전남대 김재국 교수(신소재공학부)팀 고용량 고성능 음극소재 개발

[퍼스트뉴스=광주 류중삼 기자] 전남대학교 김재국 교수(신소재공학부. 사진)팀은 합성조건이 까다로운 이황화망간을 수열합성법으로 합성하는데 성공하고, 이를 에테르(ether) 계열의 전해액에 적용하여 리튬/소듐 이차전지에 적용 가능함을 보였다.

뿐만 아니라 다양한 최신 분석기법을 이용하여 타 황화물계 음극소재와는 다른 독특한 이황화망간의 반응 메커니즘과 에테르 계열 전해액에 의한 보호막 형성 현상을 규명하는데 성공했다.

김재국 교수 연구팀은 최초로 이황화망간을 리튬/소듐 이차전지의 음극소재로 적용하고 가역적이며 독특한 반응 메커니즘을 규명함으로써 이 소재가 차세대 음극 소재로서 매우 높은 잠재력을 가지고 있음을 보였다. 또한 충/방전시 전지 내부의 리튬/소듐의 손실없이 전극표면에 보호막 형성이 가능한 에테르 계열의 전해질을 사용함으로써 황화물계열의 고질적 문제인 전이금속 용출현상을 억제해 전지의 안정성, 내구성, 에너지밀도 향상에 대한 가능성을 보여주었다. 이러한 결과들은 심도있는 최첨단 분석기법들을 통해 증명되어 연구에 대한 신뢰도를 향상시켰다.

세계적인 이차전지 연구그룹들은 에너지 활용의 패러다임이 변하고 에너지 저장장치 시장이 급격히 확대되면서 안정성, 내구성, 출력특성, 경제성 등의 다양한 측면에서 완성도가 높은 이차전지 스펙들이 요구되고 있어, 이에 호응하기 위해 소재, 전해질, 시스템 등 다양한 관점에서 기존의 문제점을 도출하고 해결하는 방향으로 연구를 진행하고 있다.

김 교수는 “이번 연구결과로 그간 정체됐던 차세대 이차전지 시장에 활력을 불어넣을 수 있게 됐다”며 “앞으로도 신규 기능성 소재를 발굴하는 등 차세대 이차전지에 대한 연구를 심화해 나가겠다.”고 말했다.

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. Wiley(John Wiley & Sons, Inc.)가 발행하는 ‘어드벤스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials, 영향력지수 24.884)’ 10월호에 게재됐다.

*문의: (062) 530 – 0715 (전남대학교 신소재공학부)

*논문명: A Versatile Pyramidal Hauerite Anode in Congeniality Diglyme-Based Electrolytes for Boosting Performance of Li- and Na-Ion Batteries