하이브리드 에너지 貯藏 시스템은 電池用 陰極과 祝電機用 兩極을 結合해 큰 貯藏 容量과 빠른 充電 및 放電 速度를 具現한다. 게티이미지뱅크
國內 硏究팀이 하이브리드 소듐이온(Na+) 電池의 特性을 極大化해 貯藏 容量이 크고 充電이 빠른 次世代 에너지 貯藏 裝置를 開發했다. 數 秒에서 數 分 만에 充電할 수 있어 電氣 自動車, 스마트 機器 等에 活用될 것으로 期待된다.
KAIST는 강정구 新素材工學科 敎授 硏究팀이 旣存 리튬이온(Li+) 電池를 代替할 소듐이온(Na+) 電池 特性을 極大化한 高에너지·高出力 하이브리드 소듐이온 電池를 開發해 硏究 結果를 지난달 29日 國際學術誌 '에너지 스토리지 머터리얼스'에 發表했다고 11日 밝혔다.
소듐(Na)은 旣存 電池에 널리 쓰이는 리튬(Li) 對備 地球上에 500倍 以上 많아 電池의 材料로 最近 注目받았다. 리튬이온 全紙에 비해 出力이 낮고 充電 時間이 길다는 點이 소듐이온 배터리의 根本的 限界였다.
하이브리드 에너지 貯藏 시스템은 電池用 陰極과 祝電機用 兩極을 結合해 큰 貯藏 容量과 빠른 充電·放電 速度를 내는 것이 長點이다. 旣存 소듐이온 電池의 限界를 克服할 方法으로 꼽힌다. 高性能 하이브리드 電池를 具現하기 위해서는 陰極의 에너지 貯藏 速度와 兩極의 에너지 貯藏 容量을 끌어올리는 것이 宿題였다.
하이브리드 소듐이온 에너지 貯藏 素子에 쓰인 陰極과 陽極 素材를 合成하는 過程. KAIST 提供
硏究팀은 서로 다른 金屬-有機 骨格體를 活用해 하이브리드 全紙에 最適化된 電極 素材를 合成했다. 먼저 이종원소가 도핑된 多孔性 炭素 素材에 微細한 나노物質을 包含시킨 陰極 素材를 開發했다. 粒子의 작은 크기 德分에 表面的이 넓고 이온 擴散이 빨라 에너지 貯藏 速度가 向上됐다.
硏究팀은 이온 擴散 채널을 極大化해 貯藏 容量이 높은 蓄電池龍 陽極 素材를 開發하고 이를 陰極과 組合했다. 陽極 間의 에너지 貯藏 速度 特性의 差異를 最少化하면서도 容量 均衡을 最適化한 소듐이온 에너지 貯藏 시스템을 具現한 것이다.
性能 測定 結果 하이브리드 소듐이온 에너지 貯藏 素子는 商用化된 리튬이온 배터리보다 에너지 密度, 出力 密度 모두 뛰어났다. 數 秒에서 數 分 만에 急速 充電이 可能했다.
姜 敎授는 "急速 充電이 可能한 하이브리드 소듐이온 에너지 貯藏 素子는 現在 에너지 貯藏 시스템의 限界를 克服할 突破口가 될 것"이라며 "電氣 自動車를 包含해 모든 電子機器로 範圍를 擴大해 適用할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
