국내 연구진이 급속 충전이 가능한 소듐이온 하이브리드 전지를 개발했다. 리튬 이온 배터리보다 우수해 급속 충전이 필요한 휴대용 전자기기에 활용할 수 있다.
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 강정구 EEWS 대학원 교수팀이 우수한 성능을 바탕으로 급속 충전을 가능하게 한 소듐이온 하이브리드 전지를 개발했다고 6일 밝혔다.
소듐이온 기반 전지는 친환경적이고 저렴해 리튬이온 전지를 대체할 차세대 소자로 주목받는다. 다만 아직 성능이 응용분야 요구에 미치지 못한다. 금속산화물 전기전도성이 낮고, 표면적이 좁아 이온 접근에 한계가 있다.
연구팀은 질소가 도핑된 3차원 형태의 열린 메조 다공성 금속산화물 나노 구조체와 질소 도핑된 그래핀을 결합해 높은 에너지 밀도와 출력을 갖는 소듐이온 전지를 구현했다.
이번에 개발한 메조 다공성 금속산화물 나노 구조체는 5~10나노미터(㎚) 입자 사이에 기공이 형성돼 있다. 전해질이 기공을 통해 전극 깊은 곳까지 침투한다. 대용량 에너지 저장이 가능하고, 충·방전 시간도 줄일 수 있다.
이를 활용해 만든 하이브리드 저장 소자는 기존 소듐 기반 배터리와 같은 수준의 저장용량을 유지하면서 300배 이상 빠른 출력 밀도를 보인다. 수십 초 내 급속 충전이 가능하다.
강 교수는 “소듐 기반이기 때문에 저가 제작이 가능하고 활용성이 뛰어나 기존보다 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장장치 상용화에 기여할 것”이라며 “저전력 충전 시스템을 통한 급속 충전이 가능해 전기자동차와 휴대 가능한 전자 기기에 적용할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
