KAIST, 용량은 15배, 수명은 5배 늘린 바나듐레독스-흐름전지 개발

폭발 위험없는 이차전지로 대용량화 적합

산화그래핀 골격체를 통한 수화 바나듐 이온과 수소 이온의 선택적 이온 투과에 대한 모식도와 산화그래핀 골격체의 분자 구조.

KAIST 생명화학공학과 정희태, 김희탁 교수 공동연구팀이 용량 유지율은 15배, 수명은 5배 늘린 바나듐레독스-흐름전지를 개발했다.

바나듐레독스-흐름전지는 폭발 위험이 없는 이차전지로 대용량화에 적합해 기존 에너지 저장장치를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

공동 연구팀은 산화그래핀 간의 가교 반응을 통해 바나듐레독스-흐름전지에 적합한 기공 크기를 갖는 산화그래핀 골격체 분리막을 구현하는데 성공했다. 가교에 의해 수화 팽창이 제한된 산화 그래핀 간 층간 간격을 선택적 이온의 투과를 위한 기공으로 활용하는 원리다.

연구팀의 분리막은 바나듐레독스-흐름전지의 용량 유지율을 기존 과불소계 분리막의 15배, 충방전 사이클 수명 또한 기존 탄화수소계 분리막에 비해 5배 이상 향상 시켰다.

산화그래핀 골격체를 통한 기공 크기 조절 기술은 다양한 크기의 이온을 활용하는 이차전지, 센서의 전기화학적 시스템에 적용 가능할 것으로 보인다.

김희탁 교수는 “레독스 흐름전지 분야의 고질적인 문제인 활물질의 분리막을 통한 크로스오버 및 이에 따른 분리막 열화문제를 나노기술을 통해 해결할 수 있음을 보여줬다. 바나듐레독스-흐름전지 뿐만 아니라 다양한 대용량 에너지 저장장치용 이차전지에 적용될 수 있다”고 말했다.
이해미 기자 ham7239@