노트북과, 스마트폰, 태블릿PC 등 휴대용 전자기기 사용이 확산되면서 배터리 성능에 대한 대중의 관심도 함께 증가했다. 치열한 경쟁 속 소비자들의 선택을 받기 위한 필수 요소 중 하나로 보다 얇고 가벼우면서도 오래 쓸 수 있는 배터리 성능이 대두된 것이다.
가장 일반적으로 사용되는 리튬-이온 배터리의 성능 개선이 지속적으로 이뤄지고 있지만 화학적 특성상 한계에 봉착했다는 평가다. 이에 마그네슘 등 새로운 소재를 활용한 차세대 배터리 개발이 한창이다.
최근 독일 카를스루에공과대학 헬름홀츠연구소 연구진은 마그네슘-황 배터리에 사용 가능한 새로운 전해질을 개발했다. 마그네슘은 자연에 풍부하고 독성이 없다. 이론적으로 기존 리튬이온 배터리보다 높은 에너지 밀도 구현이 가능해 차세대 배터리의 리튬 대체 소재로 주목받고 있다.
전해질은 물 등의 용매에 녹아서 전기전도성을 갖도록 하는 물질이다. 음극, 양극 등 전극과 함께 배터리를 구성한다. 전극과 전해질에 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 배터리의 전압과 수명, 용량, 안전성 등이 크게 영향을 받는다.
연구진이 새로 개발한 전해질은 앞으로 개발될 마그네슘 배터리에 최적화한 것이다. 높은 에너지 저장용량과 전력밀도의 마그네슘 배터리에 안정성을 부여하고 차세대 배터리의 다양한 용매에 고농도로 사용할 수 있다는 설명이다. 특히 황 음극과 화학적으로 호환하며 이론값에 가까운 효율성을 보인다고 연구진은 밝혔다.
간소한 구성 물질로 제조와 응용이 쉬운 장점도 있다. 상용 가능한 표준 화학물질인 마그네슘 아마이드와 염화알루미늄을 적용했으며 이를 원하는 용매에 넣고 저어주기만 하면 된다. 이 혼합물을 배터리에서 전해질로 직접 사용할 수 있다.
연구진은 이번 전해질 개발이 마그네슘 배터리 등 리튬-이온 배터리를 대체할 차세대 배터리 개발에 기여할 것으로 기대하고 있다. 기존 배터리보다 성능이 뛰어나면서도 친환경적인 배터리 등장에 일조할 전망이다.
박정은기자 jepark@etnews.com
