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강용묵 동국대 교수팀, 나트륨 이온 전지용 망간 기반 고용량 양극 소재 기술 개발
강용묵 동국대학교 융합에너지신소재공학과 교수. 사진=동국대.

[매일일보 복현명 기자] 강용묵 동국대학교 융합에너지신소재공학과 교수 연구팀이 현재 사용되고 있는 리튬이차전지에 비해 부존자원이 풍부하고 가격경쟁력이 우수한 나트륨 이차 전지용 양극 소재의 안정화 기술 개발에 성공했다.

연구팀은 다년간 리튬 이온 이차 전지 양극·음극의 성능에 필적하면서 낮은 단가를 가지는 나트륨 이온 이차 전지 양극용 망간계 산화물·음극용 하드 카본에 대한 연구를 진행해왔다.

이에 층상구조(P2)를 갖고 있는 망간계 산화물의 나트륨 이온 자리에 아연(Zn)을 치환해 망간계층상구조 산화물 양극을 불안정하게 만드는 치명적인 구조적 요인을 제거하는데 성공했다.

또 제1원리 계산을 통해 예측된 해당 효과들을 전자현미경, 방사광 엑스레이 분석 등 첨단 분석들을 통해 확인했으며 해당 소재의 수명 특성을 포함한 제반 전기화학특성이 획기적으로 향상되는 결과를 얻었다.

강용묵 동국대 교수는 “연구팀은 나트륨 이온 이차 전지 연구에 있어 단가가 가장 낮은 망간 기반의 양극 소재, 하드 카본 기반의 음극 소재에 초점을 맞춰 연구를 진행하고 있다”며 “양극 소재의 경우 현재까지 나트륨, 리튬 이온 같은 알칼리 이온이 이동할 수 있는 경로가 분명한 결정에만 초점이 맞춰져 연구가 이뤄졌지만 향후에 낮은 단가를 유지하면서 해당 소재의 한계 극복을 위해서는 이런 결정의 준결정, 비결정으로의 전환에 대한 고려도 필요하지 않을까 생각된다”고 말했다.

한편 이번 연구결과의 제1저자로는 해외우수신진연구자 지원 사업 지원을 받고 있는 장카이 동국대 박사가 참여했으며 한국연구재단 해외우수신진연구자 지원 사업, 중견 연구사업 등의 지원을 받아 김두호 경희대 교수, 최시영 포항공대 교수, 조맹효 서울대 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 수행됐다.

복현명 기자  hmbok@m-i.kr

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