[인더스트리뉴스 최용구 기자] 국내연구진이 아연-이온 전지 기반 ESS 활성화의 가능성을 높였다. 

경상국립대학교(GNU·총장 권순기)는 융합기술공과대학 안건형 교수 등이 작성한 ‘에너지 저장 성능 향상을 위한 텔루륨 나노벨트 보호층을 사용한 아연-이온 전지의 음극 표면 엔지니어링(Anode surface engineering of zinc-ion batteries using tellurium nanobelt as a protective layer for enhancing energy storage performance)’ 주제의 논문이 국제학술지 ‘저널 오브 에너지 케미스트리(Journal of Energy Chemistry)’에 게재됐다고 13일 밝혔다.  

논문에선 아연의 수지상 결정 형성 및 부식으로 인한 전지 내부의 저항 증가 등을 제어할 기술적인 해법이 제시됐다. 

연구에는 안건형 교수팀 외에 한국세라믹기술원(KICET·원장 정연길) 지상수 선임연구원 등이 공동 참여했다. 

연구과정 [자료=경상국립대학교]

에너지저장시스템(ESS: Energy Storage System)은 신재생에너지의 변동성을 완화시키는 대안이다. 

그러나 기존 ESS에 적용되는 리튬-이온 전지는 화재, 폭발 등 안전에 취약하다.

업계는 아연-이온 전지를 대안으로 꼽는다. 아연-이온 전지는 풍부한 매장량, 낮은 독성, 높은 이론 용량(820mA h g^-1) 등 강점이 있다. 

다만 음극으로 사용되는 아연 금속은 ‘결정 형성’ 및 ‘부식’ 등을 유발해 내부 저항을 증가시킨다. 이는 성능 저하나 완전 고장의 문제로 이어진다. 

공동연구팀은 텔루륨(Te)으로 만든 나노벨트 구조를 합성하는 방식을 사용했다. 이를 통해 아연 음극 표면에 보호층을 만들고 안정성, 습윤성을 강화했다.

아울러 핵 생성 사이트 불충분 등 문제도 극복했다. 그 결과 전력밀도, 용량 등 에너지저장 성능은 크게 향상됐다. 

지상수 선임연구원은 “반도체, 열전소재로만 활용되던 텔루륨의 고유 특성을 활용해 수계-아연 이온전지의 에너지저장 성능을 크게 개선한 새로운 기술”이라며, “향후 수계-아연 이온전지에 적용되는 다양한 세라믹 소재 기술과 양산 공정을 개발할 계획”이라고 전했다. 

안건형 교수는 “해당 기술은 저가격·고안전성 ESS에 필요한 맞춤형 이차전지를 위한 핵심 원천기술”이라고 강조했다.

안 교수는 “확보한 기술을 포함해 수계-아연 이온전지의 산업화 진출 및 확장을 위한 연구 활동을 지속할 것”이라고 밝혔다.

[최용구 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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