[신재생에너지]
페로브스카이트 산화물 소재 개발

UNIST, 물질 표면‧내부 에너지 저장 … 에너지밀도 높고 반영구적

화학뉴스 2020.11.27

울산과학기술원(UNIST)은 물질 표면과 내부에 모두 에너지 저장이 가능한 페로브스카이트(Perovskite) 소재를 개발했다고 11월26일 발표했다.
UNIST 에너지화학공학과 장지현 교수 연구팀은 2차전지와 슈퍼커패시터(Supercapacitor)의 장점을 갖춘 신개념 에너지 저장 장치에 사용할 수 있는 페로브스카이트 산화물 소재를 개발했다.
슈퍼커패시터는 2차전지와 달리 충전이 빠르고 순간적으로 필요한 전기를 빠르게 뽑아낼 수 있는 전원장치로 전극 표면에 전기에너지를 저장한 후 꺼내 쓰는 방식으로 수명도 반영구적으로 길며 아주 작게도 만들 수 있어 사물인터넷이나 웨어러블 디바이스 전원으로 주목받고 있다.
그러나 물질 속에 전기를 저장하는 리튬이온전지 같은 2차전지보다는 단위 질량당 에너지 저장용량이 떨어지는 한계가 있다.
연구팀은 물질 표면과 내부에 모두 에너지를 저장할 수 있는 페로브스카이트 산화물 기반 전극 활물질을 이용해 슈퍼커패시터의 에너지 저장 능력을 끌어올렸다.
슈퍼커패시터와 2차전지의 에너지 저장 방식을 모두 쓰는 것이다.
물질 내부 산소 음이온은 2차전지 리튬 양이온과 유사한 역할을 해 물질 속에 전기에너지를 저장하며, 내부에서 흘러나온 코발트(Co)는 산화과정을 거쳐 표면에 전기에너지를 저장한다.
개발물질을 전극에 코팅한 플렉서블 슈퍼커패시터는 기존 페로브스카이트 소재를 적용했을 때보다 60% 정도 향상된 단위 질량당 에너지 밀도를 기록했다. 또 구부리거나 비틀어도 안정적인 성능을 유지했다.
장지현 교수는 “연구로 물질의 모든 부분을 에너지 저장에 쓸 수 있다는 사실을 밝혀냈다”며 “2차전지와 슈퍼커패시터의 한계를 보완하고 장점만 취사선택해 신개념 에너지 저장장치 개발의 새 방향성을 제시했다”고 강조했다.
연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ACS Energy Letters에 표지 논문으로 선정돼 11월13일자 온라인에 게재됐다.

 

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