1000회 충‧방전 용량유지율 95% 넘어 … 안전성 뛰어나고 저렴
화학뉴스 2014.07.15
Nippon Shokubai가 니켈아연 2차전지 및 공기아연전지 실용화에 나서 주목되고 있다.
리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)를 뛰어넘는 우월한 특성을 보유했지만 수명이 짧아 개발이 지연된 아연전지를 소재 단계부터 재료개발을 진행해 새로운 아연전극을 제품화했다. 부극 아연 활물질에 유기‧무기첨가제를 더하고 전극 표면을 이온교환막으로 감싸 수명이 짧아지는 원인을 봉쇄하고 1000회 이상 충‧방전을 반복해도 성능에 변화가 없는 것으로 알려졌다. 고출력으로 자동차용도로 사용할 수 있으며 전지 생산기업과 협력해 실용화를 적극 추진할 방침이다. 니켈아연 2차전지는 전해액으로 물을 사용하기 때문에 안전성이 뛰어나고 아연을 활물질로 사용함에 따라 가격이 저렴해 자원금속 등의 제약을 받지 않는 장점이 있다. 뿐만 아니라 전압도 높고 중량당 에너지량도 LiB 수준으로 높아 고출력용으로도 적합하다. 다만, 충‧방전 때에는 아연산 이온이 결정화돼 침상으로 성장하는 성질(Dendrite)이 있어 100회 가량 충‧방전하면 세퍼레이터를 뚫고나와 전극에 도달하는 단결현상이 발생하는 단점이 있다. 전지 생산기업들이 개발을 진행해 왔지만 사용단계에는 이르지 못한 상태이다. Nippon Shokubai는 소재 생산기업의 입장에서 연구를 시작해, 활물질층에 유기‧무기 2성분을 추가해 원소조성을 조정하고 유기‧무기 하이브리드 구성의 Anion 전도막을 활물질 위에 적층해 일체화함으로써 Dendrite가 형성되기 어려운 환경을 조성해 수산화이온만 통과시키는데 성공했다. 충‧방전 1000회를 실시해도 용량유지율 95% 이상을 나타내며 안정성을 확인했다. Nippon Shokubai는 안전성, 저가, 고성능을 앞세워 니켈아연 2차전지를 적극적으로 내세울 방침으로, 전지 생산기업 등과 협력해 제품화를 서두르고 있다. 차세대 LiB로 주목받고 있는 공기아연 2차전지도 실용화에 나설 방침이다. 형태변화 억제는 아연 외에도 적용할 수 있다는 판단 아래 다양한 막 개발에 주력하고 있다. <화학저널 2014/07/15> |
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