울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 청바지 염료로 잘 알려진 프러시안 블루(Prussian Blue)를 이용해 저비용 고성능 리튬이온전지 제조 방법을 찾아냈다.
UNIST(총장 이용훈)는 이현욱 에너지화학공학과 교수팀이 프러시안 블루를 양극재로 사용해 배터리 성능을 크게 높이면서 저비용으로 생산 가능한 리튬 이차전지 제조 시스템을 개발했다고 24일 밝혔다.
이 교수팀은 기존 배터리에서 사용해 온 유기계와 수계 전해질의 장점을 결합해 전해질 성능을 극대화했다. 새로운 전해질로 배터리 내구성을 높이고 고출력에서도 안정적으로 구동하게 만들었다.
실험 결과, 개선된 전해질은 배터리 작동 중에 물 분자를 제거하고 프러시안 블루 표면에 안정적인 보호층을 형성했다. 500사이클 이상에서도 안정된 용량(125mAh/g)을 유지했다.
프러시안 블루는 철, 탄소, 질소로 이루어진 값싼 물질로 생산 비용이 낮고 이온전도도가 높아 다양한 이온을 수용할 수 있다.
하지만 기존 프러시안 블루 양극재는 유기 전해질에서 반응 속도가 느리거나 구조적 불안정성으로 에너지 밀도와 수명 성능에 한계가 있었다.
이 교수팀은 이러한 문제를 해결해 프러시안 블루 활용도를 높여 저렴하면서도 효율적인 배터리 소재를 만들 수 있는 길을 열었다.
이현욱 교수는 “전해질에 물 분자가 포함된 리튬수계 기반 전해질에서 프러시안 블루를 안정적으로 구동한 최초의 연구”라며 “기존 리튬이온전지 시스템에서 괄시받던 프러시안 블루를 매력적인 저가 양극 소재로 탈바꿈시켜 값싼 양극 소재 개발 패러다임을 바꿀 수 있을 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com