친환경 배터리의 '수명 단축 문제' 해결할 똑똑한 물질

(내외방송=정지원 기자) 친환경 물질로 구성된 전극으로 만든 배터리의 수명을 늘리고, 단점을 보완할 수 있는 방법이 개발됐다.

1일 UNIST(울산과학기술원)에 따르면 곽원진 에너지화학공학과 교수 연구팀이 최준명 한양대학교 기계공학과 교수 연구팀과 공동연구를 통해 유기 전극의 장점을 유지하면서 전지의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전해질을 개발했다.

생물의 몸을 구성하는 물질인 유기물로 만든 유기 전극 소재는 현재 상용되고 있는 금속 등 무기물 전극 소재보다 가격이 저렴하고, 매우 빠른 속도로 충·방전이 가능하다는 장점이 있다.

반면, 유기 전극 전지를 사용할 수록 활물질(전지가 방전되면 화학적으로 반응해 전기에너지를 생산)이 녹아내리는 용출 현상이 일어나 수명이 짧아지는 한계가 있었다.

연구팀은 공용매(물질의 용해를 돕는 화학 물질)를 첨가해 용출을 억제하는 전해질을 만들었다. 공용매는 전해질의 용매(물질을 녹여 용액을 만듦)와는 잘 섞이지만, 염 성분과는 섞이지 않기 때문에 용출의 원인이 되는 용매와 활물질 간 상호작용을 줄일 수 있다.

전극과 전해질의 안정화를 유도해 전지의 수명을 늘릴 수 있는 것이다.

개발된 전해질을 활용해 실험한 결과, 1000회 충·방전해도 용량이 80% 이상 유지됐다. 기존 전해질은 20회만에 용량이 50% 줄었다. 이를 통해 자원 고갈과 소재 가격 상승 등을 극복하기 위한 매우 중요한 연구 방향이 될 것으로 보인다.

곽 교수는 "전해질을 통해 제어하기 때문에 용량의 손실이 없고, 손쉽게 적용할 수 있는 접근법"이라고 말했다.

이현욱 박사과정이 제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지 '어드밴드스 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)'에 최근 정식 출판됐다(논문명: Diluents Effect on Inhibiting Dissolution of Organic Electrode for Highly reversible Li-Ion batteries).