포스텍 연구팀, 배터리 전극 보호막 개발

잔탄검 기반의 보호막 도입으로 균일한 아연 증착 유도. <포스텍 제공>

화장품에 사용되는 잔탄검(xanthan gum)으로 배터리 전극의 보호막을 만든 연구가 요즘 주목받고 있다. 이 연구내용은 에너지 분야 국제 학술지인 '에너지 스토리지 머티리얼즈(Energy Storage Materials)'에도 게재됐다.

7일 포스텍은 친환경소재대학원·화학공학과 조창신 교수와 박사과정 장주영 씨 연구팀이 고분자를 혼합해 배터리 전극의 내구성을 높여줄 보호막을 개발했다고 밝혔다.
그간 에너지 저장 시스템( ESS)에서 사용되는 리튬 이온 배터리는 가격이 높고, 리튬이 고갈될 우려가 있어 이를 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행돼왔다.

리튬을 대체할 후보 물질 중 하나는 아연(Zn)이다. 아연 이온 배터리는 많은 양의 전력을 저장할 수 있고 화재 위험으로부터도 상대적으로 안전하다. 그러나 ESS 배터리에 사용하기에는 여러 가지 문제가 있었다.

이에 연구팀은 바이오 고분자인 잔탄검과 이온전도성 고분자로 전극 보호막을 제작했다.
두 고분자의 상호작용으로 전극 표면에는 매끄러운 막이 형성됐고, 물리적 충격과 화학적 오염으로부터 전극을 보호했다. 또, 이 막은 산소 작용기가 풍부해 아연의 균일한 핵 형성을 도와 전극 표면에 아연이 잘 증착되도록 했다.

그 결과, 아연 표면에 나뭇가지 모양의 결정이 형성되는 비율이 급격하게 줄었다. 200일 동안 충 · 방전을 반복한 후에도 높은 안정성을 보였다.
조창신 교수는 "이 연구가 친환경 에너지 생산을 위한 ESS 기술 상용화에 큰 도움이 되면 좋겠다"고 말했다.

전준혁기자 jjh@yeongnam.com

전준혁

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