고려대 연구진, 차세대 나트륨 이차전지 양극소재 개발

사진=고려대

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 차세대 나트륨 이차전지 양극소재를 개발했다.

고려대는 유승호(사진) 화공생명공학과 교수팀이 김두호 경희대 교수팀과의 공동 연구에서 이러한 연구성과를 거뒀다고 9일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 우수진진연구자 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지(dvanced Energy Materials) 2월 8일자에 게재됐다.

나트륨 이온 이차전지는 현재 상용화된 리튬 이온 이차전지의 경제성 문제를 해결할 에너지 기술로 주목받고 있다. 리튬에 비해 매장량이 풍부한 나트륨을 소재로 활용하기 때문이다.

다만 나트륨 이온 전지는 리튬 이온 전지에 비해 용량이 적고 에너지 밀도가 낮은 단점이 있다. 연구진은 이를 해결하기 위해 양극재 산소 산화환원에 대한 연구를 진행했다.

나트륨 이온 이차전지 양극재는 나트륨, 전이 금속, 산소가 결합된 구조를 갖고 있다. 통상 전이 금속은 전지의 충·방전 과정에서 산화환원 중심체 역할을 하며, 이를 양이온 산화환원 반응이라고 한다. 산화환원 반응이 많을수록 이차전지의 에너지 밀도가 증가한다. 최근 연구에선 전이 금속뿐만 아니라 산소도 산화환원 반응이 가능하다는 것이 밝혀졌으며 이를 산화환원 반응이라고 부른다. 이를 추가로 활용하면 산화환원 반응 총량이 증가하기에 에너지 밀도를 높일 수 있다.

유승호 교수팀은 산소 산화환원 반응의 가역성을 높이는 연구에 천착했다. 이를 통해 나트륨 이차전지 양극재의 산소 산화반응 한계를 극복할 방안을 제시한 것. 향후 산소 산화환원 반응을 고려한 나트륨 이차전지 양극재 설계에 새로운 방향성을 제시했다는 평가다.

유승호 고려대 교수는 “이번 연구에서 제시된 알루미늄 이온의 도핑 전략을 통해 나트륨 이온 이차전지 양극의 전압·용량·안전성을 높여 나트륨 이온 전지 상용화에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.