세종대 연구팀, 뼈 소재 모방한 이차전지용 양극소재 개발

머니투데이

권현수 기자

세종대학교는 명승택 교수 연구팀이 인체 뼈를 모방한 소재(NaCaPO4)를 나트륨이차전지 전극소재에 적용해 기존 단점을 개선한 양극소재를 개발했다고 1일 밝혔다.

최근 비용이 저렴하고 원료를 쉽게 구할 수 있는 나트륨이차전지에 대한 관심이 높아지면서 효율과 안정성을 높여 상용화하기 위한 연구가 활발하다.

연구책임자인 명승택 교수는 지난해 10월 매장량이 풍부한 철 산화물과 전기 전도도가 높은 신소재 탄소나노튜브를 결합한 나트륨이차전지용 양극소재 복합체를 개발해 국제학술지에 발표한 바 있다.

연구팀은 단단하고 이온 전달에 유용한 인체 뼈 소재를 양극소재 표면에 적용해 층상(P2) 소재가 갖는 기존의 효율 저하 문제를 개선하는데 성공했다. 층상구조(P2)는 층 안의 분자 또는 원자 결합력과 층 사이의 결합력이 다를 때 형성되는 구조로, 얇게 벗겨지기 쉬운 단점이 있다.

고용량 층상구조 소재는 초기에 주목을 받았지만, 구조적 불안정성에 따른 입자 분해 효율 문제가 있어 나트륨이차전지용 양극소재에 적용하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 에탄올에 뼈 소재 원료와 층상구조 양극소재를 섞어 80℃의 온도에서 증발시키고, 이후 열처리 과정을 통해 양극소재 표면에 뼈 소재 원료를 치밀하게 부착하는 방법으로 나트륨이차전지의 전기화학적 성능을 약 40% 향상시켰다.

명승택 교수는 "뼈 소재를 이차전지 분야에 접목시켜 우수한 특성을 보이는 나트륨이차 전지용 양극소재를 개발했다"며 "나트륨이차전지의 상용화를 앞당길 수 있는 기반을 마련하고 또 다른 분야에도 인체 소재를 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리 사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Material)에 지난달 22일 게재됐다.