화학뉴스

울산과학기술원(UNIST)이 해수전지의 성능을 대폭 향상시키는 기술을 개발했다.
UNIST 에너지화학공학과 이동욱 교수 연구팀은 해수전지의 집전체로 쓰이는 티타늄 표면에 티타늄카바이드라는 검은 슈트를 코팅해 배터리 성능과 안정성을 높였다.
집전체는 전자가 이동하는 통로가 되는 소재이며 해수전지의 양극 집전체는 탄소와 티타늄 금속으로 이루어져 있다.
티타늄 금속 집전체는 해수와 작용했을 때 안정성이 높지만 함께 사용되는 탄소 집전체는 부식되기 때문에 배터리 안정성이 떨어진다.
연구팀은 티타늄에 티타늄카바이드를 코팅하면 탄소 집전체의 부식 현상이 억제되며 해수 환경에서 화학적, 전기화학적, 기계적 안정성을 보이는 것을 확인했다.
연구팀이 개발한 집전체를 해수전지에 이용하면 코인 타입 셀은 기존 대비 사이클 성능이 4배, 출력 성능이 30% 향상되고 전압 간격은 20% 수준으로 감소한다.
또한, 대용량 셀에 이용하면 출력 성능이 15% 증가하고 저항과 전압 간격이 각각 25%와 20% 감소하는 효과가 나타난다.
연구팀은 탄소 집전체의 부식을 억제해 배터리 성능이 향상됐다는 사실을 정량‧정성적으로 확인했다.
제1저자인 조윤종 연구원에 따르면, 해수전지는 바닷물을 양극 물질로 이용한 차세대 배터리 시스템이며 간단한 방식으로 생산한 집전체가 해수전지 뿐만 아니라 연료전지, 플로우 배터리, 금속 공기 배터리 등의 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대된다.
연구 결과는 소재과학 분야 국제 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)에 온라인 게재됐다.
연구는 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, UNIST의 지원을 받아 이루어졌다. (L)