화학뉴스

마그네슘 배터리는 일반 전해질에서도 구동할 수 있게 됐다.
한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 이민아 선임연구원 연구팀이 부식성 첨가제가 없고 대량생산이 가능한 일반 전해질로도 마그네슘 배터리를 고효율로 구동할 수 있는 마그네슘 금속 화학적 활성화 기술을 개발했다.
마그네슘 배터리는 2가 이온인 마그네슘 이온을 활용해 리튬(Lithium) 같은 알칼리 금속 이온 배터리보다 높은 에너지밀도를 낼 수 있다. 
마그네슘 금속은 음극으로 활용하면 리튬 금속에 비해 1.9배 큰 용량을 얻을 수 있으나 이온을 운반하는 전해질과 반응성이 커 충전 및 방전이 어려워 상용화에 차질이 있었다. 
부식성 전해질을 써서 충전 및 방전 효율을 높이는 방법도 있지만 부품 부식이 빨리 일어나는 문제가 있었다.
연구팀은 “음극으로 활용할 마그네슘 금속을 반응성 알킬할라이드(Alkyl Halide) 용액에 담가 표면에 보호막을 합성한 후 특정 용매를 섞으면 마그네슘 표면에 나노 구조가 만들어지며 충전 및 방전이 촉진되고 부식성 첨가제가 없는 전해질에서도 충전 및 방전 전압을 2V에서 0.2V 미만으로 낮출 수 있다”고 강조했다.
이어 “쿨롱 효율도 10% 미만에서 99.5% 이상으로 끌어올렸으며 990회 이상 충전 및 방전이 가능해 일반 전해질에서도 마그네슘 2차전지가 안정적으로 구동되는 것으로 나타났다”고 덧붙였다. 
쿨롱 효율은 기존에 충전한 배터리를 방전시킨 후 다시 충전했을 때 얼마나 충전되는지를 나타내는 것으로 충전 및 방전 효율을 보여주는 값이다.
이민아 선임연구원은 “마그네슘 금속 표면에 계면층 형성을 원천 차단하는 부식성 전해질을 사용하던 기존 마그네슘 2차전지 연구에 새로운 방향성을 제시했으며 ESS(에너지저장장치)에 적합한 일반 전해질 베이스의 저비용‧고에너지 밀도 마그네슘 2차전지의 상용화 가능성을 높일 것”이라고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 미국화학회 나노(ACS Nano) 최신호에 실렸다. (김진희 기자)