[한국에너지] KAIST(과학기술원) 연구진이 기존보다 40% 이상 저장 용량을 늘린 이차전지를 개발했다. 이 기술은 이차전지를 충전했을 때 푸른 빛을 띄며 방전되면 투명색으로 바뀐다. 해당 물질은 얇은 형태로도 만들 수 있어 창문에 커튼으로 적용하는데 적합하다.
KAIST 과학기술원 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 최근 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 이런 내용을 포함한 논문을 게재했다고 21일 밝혔다.
이차전지는 정부의 12대 국가전략 기술 중 한 분야로 해당 기술은 배터리 재충전을 통해 몇 번이고 사용할 수 있게 만든다. 최근 이차전지 개발 동향은 단순한 에너지 저장 기능을 넘어 색깔이 변하는 스마트 시스템인 '전기변색소자'가 주목받고 있다는 것이 특징이다.
그러나 기존 소자는 전자와 이온의 이동효율이 낮기 때문에 에너지 저장 용량이 낮고 구부러지거나 착용할 수 있는 전자기기에 직접 적용하기 어려운 한계가 있었다.
이에 연구팀은 전자와 이온의 이동효율을 극대화하기 위해 '파이 결합 간격재'(Spacer)가 내장된 고분자 양극재를 설계·합성했고 스마트 아연 이온전지를 구현하는 데 성공했다.
파이 결합은 구조 내 전자이동을 향상시켜 이온 이동 속도가 매우 빨라지고 이온 흡착 효율을 극대화할 수 있다. 이 과정을 거치면 에너지 저장 용량이 높아지고 고속 충전이 가능해진다.
연구팀은 스마트 아연 이온전지가 기존보다 40% 이상 저장용량이 늘어났다고 밝혔다. 또 충·방전 시 남색에서 투명색으로 빠르게 바뀌는 변색 성능도 30% 상승한 결과를 나타냈다.
아울러 해당 물질을 얇은 형태로 만들어 창문에 적용할 경우, 들어오는 태양 에너지를 흡수해 에너지를 저장할 수도 있다.
김일두 KAIST 교수는 "투명 유연전지 기술을 스마트 윈도우에 적용하면 낮 시간에 태양 에너지를 흡수하고 차단하는 커튼 기능이 포함된 미래형 에너지 저장 기술로 쓰일 수 있다"고 밝혔다.
이번 연구는 윤태광 명지대 신소재공학과 교수 연구팀, 김한슬 충북대 신소재공학과 교수팀 등이 공동으로 진행했다.
