국내 연구진이 인체 뼈 성분을 이용해 나트륨이차전지 전극 소재를 개발했다. 나트륨이차전지는 기존 리튬이차전지를 대체할 것으로 주목받는다.
명승택 세종대 교수팀은 인체 뼈를 모방한 소재(NaCaPO4)를 나트륨이차전지 전극에 적용, 기존 단점을 개선한 양극 소재를 개발했다고 28일 밝혔다.
나트륨은 지구 물질 중 여섯 번째로 부존량이 많아 리튬보다 저렴하다. 이를 기반으로 한 이차전지는 기존 리튬이차전지를 대체할 것으로 기대된다.
효율과 안정성을 높이는 게 나트륨이차전지 상용화 관건이다. 양극재 후보로 층상구조(P2) 소재가 주로 연구됐다. 구조적·물리적 불안정성과 효율 저하가 문제였다.
연구팀은 단단하고 이온 전달에 유리한 뼈 소재를 양극재 표면에 적용했다. 효율 저하 문제를 극복했다. 기존 소재보다 40% 가량 전기화학적 성능이 향상됐다.
연구팀은 에탄올에 뼈 소재 원료와 층상구조 양극재를 섞어 80℃ 온도에서 증발시켰다. 표면에 원료가 치밀하게 부착되도록 열처리했다.
이차전지 구동 시 단단한 뼈 소재가 입자 분해 현상을 방지했다. 전해질에 포함된 물, 산성물질 때문에 양극재가 훼손되는 현상도 줄였다.
명승택 교수는 “뼈 소재를 이차전지에 접목해 우수한 특성을 보이는 나트륨이차전지용 양극재를 개발했다”며 “나트륨이차전지 상용화를 앞당길 기반을 마련했다”고 말했다.
연구 결과는 국제학슬지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈'에 실렸다. 과학기술정보통신부, 한국연구재단 미래소재디스커버리사업으로 수행됐다.
송준영기자 songjy@etnews.com