경상대-세기원 공동연구팀, ESS용 고성능·고안정성 아연-이온 전지 개발

왼쪽부터 경상국립대학교 에너지시스템공학과 석사과정 이수범, 한국세라믹기술원 연구원 제연진, 한국세라믹기술원 선임연구원 지상수, 경상국립대학교 에너지공학과 교수 안건형. (자료제공: 경상국립대학교)

경상국립대학교(GNU·총장 권순기)는 융합기술공과대학 에너지공학과 안건형 교수팀(스마트에너지재료연구실, 지도교수)과 한국세라믹기술원(KICET·원장 정연길) 지상수 선임연구원팀(나노복합소재센터)이 공동으로 ESS용 고성능·고안정성 아연-이온 전지를 개발했다고 지난달 15일 밝혔다.
최근 에너지 부족과 환경 오염 문제가 증가함에 따라 신재생 에너지인 풍력과 태양에너지에 대한 산업의 요구가 높아지면서, 신재생 에너지의 간헐적 출력을 관리하는 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)에 관심이 쏠리고 있다. 그러나 기존 ESS에서 사용되는 리튬-이온 전지는 화재나 폭발 등 안정성 문제 등으로 인하여 대규모 및 실내 적용에 한계가 있다.
경상국립대-한국세라믹기술원 공동연구팀은 텔루륨(Te)으로 만든 나노벨트 구조를 합성하여 아연 음극 표면에 보호층으로 사용함으로써 아연-이온 전지의 문제를 해결했다. 이 방식은 텔루륨 보호층이 전지의 안정성과 습윤성을 강화해 수많은 핵 생성 사이트를 도입하고, 부식, 아연 용해, 제한된 습윤성 및 아연 도금을 위한 불충분한 핵 생성 사이트와 같은 문제를 극복하여 전력밀도, 용량 등 에너지 저장 성능을 크게 향상시켜, ESS와 같은 다양한 에너지 저장 장치에 사용 가능하다는 것을 보여줬다.
이번 연구는 한국에너지기술평가원(KETEP)이 주관하는 에너지국제공동연구(R&D)의 지원으로 수행했다. 연구 결과는 에너지 분야 세계적 학술지 ‘저널 오브 에너지 케미스트리(Journal of Energy Chemistry)’ 최신호에 게재됐다.