에너지저장시스템, 고성능 아연-이온 전지 개발

등록 2024.02.13 11:43

수정 2024.02.13 11:43

▲경상국립대학교 에너지시스템공학과 석사과정 이수범, 한국세라믹기술원 연구원 제연진, 한국세라믹기술원 선임연구원 지상수, 경상국립대학교 에너지공학과 교수 안건형(사진 왼쪽부터).경상국립대학교

경상국립대학교(총장 권순기)와 한국세라믹기술원(원장 정연길)의 공동연구팀이 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)용 고성능‧고안정성 아연‧이온 전지를 개발하는데 성공했고, 관련 논문이 에너지 분야 국제 학술지 <저널 오브 에너지 케미스트리>에 게재되었다.

13일 경상국립대는 이 대학 융합기술공과대학 에너지공학과 안건형 교수팀이 한국세라믹기술원 지상수 선임연구원팀과 공동으로 연구한 "에너지 저장 성능 향상을 위한 텔루륨 나노벨트 보호층을 사용한 아연-이온 전지의 음극 표면 엔지니어링(Anode surface engineering of zinc-ion batteries using tellurium nanobelt as a protective layer for enhancing energy storage performance)"이란 논문이 이 학술지에 게재되었다고 밝혔다.

이 대학은 "최근 에너지 부족과 환경 오염 문제가 증가함에 따라 신재생 에너지인 풍력과 태양에너지에 대한 산업의 요구가 높아지고 있다"라며 "이러한 산업의 요구에 따라 신재생 에너지의 간헐적 출력을 관리하는 에너지 저장 시스템(ESS)도 관심을 받고 있다"라고 했다.

기존 에너지저장시스템에서 사용되는 리튬-이온 전지는 그 특성상 화재나 폭발 등 안정성 문제 등으로 인하여 대규모 및 실내 적용에 한계가 존재한다는 것이다.

이러한 한계를 극복하기 위해 풍부한 매장량, 낮은 독성, 더 높은 이론 용량(820mA h g-1) 등의 장점을 가진 아연-이온 전지가 주목받고 있지만, 아연-이온 전지 작동 중 음극으로 사용되는 아연 금속의 수지상 결정 형성과 부식으로 인한 전지 내부의 저항 증가, 그로 인한 성능 저하, 심한 경우 전지가 완전히 고장 나는 문제가 있다.

공동연구팀은 텔루륨(Te)으로 만든 나노벨트 구조를 합성하여 아연 음극 표면에 보호층으로 사용함으로써 아연-이온 전지의 문제를 해결했다.

논문 1저자인 이수범(석사과정)씨는 "같이 연구하는 동료와 지도교수님의 협력과 도움 덕분에 에너지 분야의 권위 있는 저널에 게재하게 되어 기쁘다"라며 "앞으로 실제 산업에 도움을 줄 수 있는 기술을 개발하기 위해 노력하겠다"라고 말했다.

안건형 경상국립대 교수는 "해당 기술은 저가격·고안전성 ESS에 필요한 맞춤형 이차전지를 위한 핵심 원천기술이며, 확보한 기술을 비롯하여 수계-아연 이온전지의 산업화 진출 및 확장을 위한 연구 활동을 연속적으로 수행할 계획이다"라고 말했다.

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