고에너지 밀도, 고안전성, 저비용 이차전지 개발

고에너지 밀도, 고안전성, 저비용 이차전지 개발

교토대학 대학원 인간환경학연구과와 고휘도광과학연구센터는 공동으로 기존 리튬이온전지에 교체할 수 있는 고에너지 밀도 마그네슘 금속 이차전지의 개발에 성공했다. 개발한 이차전지는 매장량이 많은 마그네슘, 철, 실리콘이 주요 구성 원소로 이뤄져 저비용화가 기대된다. 또한 융점이 높은 마그네슘 금속으로 교체됨으로써 전지의 열적 안전성이 개선되어 종래 리튬이온전지보다 비약적으로 안정성이 향상됐다. 

연구에서는 마그네슘 이차전지 정극재료의 설계지침을 전면 재검토하는 한편, Si-O결합에 의한 결정구조가 안정화된 폴리 아닐린 화합물을 정극재료로 사용하는 방법을 시도했다. 전기화학처리에 의한 정밀 결정구조 제어를 수행함으로써 마그네슘 이온의 확산을 확인하고, 사이클 특성이 높은 정극재료를 제작한 것이다. 

충방전곡선 실험자료를 살펴보면, 기존 리튬이온전지 정극의 용량밀도는 160mAh/g정도인데 비해, MgFeSiO4 정극재료에서는 2배로 향상되었다. 높은 사이클 특성을 가지는 것도 특징이다.

이번에 실증한 폴리아닐린 화합물 정극과 그라임계 전해질을 조합한 마그네슘 이차전지의 각 구성재료는 상호간 최적화를 도모함으로써 차세대 이차전지의 개발이 가속되는 동시에 실용화를 앞당길 것으로 기대를 모으고 있다. 연구에서는 고휘도 방사광 X선을 이용함으로써 어떠한 메커니즘에서 높은 성능을 발현하고 있는지에 대하여 규명했으며, 이 방법은 전지재료의 개발에서 상당히 의미 있는 연구로 남을 전망이다. 

향후 반응 메커니즘 해석, 구조제어를 기초적인 원리에 기초하여 지속적 연구를 진행한다면 세계에서 선두적인 새로운 고에너지밀도, 고안전성, 저비용 이차전지의 실용화를 실현할 수 있을 것으로 기대된다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 고에너지 밀도, 고안전성, 저비용 이차전지 개발