소듐이온 배터리의 물성을 개선하기 위한 연구 신제품신기술2015. 7. 27. 16:17
(사진. pixabay)
호주원자력과학기술연구소에서는 최근 중국과학원 물리학연구소와의 공동연구를 통해 소듐이온 배터리(Sodium-ion Battery)의 수명과 성능을 개선할 수 있는 소재의 전기화학적 특성을 연구하고 있다. 에너지 저장을 위한 재충전가능 소듐이온 배터리에 대한 콘셉트는 이미 1980년대부터 알려져 있었지만 에너지 밀도(Energy Density)와 율속성능(Rate Performance)의 부족, 수명 연장과 더 우수한 전극물질을 발굴해야 한다는 필요성이 제기돼 그리 많은 진척이 이뤄지지는 않았었다. ANSTO와 중국과학원의 연구진은 최근 Nature Communications 저널의 논문을 통해 전기적 구조를 변경해 소듐 이온 배터리에서 사용되는 전극 물질의 특성을 개선하는 방안을 제안하고 있다.
결정구조에 있어 가장 유용한 구조 중 하나는 P2-type으로 불리는 것으로 Na+ 이온층이 전이금속 산화물 슬랩(Slab) 사이에 위치하는 것이다. 이 구조는 Na+ 이온의 높은 이동성과 견고한 구조로 인해 매력적인 특징을 갖고 있지만 충방전 동안에 원하지 않은 소듐 배열 초구조(Sodium-ordered Superstructures)가 형성돼 활용에 제약을 받고 있다. 이번 논문의 저자 중 한 명인 Max Avdeev는 “구조 내 소듐이온 배열과 전하분포 사이에 연결이 생긴다는 것은 이미 오래 전부터 알려져 왔다. 이러한 연결을 끊으려는 연구의 대부분은 철, 망간, 코발트, 니켈과 같이 일부 활성전이금속(Active Transition Metal)을 전기화학적으로 결합하는 것에 기반을 두고 있었다. 그렇지만 이런 방법은 비효율적이거나 부작용을 발생시킬 수 있다”고 설명했다.
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