포스텍 박수진 교수팀, 듀얼 이온 전지 수명 늘리는 고분자 바인더 개발

여러 번 재충전된 후에도 높은 내구성을 보이는 듀얼 이온 전지. <포스텍 제공>

포스텍 화학과 박수진 교수. 포스텍 제공

차세대 2차전지로 주목받는 '듀얼 이온 전지'의 수명을 늘리는 연구 결과가 발표됐다.

24일 포스텍(포항공과대학교)은 포스텍·서울대·울산과학기술원·서강대 공동 연구팀이 고분자 바인더 연구를 통해 듀얼 이온 전지의 내구성을 높이는 데 성공했다고 밝혔다.

포스텍에 따르면 듀얼 이온 전지는 리튬 양이온과 음이온을 동시에 사용하는 전지다. 기존 전지와 유사하게 에너지 밀도가 높아 많은 에너지를 저장할 수 있지만 충·방전 시 크기가 큰 음이온이 양극에 삽입됐다 분리되는 과정에서 양극의 재료인 흑연이 팽창·수축하며 전지의 내구성을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.

이에 공동 연구팀은 이번 연구에서 아자이드 그룹(azide group, N3-)과 아크릴레이트 그룹(acrylate group, C3H3O2)을 사용해 새로운 고분자 바인더를 만들었다. 바인더(binder)는 2차전지 내에 있는 여러 화학물질을 묶어 고정하는 역할을 한다.

실험 결과, 연구팀이 개발한 바인더를 적용한 듀얼 이온 전지는 3천500회 이상의 재충전에도 우수한 성능을 유지했다. 또, 2분 이내에 원래 전지 용량의 88% 정도가 충전되는 등 급속 충전도 가능했다.

연구를 이끈 포스텍 화학과 박수진 교수는 "듀얼 이온 전지는 지구상에 풍부한 흑연을 사용하기 때문에 리튬 이온 전지에 비해 가격 경쟁력도 높다"며 "이번 연구를 바탕으로 전기차뿐만 아니라 여러 분야에서 듀얼 이온 전지 연구가 활발하게 이뤄지길 바란다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 는 에너지·재료 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다.

전준혁기자 jjh@yeongnam.com

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