고려대 공과대학 화공생명공학과 유승호 교수 연구팀(제1저자: 김미현 고려대 석박사통합과정)과 전남대 공과대학 이지은 교수 연구팀(제1저자: 김효식 학사졸업생)은 육각 튜브 모양의 텔루륨 나노입자를 아연 수계 전지의 양극으로 활용해 고성능 차세대 전지 시스템을 위한 새로운 모델을 제시했다고 31일 밝혔다.
연구 성과는 국제 학술지 'Chemical Engineering Journal'에 포함됐다. 연구진은 간단하고 저렴한 합성 기법을 통해 텔루륨 나노입자를 합성했다. 이를 양극 소재로 아연 수계 전지를 제작하고 전기화학 분석을 진행했다. 이를 통해 높은 율속 특성과 장기 사이클 성능을 확인했다.
고율속·고성능 특성으로 아연 이온이 빠르게 확산한다는 계산화학 결과를 통해 뒷받침했고, SEM 및 TEM 이미지를 통해 장기 사이클 후 손상 없는 텔루륨 나노입자를 보이며 높은 구조 안정성을 밝혔다. 엑스선을 활용한 XRD 및 XPS 분석을 통해 아연 수계 전지 내의 텔루륨의 반응 기작을 밝혔다.
유승호 고려대 교수는 “리튬이온전지는 원자재 공급의 한계와 화재 안정성을 극복하기 위한 혁신적인 차세대 전지 시스템이 필요하다”며 “이번 연구를 통해 육각 튜브 모양의 텔루륨 나노입자는 고용량을 확보할 수 있을 뿐 아니라 장기 안정성·고율속을 특성을 갖는 우수한 수계 아연 전지용 양극 소재임을 증명했다”고 말했다. 이어 “새로운 텔루륨 나노 양극 소재를 통해 기존 리튬이온전지를 대체할 수 있는 차세대 아연 수계 전지의 상용화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 덧붙였다.
임중권 기자 lim9181@etnews.com
