나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 한국생산기술연구원(KITECH) 김찬훈 박사 연구팀은 차세대 이차전지인 '수계아연 이차전지'의 수명 저하 문제를 해결할 수 있는 '음극 표면 안정화 기술'을 개발

● 수계아연 이차전지는 발화 위험이 없고, 안정성도 높아 리튬이온전지의 대안으로 주목받고 있지만, 아연 금속을 음극으로 사용하기 때문에 물 기반 전해질 속에서 부식이 일어나고, 아연 이온이 음극 표면에 결정체로 뾰족하게 쌓이기 쉽다는 문제 존재

● 연구팀은 아연 음극 표면이 물 분자와 쉽게 결합하는 친수성 상태일수록 배터리 충전 시 아연 이온이 음극 표면에 더욱 균일하게 흡착돼 결정체 형성이 억제된다는 사실을 발견했고, 물 분자를 배척하는 소수성 상태의 음극 표면에는 아연 이온 분포가 집중돼 둥근 모양을 띤 수십 마이크로미터 크기의 결정체가 곳곳에 생성되는 것을 확인

● 연구팀은 딥 코팅 공정(음극 재료를 코팅 용액에 담가 층을 만든 후, 가열해 보호막을 형성하는 방법)을 통해 500nm 두께의 얇은 친수성 보호막을 음극 표면에 고르게 형성해 결정체 형성과 부식 반응을 효과적으로 억제하는 데도 성공

● 해당 방식으로 음극 보호막을 형성하면, 약 3000회에 달하는 충·방전 반복실험에서 93%의 용량을 유지했고, 충전전력이 자연적으로 소모되는 비율인 '자기 방전율'도 코팅되지 않은 음극에 비해 2배 이상 억제되는 것을 확인 

※ ACS Energy Letters 게재