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동국대 강용묵 교수 연구팀, 나트륨 이차 전지용 양극 소재 안정화 기술 개발 성공

조선에듀 교육정보팀

2019.01.09 10:08

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강용묵 동국대 융합에너지신소재공학과 교수(왼쪽), 장 카이(Zhang Kai)융합에너지신소재공학과 박사. /동국대 제공

동국대학교(총장 한태식)는 강용묵 융합에너지신소재공학과 교수 연구팀이 나트륨 이차 전지용 양극 소재의 안정화 기술 개발에 성공했다고 8일 밝혔다. 동국대 측은 “기존에 사용되고 있는 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 리튬 전구체의 부존량에 한계가 있고 가격이 높기 때문에 나트륨 이온 이차 전지의 장점이 상대적으로 두드러져 주목받고 있다”고 설명했다.

강 교수 연구팀은 현재 사용되고 있는 리튬 이온 이차 전지 양극 및 음극의 성능에 필적하면서도 가격 경쟁력이 우수한 나트륨 이온 이차 전지 양극용 Mn(망간)계 산화물 및 음극용 하드 카본에 대한 연구를 다년간 진행해왔다.

이를 통해 첫 번째 연구 성과로서 층상구조(P2)를 가진 Mn계 산화물의 나트륨 이온 자리에 Zn(아연)을 치환해 Mn계층상구조 산화물 양극을 불안정하게 하는 치명적인 구조적 요인 제거에 성공한 것이다.

강 교수는 “전 세계 산업계 전반에서 충전 시스템의 단가에 대한 고민이 매우 중요해지고 있는 시점”이라며 “이런 점을 고려해 단가가 가장 낮은 Mn 기반의 양극 소재, 하드 카본 기반의 음극 소재에 집중해 연구를 진행하고 있다”고 강조했다. 그는 또 “양극 소재의 경우, 현재까지 나트륨, 리튬 이온 같은 알칼리 이온이 이동할 수 있는 경로가 분명한 결정(Crystalline Phase)에만 초점을 맞춰 연구가 진행됐다”며 “앞으로 낮은 단가를 유지하며 해당 소재의 한계를 극복하려면 이러한 결정의 준결정, 비결정으로의 전환에 대한 고려도 필요할 것”이라고 덧붙였다.

한편, 이번 연구는 김두호 경희대 교수, 최시영 포항공대 교수, 조맹효 서울대 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 수행됐다. 연구결과의 제1저자로는 장 카이(Zhang Kai)동국대 융합에너지신소재공학과 박사가 참여하기도 했다. 지난 7일에는 강 교수 연구팀의 연구결과가 ‘Nature Communications’지 인터넷판에 게재됐다.

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