NiB(나트륨이온전지) 음극재로 아철산나트륨(NaFeO2)이 주목받고 있다.
NiB는 자동차용 LiB(리튬이온전지) 최대 메이저 CATL이 상용화에 성공함에 따라 이목을 끌었으며 LiB 대비 저코스트이면서 출력이 우수해 전기자동차(EV) 및 정치용 등을 중심으로 세계적으로 보급이 확대될 것으로 기대된다.
NiB는 구조적으로 LiB와 흡사해 나트륨 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 충·방전을 반복한다.
NiB 음극재는 LiB와 마찬가지로 주로 하드카본을 활용하고 있으나 고에너지밀도화가 확대됨에 따라 신소재 개발이 요구되고 있다.
일본 도다(Toda Kogyo)와 돗토리(Tottori)대학은 NiB의 본격적인 보급에 대비해 다양한 산화물계 음극재 개발을 추진해왔으며 공동연구를 진행하는 과정에서 하드카본 이상의 높은 이론용량을 보유한 양극활물질로 알려진 아철산나트륨에 착안해 음극소재로 시험 적용했다.
도다는 분쇄처리한 아철산나트륨 분말을 GD(Gas Deposition) 공법으로 동박기판 위에 성막했다.
GD 공법은 도전조제 및 결착제 등이 필요없는 것으로 알려져 있으며 도다는 시험제품의 나트륨 이온 저장, 방출 성능과 라만 산란을 테스트해 산화철(Fe2O3) 피크 검출을 확인했다.
또 아철산나트륨을 음극과 양극 양쪽에 적용한 NiB 시험제품도 테스트해 가역적 충·방전 반응을 확인했다. 아철산나트륨을 양극재에 적용하려는 시도는 있었으나 음극재로 활용한 것은 세계 최초이다.
도다는 아철산나트륨을 이산화탄소(CO2) 포집용으로 개발해왔으며 NiB 소재로서의 가치를 새롭게 확인함에 따라 산화철계 소재가 NiB 저코스트화에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 돗토리대학과의 NiB 공동연구에 박차를 가할 계획이다. (Y)