"리튬이온 전지 대체…스마트폰·전기자동차 원가 절감 기대"
리튬 이온 전지는 스마트폰과 전기 자동차 등 다양한 곳에 사용되고 있다.
그러나 리튬은 매장 지역이 한정된 데다 수요가 많아 공급량이 부족한 상황이다. 2015년과 대비해 현재 리튬 가격은 3배 이상 상승했다.
리튬 이온 전지의 대안으로는 나트륨 이온 전지가 주목받는다.
상대적으로 매장량이 많기 때문이다.
다만 리튬 이온 전지 음극 재료인 흑연은 나트륨 저장에 적합하지 않다.
나트륨 이온을 저장하기에는 흑연 층간 거리가 좁기 때문이다.
이 때문에 나트륨 이온 전지 상용화를 위해서는 적합한 음극 소재를 개발하는 게 필수적이다.
연구팀은 흑연 대안을 나노 판상 구조를 가진 황화구리에서 찾았다.
황화구리는 높은 전기전도도와 이론용량을 가진다.
황화구리에 나트륨이 저장되는 과정을 원자단위에서 실시간 분석한 결과 황화구리 결정 구조가 유동적으로 변화하면서 안정적으로 나트륨 이온을 저장하는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.
황화구리 나트륨 저장 성능은 흑연 이론용량의 1.5배에 달했다. 충·방전을 250회 반복한 이후에도 이론용량의 90％ 이상이 유지됐다.
육종민 교수는 "이번 연구 결과를 통해 우리나라가 신재생 에너지 분야에서 우위를 점할 수 있는 토대를 한 단계 다졌다고 생각한다"고 말했다.
연구는 한국연구재단과 기초과학연구원(IBS) 지원을 받아 수행했다.
KAIST 박재열 박사과정과 IBS 김성주 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 2일 자 온라인판에 실렸다.
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