-갈바닉 부식 매커니즘 규명
[뉴스핌=임하늘 기자] 국내 연구진이 차세대 고효율 배터리를 개발할 수 있는 길을 열었다.
현택환 기초과학연구원 나노입자연구단 단장은 리튬이온배터리·태양전지와 같은 에너지 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 산화물 나노입자의 갈바닉 부식 매커니즘을 규명했다고 24일 밝혔다. 이 연구결과는 세계 최고 권위 학술지인 사이언스(Science) 본지에 게재됐다.
연구단은 금속에만 적용되던 갈바닉 부식원리를 금속산화물 나노입자에 역으로 적용해 리튬이온전지 음극의 용량을 최대 3배까지 향상시켰다.
갈바닉 부식은 서로 다른 금속이 만났을 때 발생하는 부식현상을 말하며 연구단은 금속의 갈바닉 부식원리를 반대로 적용해 산화망간 나노입자와 철 과염소산염 수용액과의 반응으로 산화철·산화망간 이종접합구조인 나노박스가 생성됨을 확인했다. 또 철 과염소산염의 농도를 증가시킴에 따라 속이 텅 빈 산화철 나노새장으로 변환됨을 밝혀냈다.
이렇게 생성된 나노박스와 나노새장의 속이 빈 구조는 기존의 입자보다 더 많은 공간을 확보하고 물질의 이동을 원활하게 해줘 에너지 저장능력을 획기적으로 증가시키는 것으로 리튬이온전지 실험에서 확인됐다.
이 구조를 리튬이온전지의 음극으로 사용할 경우 기존에 쓰이던 흑연을 음극으로 사용 것보다 최대 3배의 높은 용량을 보였으며 수많은 충·방전 이후에도 성능저하가 0.5% 미만 수준이었다.
현 단장은 "이 기술은 고효율 배터리 뿐만 아니라 의약품과 MRI 조영제 등 생의학 분야에도 활용이 가능해 인류의 건강권에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다"고 말했다.
[뉴스핌 Newspim] 임하늘 기자 (bily@newspim.com)