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KAIST 김희탁 교수, 김상욱 교수의 공동 연구팀이 값비싼 멤브레인 소재를 비롯해 어떠한 첨가제도 사용하지 않는 물 기반 아연-브롬 전지를 개발함.

이 전지는 물 속에 녹아 전기를 통하는 물질인 전해질을 외부에 저장하는 기존 레독스 흐름 전지의 특징을 벗어나 외부저장에 소모되는 펌핑 에너지 및 유지 비용을 절감함. 연구팀은 전해질 내의 이온과 외부 전기회로 사이의 전자를 주고받는 한정된 역할만 수행하던 전극의 기능에 멤브레인과 첨가제가 담당하던 브롬을 포획할 수 있는 기능을 추가하였으며, 질소가 삽입된 미세기공 구조를 전극 표면에 도입해 미세기공 내부에서 비극성 브롬을 극성 폴리브롬화물로 전환한 뒤, 질소 도핑 카본과 폴리브롬화물간 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 통해 폴리브롬화물을 기공 내부에 고정시켜 고가의 멤브레인 및 펌프나 배관을 제거할 수 있어 가격 저감 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있음. 리튬-이온 전지보다 45배 저렴한 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지는 일본이나 미국에서 수입해야 하는 값비싼 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1000번 이상 구동됨.

이를 통해 태양광, 풍력 등 신재생에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(ESS)로 활용될 것으로 기대됨.

※ Advanced materials 게재

※ 과학기술정보통신부(리더연구자지원사업) 지원