마그네슘 이온 전지 소재 개발

새로운 음극 소재 연구, "비싼 리튬 대체"

한국연구재단은 송승완 충남대 교수 연구팀이 마그네슘 이온 전지를 구현할 수 있는 새로운 음극 소재를 개발했다고 10일 밝혔다.

마그네슘 이온 전지는 리튬 대신 마그네슘 관련 소재를 사용하는 이차전지다.

마그네슘 가격은 리튬의 약 5% 정도로 싼 데다 상대적으로 구하기 쉽다.

마그네슘 이온 전지 단위 부피당 에너지 밀도는 이론적으로 리튬이온 전지보다 1.7배 높기까지 해 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는다.

다만, 리튬 이차전지처럼 염과 유기용매로 구성된 전해질을 사용하면 상온에서 작동이 어렵고, 특정 용매에서는 고온에서만 활용할 수 있다는 단점이 있다.

연구팀은 마그네슘 기반 이차전지 개발을 위해 기존 마그네슘 금속 음극 한계를 극복할 수 있는 새로운 마그네슘-주석(Mg2Sn) 합금 음극 소재를 만들었다.

마그네슘-주석 음극의 전기화학적 충·방전 사이클 특성 설명도  ⓒ 한국연구재단

마그네슘-주석 음극의 전기화학적 충·방전 사이클 특성 설명도 ⓒ 한국연구재단

전기화학적으로 쉽게 산화하는 종전 마그네슘 메탈 음극과 달리 충·방전 시 전해질 사이에서 안정성을 확보할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

여러 양극 소재와 조합할 수 있어 다양한 마그네슘 이온 전지 제작이 가능하다.

음극을 제조할 때 전기전도도, 용량, 출력 등을 조절해 전지 성능 향상도 가져올 수 있다.

송승완 교수는 “상온에서 작동하는 마그네슘 이온 전지에 마그네슘-주석 음극 소재를 적용한 첫 사례”라며 “리튬을 넘어서는 차세대 이차전지 분야의 새로운 플랫폼을 제공할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

연구는 교육부·한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 전기화학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 파워 소스즈'(Journal of Power Sources) 지난달 15일 자에 실렸다.

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