국내 연구진이 리튬이차전지를 대체할 수 있는 저렴하고 안전한 수계이차전지를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 오시형 책임연구원 연구팀이 수계전해질을 이용한 이차전지 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
신재생에너지의 안정적인 활용을 위해서는 에너지저장장치(ESS)가 필수다. 문제는 ESS에 사용되는 리튬이차전지가 비싸고 발화 위험성이 높다는 점이다.
대안으로 물을 이용한 수계이차전지가 있지만 단점이 명확하다. 수계이차전지는 물을 전해질로 활용해 리튬이차전지보다 에너지밀도는 낮지만, 원재료 가격이 10분의 1에 불과하다. 하지만 물 분해로 발생하는 수소 가스로 인해 내압이 상승하고, 전해질이 고갈되는 단점이 있다. 수소 가스로 인한 폭발 가능성이 있는 것이다.
연구팀은 이산화망간-팔라듐 복합촉매를 개발해 문제를 풀었다. 이 복합촉매가 전지 내부에서 발생하는 수소 가스를 전해질인 물로 전환하는 기능을 하는 것이다. 이렇게 되면 전지의 성능은 유지한 채 안전성은 높일 수 있다.
오시형 책임연구원은 “이 기술은 수계이차전지에 적용할 수 있는 맞춤형 안전 전략으로 위험 요소가 발생하면 내부에 설치된 안전 메커니즘에 의해 저절로 통제할 수 있도록 전지를 설계한 것”이라며 “수소 가스의 누출이 큰 위험 요인이 될 수 있는 다양한 산업 현장에 적용해 국민의 안전을 지키는 데 활용될 수 있다”고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘Energy Storage Materials’에 기잔 8월 1일 게재됐다.
참고자료
Energy Storage Materials, DOI : https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.102881