[이코노미 줌in] 흑린이용 고용량 나트륨 이차전지 개발

기존 전지比 7~8배 향상

2차원 반도체 소자 재료로 많은 연구가 이뤄지는 흑린으로 고용량 나트륨 이차전지 음극 물질을 개발하는 기술이 나왔다.

한국연구재단에 따르면 스탠포드대 재료공학과 이추이 교수팀에서 박사후 연구원 연수 중인 이현욱 박사가 공동 제1저자로 참여해 이같은 성과를 거뒀다.

흑린은 결정 구조와 겉모습이 흑연과 비슷하며 그래핀과 같은 2차원 반도체 소자 재료로 많은 연구가 이뤄지고 있다.

리튬 이차전지와 비슷한 원리를 가진 나트륨 이차전지는 리튬에 비해 매장량이 풍부해 차세대 이차전지로 불리며 많은 연구가 이뤄지고 있지만 전지 특성(전압, 용량, 수명)이 현저히 떨어져 상용화를 위해선 충·방전 사이클 특성이 우수한 고용량 나트륨 이차전지 전국 소재 개발이 필요하다.

연구진은 흑린과 그래핀을 겹겹이 구성해 나트륨 이온이 반응하기에 적합한 구조를 만든 결과 기존 음극소재로 연구되는 탄소류에 비해 약 8배 향상된 용량을 가지는 것을 확인했다. 이는 현재 리튬 이차전지에 상용화된 흑연 음극에 비해서도 약 7~8배 높은 것이라는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 또 인시츄 투과전자현미경방법(물질에 특성변화를 가하고 그에 대한 모양변화를 실시간으로 강한 전자의 가속력을 이용한 현미경으로 관찰하는 측정 방법)을 통해 나트륨 이온이 흑린과 반응했을 때의 변화과정을 실시간으로 관찰해 실질적으로 이차전지 내에서 어떤 반응이 일어나고 있는지를 알 수 있어 과학적으로도 매우 의미있는 연구결과라고 부연 설명했다.

최두선 기자