국내 연구진이 배터리의 수명과 안정성을 동시에 높일 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

단 1분 이내의 간단한 공정만으로 성능을 크게 개선할 수 있어 차세대 배터리 기술의 전환점이 될 것으로 기대된다.

아주대학교는 16일 윤태광 교수 연구팀이 아연 금속 표면을 재설계하는 기술을 개발해 수계 아연이온전지의 성능을 향상시키는 데 성공했다고 밝혔다.

이번 연구는 국제학술지 Advanced Energy Materials 3월호에 게재됐다.

연구에는 이준우 교수와 건국대 윤기로 교수 등이 공동 참여했으며, 대학원생 이용균·김은서가 제1저자로 이름을 올렸다.

최근 전기차와 신재생에너지 확산으로 에너지저장장치(ESS)의 중요성이 커지고 기존 리튬이온전지는 화재 위험과 자원 편중 문제가 한계로 지적돼 왔다.

반면 아연이온전지는 물 기반 전해질을 사용해 안전성이 높고 자원이 풍부하지만, 충·방전 반복 시 수명이 빠르게 감소하는 문제가 있었다.

연구팀은 성능 저하의 원인으로 금속이 뾰족하게 자라는 ‘덴드라이트’ 현상과 물과의 부반응에 주목했다.

이를 해결하기 위해 마이크로파를 이용해 아연 표면을 1분 만에 미세 다공성 구조로 형성하고, 여기에 홍합 접착 원리에서 착안한 ‘폴리도파민’ 보호막을 입혀 불필요한 반응을 억제했다.

이 기술을 적용한 배터리는 높은 출력 조건에서도 500시간 이상 안정적으로 작동했으며, 1500회 이상의 충·방전 이후에도 약 70% 이상의 성능을 유지했다.

또한 복잡한 공정 없이 짧은 시간 안에 제작이 가능해 산업 현장 적용 가능성도 높은 것으로 평가됐다.

실제로 연구팀은 해당 배터리로 소형 전자기기를 구동하는 데도 성공했다.

윤태광 교수는 “배터리의 핵심 과제였던 수명과 안정성을 동시에 개선한 의미 있는 성과”라며 “간단한 공정으로 구현할 수 있어 상용화 가능성도 높다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행됐다.

[ 경기신문 = 김태호 기자 ]