연세대학교 화공생명공학과 이상영 교수 연구팀과 고려대 곽상규 교수팀이 공동으로 영하 40°C의 극저온에서도 안정적으로 작동하는 새로운 아연전지를 개발하고, 연구 결과를 국제 학술지인 ‘에너지 및 환경 과학(Energy & Environmental Science, IF=39.714)’에 지난 2월 7일 게재했다고 13일 밝혔다.

이번에 개발된 아연전지는 영하 40°C에서 기존 리튬이온전지와 유사한 에너지 밀도를 유지하면서도 10배 이상의 높은 출력밀도를 보여, 겨울철과 같은 저온 환경에서 급격한 성능 저하를 보이는 전기차의 배터리 문제를 해결할 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

아연전지는 저렴하고 폭발 위험이 없으며, 물을 전해질로 사용하는 반면에, 물 기반의 전해질은 물의 어는점 이하의 환경에서는 전해질이 얼게 됨에 따라 성능이 급격히 저하되는 문제가 발생한다.

이에 연세대 이상영 교수 연구팀은 ‘양쪽성 이온 기반 전해질’을 개발해 물 기반 전해질의 동결 문제를 해결했다.

양쪽성 이온은 한 분자 내 전기적으로 양성과 음성을 동시에 갖는 분자를 나타내며, 이러한 특성을 활용해 전해질 내 분자 간 상호작용을 제어함으로써 저온 환경에서 우수한 성능을 발휘하는 전해질을 구현했다.

연세대 이상영 교수는 “이번 연구는 물 기반 전해질의 고질적인 저온 성능 문제를 해결함으로써, 극저온 환경에서 기존 리튬이온전지 성능을 넘어설 수 있는 기술을 제시한 것”이라며, “특히 최근 전기차 시장 확대를 가로막는 큰 기술적 장애물 중의 하나인 저온에서의 성능을 해결하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 밝혔다.

연세대에 따르면 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 연세대 화공생명공학과 김홍이 박사, 고려대 이경민 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

베타뉴스 강규수 기자 (health@betanews.net)
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