 장시간 작동해야 하기 때문에 수중 접착력을 지니면서 전기도 잘 전달할 수 있는 바인더가 필요하다.
이 교수팀이 개발한 반결정성 바인더는 하나의 물질 안에 비결정성과 결정성 영역이 섞여 있는 구조라 접착력이 뛰어나고 전기도 잘 흐른다. 고분자가 규칙적으로 배열된 결정성 영역은 전자가 곧게 이동할 수 있는 통로를 제공하고, 비결정성 영역에서는 고분자 사슬이 유연하게 움직이면서 표면과 결합하기 쉬워져 접착력에 기여한다.
반결정성 바인더를 해수전지에 적용한 결과, 기존 바인더 적용 대비 전지 수명이 3.3배 늘었다. 효율에 영향을 주는 과전압은 최대 66% 감소해 같은 조건에서 더 적은 에너지로 전지를 작동할 수 있다. 충전 대비 방전으로 뽑아 쓸 수 있는 전기에너지양도 26% 증가했고, 최대 출력도 96% 늘었다.
이동욱 교수는 “반결정성 고분자 설계로 기존 바인더의 한계를 극복하고, 해수전지 성능을 향상시킬 수 있음을 입증했다”며 “향후 다양한 전자소재, 수계 금속 전지 및 에너지 저장 시스템에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
