원자력연, 무음극배터리 성능 높일 수 있는 ‘맥신복합체’ 개발

(대전ㆍ충남=뉴스1) 양상인 기자 = 한국원자력연구원은 무음극배터리의 최대 난제였던 수지상돌기 문제를 해결할 수 있는 ‘맥신 복합체’를 개발했다고 27일 밝혔다.

무음극배터리는 기존 배터리에서 음극을 제거해 크기와 무게를 줄이면서도 에너지 저장 용량을 늘린 차세대 기술로 전기차, 에너지저장장치 등 고에너지 밀도 분야에서 주목받는 소재이다.

하지만 음극이 없는 구조로 인해 배터리 내부에서 이온이 균일하게 이동하지 못하고 바늘처럼 변하는 ‘수지상돌기’가 형성되는 등 배터리 수명과 안전성에 문제가 있었다.

연구팀은 금속 수준의 전기 전도를 갖추고 유연성이 뛰어난 맥신을 이용해 무음극 배터리의 성능을 높일 수 있는 복합체를 개발했다.

맥신을 여러 층 쌓은 뒤 층과 층 사이에 은 입자를 균일하게 주입해 미세한 통로를 만드는 방식으로 이온이 배터리 내부를 골고루 흐를 수 있게 했다.

연구팀은 맥신과 은 입자가 모두 음전하를 띠어 서로 밀어내는 문제를 해결하기 위해 진공여과 방식도 도입했다.

내부 압력을 낮춰 외부 대기압이 은 입자를 맥신 층 내부로 빠르게 밀어 넣는 방식으로 맥신과 은 입자를 안정적으로 결합하는 데 성공했다.

또 중성자 소각산란 장치를 이용해 이온 흐름이 원활한 모습을 확인하는 등 성능 검증도 마쳤다.

이상호 박사는 “맥신 등 이차원 소재의 미세경로 조절 기술은 무음극전지의 안전성과 수명 증가를 이끌 핵심 기술”이라며 “이번 성과가 이차전지 연구에 다양성을 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 물리화학레터 온라인판 표지논문으로 게재됐다.

ysaint8609@news1.kr