KPI뉴스 - UNIST 이현욱 교수팀 "값싼 친환경 소재로 새로운 고체 전해질 개발"

  • 맑음군산15.6℃
  • 맑음장수10.1℃
  • 맑음거제16.9℃
  • 맑음동해21.0℃
  • 맑음부여13.6℃
  • 맑음대전15.3℃
  • 맑음여수18.3℃
  • 맑음홍천15.1℃
  • 안개백령도17.0℃
  • 맑음고산19.1℃
  • 맑음철원16.8℃
  • 맑음원주17.0℃
  • 맑음보성군16.5℃
  • 맑음산청14.0℃
  • 맑음강릉20.0℃
  • 맑음서귀포18.3℃
  • 맑음천안12.6℃
  • 맑음충주15.6℃
  • 맑음경주시16.2℃
  • 흐림제천13.2℃
  • 맑음고창군14.8℃
  • 맑음추풍령14.3℃
  • 맑음창원18.5℃
  • 맑음밀양16.0℃
  • 맑음통영16.9℃
  • 맑음광주16.8℃
  • 박무인천18.1℃
  • 박무흑산도17.6℃
  • 맑음춘천15.6℃
  • 맑음장흥14.3℃
  • 맑음양평15.3℃
  • 맑음임실12.1℃
  • 맑음강화17.8℃
  • 구름많음완도16.7℃
  • 맑음세종14.1℃
  • 맑음광양시16.5℃
  • 맑음파주15.6℃
  • 맑음봉화11.4℃
  • 박무목포17.3℃
  • 맑음구미17.6℃
  • 맑음제주19.1℃
  • 맑음울산17.8℃
  • 맑음대구18.2℃
  • 맑음진주12.6℃
  • 맑음상주17.0℃
  • 맑음포항19.3℃
  • 맑음정읍15.7℃
  • 맑음수원16.4℃
  • 맑음영월13.9℃
  • 맑음울진18.1℃
  • 맑음의성13.3℃
  • 맑음순천11.6℃
  • 맑음영주17.0℃
  • 박무북춘천15.6℃
  • 맑음성산17.2℃
  • 구름많음진도군14.5℃
  • 맑음금산13.4℃
  • 맑음서산17.5℃
  • 맑음강진군15.3℃
  • 맑음정선군11.5℃
  • 맑음양산시17.8℃
  • 맑음청송군11.8℃
  • 맑음영광군14.9℃
  • 맑음보은12.3℃
  • 맑음함양군12.3℃
  • 맑음남원13.4℃
  • 맑음속초21.8℃
  • 맑음영덕18.5℃
  • 맑음부안15.6℃
  • 맑음고창14.6℃
  • 맑음동두천16.1℃
  • 맑음거창11.3℃
  • 맑음문경15.1℃
  • 맑음이천15.5℃
  • 맑음영천18.4℃
  • 맑음해남15.4℃
  • 맑음남해16.5℃
  • 맑음북창원19.2℃
  • 맑음순창군13.0℃
  • 맑음의령군12.9℃
  • 맑음태백15.3℃
  • 맑음인제15.0℃
  • 맑음합천13.9℃
  • 맑음북강릉17.4℃
  • 박무홍성16.9℃
  • 맑음김해시17.9℃
  • 맑음부산19.1℃
  • 맑음청주17.2℃
  • 박무서울17.2℃
  • 맑음울릉도20.5℃
  • 맑음안동16.3℃
  • 맑음서청주14.5℃
  • 맑음전주16.4℃
  • 맑음대관령11.7℃
  • 맑음북부산16.6℃
  • 맑음고흥15.7℃
  • 맑음보령16.2℃

UNIST 이현욱 교수팀 "값싼 친환경 소재로 새로운 고체 전해질 개발"

최재호 기자
기사승인 : 2023-09-26 08:12:10
프러시안계 물질로 고체 전해질 개발…국제학술지에 게재

값싼 친환경 소재인 프러시안계 물질로 고체 전해질을 만들어내는 기법이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 고체 전해질의 비싼 가격과 환경 문제 등을 동시에 해결, 전고체 이차전지 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대된다.

 

▲ 왼쪽부터 이현욱 교수, 제1저자 안상혁·김태원·송유엽 연구원 [울산과학기술원 제공]

 

UNIST(울산과기원)는 에너지화학공학과 이현욱·정성균 교수팀과 KAIST 서동화 교수팀이 상온에서도 구동하는 전고체 나트륨 이차전지를 개발했다고 26일 밝혔다. 

 

친환경 물질인 프러시안계 물질(PBAs·Prussian Blue analogues)을 고체 전해질로 사용했다. 프러시안계 물질은 18세기부터 사용된 청색 염료 물질 중 하나로 청바지의 염료로 사용된다.


친환경 물질인 PBAs는 나트륨 이차전지의 핵심소재인 양극활물질(양극재)로 흔히 쓰인다. 이온이 이동할 수 있는 넓은 이온 전도 채널을 가지며 쉽게 합성 가능하다. 구조적으로 안정하고 값 또한 싸다. 이런 장점과 더불어 전이 금속에 따라 그 특성까지 달라져 많은 주목을 받고있다.

연구팀은 PBAs의 고유 특성이 이온 전도도를 높일 수 있다고 판단했다. 전이 금속의 종류를 변경하면서 이온 전도의 변화 추이를 관찰했다. 이를 통해 전이 금속의 크기에 따라 이온 채널의 크기가 달라지는 것을 확인했다. 큰 이온 채널을 가진 물질은 높은 이온 전도성을 보이는 것이다.

각 양극, 음극활물질과의 계면 안정성 분석을 통해 적절한 물질 군을 선별했다. 전이금속 이온의 종류에 따라 이온전도도와 계면 안정성에 차이를 보였다. 연구팀은 결과를 바탕으로 망간계 프러시안 블루 계열 물질을 통해 전고체 나트륨 이차전지를 개발했다. 

 

전지는 상온에서도 0.1mS/Cm 급의 나트륨 이온전도도를 보이며 고체 전해질로서의 가능성을 입증했다. 대기 안정성이 우수하고, 상온 제작공정이 가능해 기존의 황화물전해질, 산화물전해질의 단점을 모두 극복한 새로운 고체 전해질을 개발한 것이다.

제 1저자 김태원 에너지화학공학과 연구원은 “본 연구를 통해 친환경 물질인 프러시안 블루계 물질을 고체 전해질로 적용했다”며 “앞으로 고체 전해질의 새로운 시각을 제시한 연구"라고 설명했다.

이현욱 에너지화학공학과 교수는 “기존 황화물, 산화물, 할라이드계 고체전해질에 제한된 연구분야가 새로운 소재 발견으로 가능성이 확대되기 바란다”며 “이번 연구는 이런 부분을 지적하면서 동시에 새로운 해결방안을 성공적으로 제시할 수 있는 연구"라고 설명했다.

이번 연구는 UNIST 미래 선도형 특성화 사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연계 신진후속 사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 에너지·재료 분야 국제학술지 앙게반떼 케미(Angewandte Chemie international edition)에 8월 28일 자로 온라인 게재됐다.

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]