KIST, 전기차 가격 확 낮출 나트륨 배터리소재 개발

국내 연구진이 나트륨이온 이차전지를 저렴하게 제작할 수 있는 음극 소재 개발에 성공했다. 전기자동차 배터리 생산 비용을 획기적으로 낮출 기술로 주목된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 18일 에너지저장연구단 김상옥 박사 연구팀이 나트륨이온 이차전지의 성능은 높이고, 제작 비용은 낮출 수 있는 음극 소재를 개발했다고 밝혔다.

나트륨이온 이차전지는 현재 상용화돼있는 리튬 이차전지에 비해 가격이 40% 저렴해 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 하지만 무겁고 큰 나트륨 원자 특성 탓에 기존 음극 소재에는 이온이 잘 저장되지 않는 특징이 있다. 상용화를 위해서는 나트륨 이온을 안정적으로 저장하는 새로운 음극 소재 개발이 필수적이다.

연구팀은 금속 황화물인 이황화 몰리브덴(MoS2)을 이용해 새로운 음극 소재를 개발했다. 이황화 몰리브덴은 많은 전기를 저장할 수 있는 소재임에도, 높은 전기저항과 전지가 동작할 때 발생하는 구조적 불안정성으로 실제 활용도가 낮다.

연구팀은 실리콘 오일로 제작한 세라믹 나노코팅층을 이황화 몰리브덴 소재에 적용했다. 세라믹 나노코팅층은 음극 소재 표면의 전도성을 높여 소재의 전기저항을 낮추고, 구조적 안정성을 개선했다.

연구팀이 개발한 소재는 코팅층이 없는 이황화 몰리브덴 소재보다 2배 이상 많은 전기를 안정적으로 저장(600mAh/g 이상)했으며, 빠른 시간 내에 충전과 방전을 200회 반복해도 성능을 그대로 유지했다.

김상옥 박사는 "나노코팅층 표면 안정화 기술로 이황화 몰리브덴 소재의 문제점이었던 높은 전기 저항과 구조적 불안정성 문제를 효과적으로 해결했다"며 "저렴하고 친환경적인 재료를 활용해 전극 소재 생산 공정비용을 낮추면 대용량 전력저장장치용 나트륨 이온전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.


이번 연구결과는 나노기술분야 국제학술지인 'ACS 나노' 최신호에 게재됐다.