화학뉴스

국내 연구진이 맥신(MXene)을 활용한 수계 아연 2차전지 기술을 개발했다.
유재수 경희대학교 웨어러블융합전자연구소 교수 연구팀은 중국 상뤄(Shangluo) 대학교 연구팀과 공동연구로 수계 아연 금속전지 상용화에 기여하는 기술 개발에 성공했다.
수계 아연 금속전지는 LiB(리튬이온전지)를 대체할 차세대 2차전지로 주목받고 있으며 LiB와 달리 물 기반 무연물 전해질을 활용해 화재 위험이 낮고 환경오염이 적지만 아연 음극 표면의 덴드라이트(수지상 결정) 성장과 부반응 문제로 수명이 짧다는 문제가 있다. 
연구팀은 2차원 신물질 맥신(MXene)을 사용해 아연 음극 표면에 다기능 계면층을 형성해 덴드라이트 성장을 억제하는데 성공했다.
맥신은 금속 카바이드와 나노시트로 활용되는 2차원 물질로 다기능 계면층 형성에 중요한 역할을 하며 계면층은 아연 이온 전달을 높이고 에너지 장벽을 낮춘다.
아울러 맥신이 풍부한 계면층에는 전극 전해질 표면에 균일한 아연 이온 플러스가 달성되는 등 다양한 기능과 시너지 효과가 발현된다.
연구진은 맥신 증착 아연 계면층이 평방센티미터당 5.0mAh 용량과 5.0mA 전류 밀도에서 800시간 이상 긴 사이클 수명과, 10.0mAh 용량과 10.0mA 전류 밀도에서도 320시간 이상 덴드라이트 없는 아연 증착을 유지하게 하는데 성공했다.
이는 수계 아연 금속전지 재충전 가능성을 제시해 상용화 토대를 마련한 것으로 평가된다.
유재수 교수는 “긴 수명과 안정성을 가진 2차전지 수요가 늘어남에 따라 미래 유망산업에서 다방면으로 활용될 것”이라며 “앞으로 더욱 값싸고 긴 수명을 지닌 아연 기반 수계 전지 구현 연구를 진행할 계획”이라고 강조했다. (윤우성 기자)