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테크노트 UNIST “차세대 나트륨 2차전지 수명 조절 방법 찾았다”

이현욱 교수팀, 프러시안 블루 계열 소재 물 분자량 분석…수 적을수록 에너지 효율 높아 UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀이 ‘프러시안 블루 계열’ 소재를 통해 나트륨이온전지의 수명에 영향을 미치는 주요 원인을 발견했다고 밝혔다. 최근 나트륨이온전지는 리튬이온배터리 대비 생산 단가가 저렴하고 전지 시스템이 비슷해 저가형 리튬이온전지 시장을 대체할 차세대 전지로 주목받고 있다. ‘프러시안 블루 계열’ 소재는 프러시안 블루라는 18세기부터 사용된 청색 염료 물질 중 하나로 청바지의 염료로 사용된다. 이온을 자발적으로 흡착하는 기능이 있어 방사성 세슘 중독 해독제로 사용되기도 한다. 최근에는 중국 배터리 기업인 CATL에서 공개한 나트륨이온전지 양극 소재인 ‘프러시안 화이트’가 이 계열 중 하나다. 연구팀은 배터리 양극 소재를 합성하는 대표적인 방식인 ‘수용액 기반의 공침법’을 이용해 서로 다른 특성을 가진 프러시안 블루 계열 양극 소재를 합성했다. 연구팀은 합성 후 프러시안 블루 계열 양극 물질이 가지는 물 분자의 양에 따라 배터리가 어떠한 특성을 보이는지 분석했다. 특히, 프러시안 블루 계열 소재는 유기용매를 기반으로 한 상용화된 전해질 시스템인 ‘유기전

이동재 기자

2023-07-05 09:06

테크노트 청바지 염료 코팅 기술로 배터리 내구성↑ 화재위험은↓

헬로티 이동재 기자 | 염료가 용량·수명 줄이고 화재 발생위험 높이는 부반응 억제 .. Nano Letters 게재 청바지 염료로 더 오래가고 안전한 대용량 배터리를 만드는 기술이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀이 프러시안 블루 염료를 배터리 분리막에 코팅해 배터리 수명과 안전성을 확보하는 기술을 개발했다. 프러시안 블루 염료는 청바지를 만들 때 쓰는 염료다. 개발된 기술은 분리막에 코팅된 염료가 양극에서 녹아 나온 전이금속 이온을 포집해 이 이온이 음극 쪽으로 흘러들어 가는 것을 막는 기술이다. 전이금속 이온이 분리막을 그대로 통과하게 되면 배터리 전해액이 고갈되고, 음극 표면에 원치 않는 물질이 끼는 것과 같은 부반응이 일어나 배터리 용량이 줄고 화재 위험이 커진다. 대용량 배터리 소재인 하이니켈 양극소재는 니켈을 비롯한 전이금속이 양극 밖으로 녹아나오는 용출 현상이 잘 일어난다. 용출된 이온이 음극으로 넘어가게 되면 다양한 배터리 부반응의 기폭제가 된다. 금속 이온이 음극에 달라붙어 전기 저항이 큰 얇은 막을 만들고, 전해액을 고갈시키는 부반응이 대표적이다. 전해액이 고갈되면 배터리 용량이 줄어드는 문제가 있다. 또 음극 표면에 생긴

이동재 기자

2021-12-21 09:39