울산과학기술원(UNIST)은 해수전지의 성능을 대폭 증가시키는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이동욱 교수 연구팀은 해수전지에서 집전체로 쓰이는 티타늄 표면에 티타늄카바이드라는 검정 슈트를 입혀 전지 성능을 높였다.

집전체는 전자가 이동하는 통로가 되는 소재로, 해수전지의 양극 집전체는 탄소와 티타늄 금속으로 이뤄져 있다.

이 중 티타늄 금속 집전체는 해수와 작용했을 때 안정성이 높지만, 함께 사용되는 탄소 집전체는 부식 현상이 발생해 전지 안정성을 약화한다.

이에 연구팀은 티타늄에 티타늄카바이드를 코팅하는 방법을 고안했는데, 이 과정에서 탄소집전체의 부식 현상이 억제됨을 발견했다.

특히 티타늄카바이드를 코팅한 티타늄은 해수 환경에서 화학적, 전기화학적, 기계적 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다.

연구팀이 개발한 집전체를 해수전지에 이용할 경우 코인 타입 셀은 기존 대비 사이클 성능이 4배, 출력 성능이 30% 향상됐다.

전압 간격은 20% 수준으로 감소했다.

또 대용량 셀에서도 출력 성능이 15% 증가하고, 저항과 전압 간격이 각각 25%와 20% 감소하는 효과가 나타났다.

연구팀은 이 같은 성능 향상이 탄소 집전체의 부식을 억제한 덕분이라는 사실을 정량적, 정성적으로 확인했다.

제1저자인 조윤종 연구원은 “해수전지는 바닷물을 양극 물질로 이용한 차세대 배터리 시스템”이라며 “이번 연구를 통해 간단한 방식으로 제작한 집전체가 해수전지뿐만 아니라 연료전지, 플로우 전지, 금속 공기 배터리 등의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’(Advanced functional materials)에 2월 20일 자로 온라인 게재됐다.

연구는 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, UNIST의 지원을 받아 이뤄졌다.