이원영 기자
스마트폰이나 전기자동차 등 현대 많은 전기 제품에는 충전 가능한 리튬이온 배터리가 사용되고 있다. 많은 수요에 따라 재료가 되는 리튬 고갈이나 가격 상승 등 문제가 발생하기 때문에 리튬을 대체하는 2차전지 탐구가 진행되는 가운데 아연 공기 전지(Zinc-air batteries)라고 불리는 전지에 대해 새로운 길을 열 가능성이 생겼다.
리튬이온 전지는 보통 음극에 탄소계 소재를 두고 정극에 금속 산화물을 두고 리튬이온을 왕래시켜 전력을 얻고 있다. 아연 공기 전지는 음극에 아연을 사용하고 정극에 외부로부터 흡수한 공기 중 산소를 사용하는 것으로 전력을 얻는 것으로 재료가 저렴하기 때문에 리튬을 대체하는 수단으로서의 가능성이 기대되고 있지만 전압이 낮다는 문제가 있다.
호주 에디스코완대 연구팀은 음극으로 사용되는 기존 재료를 재검토하고 코발트, 니켈, 철을 포함한 나노 복합 재료를 새롭게 합성해 음극으로 사용했다. 이 재료를 이용한 아연 공기 전지는 1.48V라는 높은 전압을 나타내고 충방전 중 전류 밀도 5mAhcm에서 0.77V라는 낮은 전위차를 실현했다고 한다. 다른 소재에선 높은 전위차로 안정성이 유지되지 않는 게 확인되고 있지만 이번 재료에선 최대 950시간 이상 안정적 성능을 나타냈다고 한다.
연구팀은 새로운 설계는 효율적이며 배터리 내부 저항을 억제하고 전압은 이론 전압에 가까워 높은 전력 밀도와 초장시간 안정성을 가져온다고 밝혔다. 기술은 에너지 저장 산업에 혁신을 가져올 뿐 아니라 지속 가능한 사회 구축, 화석 연료 의존도 감소, 환경 영향 완화에 크게 기여할 것이라고 덧붙였다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
정용환 기자
