가천대학교 화공생명공학 전공의 허재현, 김일태, 안용남 교수 공동연구팀이 고성능 수계아연 이차전지 전극 물질을 개발하여 리튬이온전지를 대체할 수 있는 가능성을 열었다. 이 연구 결과는 지난달 13일, 에너지 분야 권위 저널인 ‘Journal of Energy Chemistry’ 온라인판에 게재되었다.

연구팀은 수계아연 이차전지에서 충방전 시 발생하는 주요 문제인 아연 음극의 덴드라이트 형성과 수소 발생, 그리고 전해질 부식 문제를 해결하는 데 성공했다. 그 비결은 아연 금속 표면에 티타산칼슘(CaTiO₃) 나노입자를 코팅하는 기술이다. 티타산칼슘은 페로브스카이트 구조를 가지고 있으며, 전자 장치에서 널리 사용되는 유전체 물질로서 전기적 성능이 우수하고 화학적 내성이 강해 전지의 안정성을 크게 향상시킨다.

특히, 티타산칼슘 피막은 수계 전해질 내에서 아연 금속의 부식을 억제하고, 아연 이온의 이동을 촉진해 덴드라이트의 성장을 효과적으로 억제한다. 이를 통해 충방전 수명을 크게 연장시키며, 에너지 밀도 역시 기존 대비 높아졌다. 연구팀은 티타산칼슘 코팅 아연 음극과 바나듐 촉매(V₂O₅) 양극을 사용해 고성능 수계아연 이차전지를 구현했다.

허재현 교수는 "이번 연구는 기존 리튬이온전지의 화재 및 폭발 위험을 줄일 수 있는 대체 전지 개발에 새로운 가능성을 열어줄 것"이라며 "향후 다양한 분야에서 실용화될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 차세대 친환경 전지 개발을 위한 중요한 연구로 평가받고 있다.

[ 경기신문 = 김정기 기자 ]