2500번 충·방전 실험 시 수명 67.5% 유지
(서울=내외방송) 청바지를 물들일 때 사용하는 푸른색 염료가 저가형 리튬 이온 전지 생산에 큰 역할을 할 것으로 보인다.
UNIST(울산과학기술원)는 5일 "이현욱 에너지화학공학과 교수 연구팀이 '프러시안 블루 계열' 소재를 통해 나트륨 이온 전지의 수명에 영향을 미치는 주요 원인을 발견했다"고 밝혔다.
'프러시안 블루 계열' 소재는 청바지를 염색할 때 사용된 청색 염료 물질 중 하나인 프러시안 블루 중 하나로 이온(전자를 잃거나 얻어 전하를 띠는 원자와 분자)을 흡착하는 기능이 있어 방사성 세슘 중독 해독제로 사용된다.
연구팀은 배터리 양극소재(배터리의 용량과 출력을 결정하는 주 소재)를 합성하는 '수용액 기반 공침법(용액에 녹아있는 물질을 침전 형태로 얻는 방법)'을 이용했다.
이후 공침법으로 합성된 프러시안 블루 계열 양극 물질(침전을 거쳐 얻은 화합물)이 갖고 있는 물 분자의 양에 따라 배터리가 어떤 특성을 띠는지 분석했다.
그 결과, 물 분자 수가 적은 양극소재가 더 높은 에너지 효율을 보일 뿐만 아니라 수명도 긴 것으로 나타났다.
물 분자 수가 24% 감소하면 배터리 용량은 9.7% 향상되고, 나트륨 이온이 4배 이상 활성화돼 속도도 2배 이상 향상된다는 것이다.
충·방전 실험도 2500번 진행했는데, 배터리 수명이 67.5%까지 유지됐다.
이 교수는 "아직까지 관련 연구가 많이 부족하다"며 "고성능 나트륨 이차전지 개발을 위해서 이 소재에 숨겨진 인자들을 밝혀낼 필요가 있다"고 말했다.
최아름 연구원이 제1저자로 참여한 이 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '재료 화학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Investigating the role of interstitial water molecules in copper hexacyanoferrate for sodium-ion battery cathodes).
