“스스로 굳는 배터리 전해질” 포스텍-부산대, 상온 자가중합 가능한 하이드로겔 전해질 소재 개발 작성일 03-05 24 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="q7Ai3PsAsh"> <p contents-hash="5cb7b636950f1d5ad32453a8a7a6bb1b74d625bccf6ae25cb4f4f2d721c3faa4" dmcf-pid="Bzcn0QOcrC" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 배터리 전해질에 가루를 섞기만 하면 저절로 젤리처럼 굳는 새로운 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="5f8f2ced8889d42a375607080f936c597eb2e8600b92cc473ae3c5c7313366c1" dmcf-pid="bqkLpxIkEI" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 김연수 신소재공학과 교수, 박수진 화학과 교수 연구팀이 강준희 부산대 나노융합기술학과 교수 연구팀과 함께 복잡한 화학 반응이나 고온 공정 없이도 스스로 단단해지는 전해질을 개발했다고 5일 밝혔다.</p> <p contents-hash="2b0c4bf91a834b49cce6847375c931640812da15e8927e2fc058b273b57a7248" dmcf-pid="K9rNzdSrrO" dmcf-ptype="general">전기차와 에너지 저장 장치 수요가 빠르게 늘면서 '수계 아연(Zn) 전지'가 떠오르고 있다. 물을 전해질로 사용해 불이 날 위험이 적고 원가 부담도 적다. 하지만 쓰다 보면 아연 전극 표면에 나뭇가지처럼 뾰족한 결정이 자라거나 부식이 발생해 수명이 짧아졌다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0c736df5a00816fed53d3d2626facda11ad1363e3391c9187c221c552394a294" dmcf-pid="92mjqJvmws" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 박수진·김연수 포스텍 교수, 강준희 부산대 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/etimesi/20260305081945608qsdp.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="1VB3kG8BIX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/etimesi/20260305081945608qsdp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 박수진·김연수 포스텍 교수, 강준희 부산대 교수 </figcaption> </figure> <p contents-hash="249fa2567cefb8019079eaf90e41f3e37b9944e33ec910705d04f33719c69690" dmcf-pid="2VsABiTsDm" dmcf-ptype="general">대안으로 액체 전해질을 젤리처럼 굳히는 방식이 연구되고 있지만, 화학 약품이나 열이 필요해 공정이 복잡하고 전극이 손상될 우려도 있었다. 무질서하게 얽힌 젤 구조가 아연 이온의 이동을 방해하는 한계도 지적돼 왔다.</p> <p contents-hash="a3f932e36ac54c84ed41eb5ffbee9e779c3360d9787fe8f01552b29db59e78cf" dmcf-pid="VfOcbnyOrr" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존 수계 아연전지에 사용되는 액체 전해질인 '황산아연(ZnSO₄) 수용액'에 'SBMA(설포베타인 메타크릴레이트)'라는 특수 분자를 섞기만 해도 상온에서 저절로 젤이 만들어진다는 사실을 발견했다. 황산아연은 물에 녹아 아연 이온을 제공하는 물질이다. 이 아연 이온이 분자 구조를 자극해 반응을 시작하도록 돕고, 분자들이 서로 촘촘히 연결되게 만든다. 우유에 식초를 넣으면 자연스럽게 굳는 것과 비슷한 원리다. 약 30분이면 단단한 젤이 완성된다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4485265a667b513ea8a785bbc570ebc97d3b48f8230a68a3b6dc9a8773b3ce09" dmcf-pid="f4IkKLWIrw" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="단순 혼합만으로 개시제, 가교제, 열처리 없이 30분만에 형성된 하이드로겔 전해질 사진(위)과 연구팀의 기술로 상온에서 스스로 만들어진 젤 전해질 메커니즘 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/etimesi/20260305081946889gmmh.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="za5Tdsu5El" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/05/etimesi/20260305081946889gmmh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 단순 혼합만으로 개시제, 가교제, 열처리 없이 30분만에 형성된 하이드로겔 전해질 사진(위)과 연구팀의 기술로 상온에서 스스로 만들어진 젤 전해질 메커니즘 모식도 </figcaption> </figure> <p contents-hash="be67561d1c76d0d09ac87413b2428c2233544a8825b75bbbd4ea360b72f127a1" dmcf-pid="48CE9oYCID" dmcf-ptype="general">이 전해질은 초기에는 액체처럼 전극 사이를 빈틈없이 채우다가, 조립 이후 자연스럽게 굳어 안정적인 내부 구조를 형성한다. 추가 열처리나 특수 환경이 필요 없어 제조 공정이 단순해지고, 전극 손상 가능성도 낮다.</p> <p contents-hash="3580456820dc4dd5f6ac0113555d625855cad8afad513b893301157386243260" dmcf-pid="86hD2gGhsE" dmcf-ptype="general">실험 결과, 이 전해질을 적용한 전지는 4100시간 동안 안정적으로 작동했으며, 영하 10℃에서도 문제없이 구동됐다. 100번 충·방전 뒤에도 처음 용량의 96%를 유지했다. 불필요한 화학 반응이 줄고 이온 이동 통로가 균일하게 형성된 덕분이다.</p> <p contents-hash="ca5f67f502c78438e5b2f70102b11e9fb1e29b0598f1b7f71cc42550bf4c5d85" dmcf-pid="6PlwVaHlmk" dmcf-ptype="general">이번 성과는 안전성과 가격 경쟁력을 갖춘 수계 아연전지 상용화를 앞당길 기술로 평가된다. 공정이 단순해지면 대량 생산과 비용 절감이 가능해지고, 전기차와 에너지저장장치 등 다양한 분야로 확장될 수 있다.</p> <p contents-hash="29ea6ee42e368c1cbb35f1bf48660a3d307d21c6661b0c5502b830323d100316" dmcf-pid="PQSrfNXSIc" dmcf-ptype="general">김연수 교수는 “화학 개시제나 열처리, 특수 환경 없이 상온·대기에서 구현되는 이 전략은 배터리 성능과 공정 효율을 동시에 잡은 새로운 설계”라며 “아연 이온이 단량체의 전자구조를 바꿔 반응성을 높이는 동시에 뭉치게 만드는 메커니즘을 규명한 것이 핵심”이라고 전했다.</p> <p contents-hash="b10777290115fbf03ba82f439c7f41c652ea9e12ea751c4d2f6b443719cf8e96" dmcf-pid="Qxvm4jZvOA" dmcf-ptype="general">박수진 교수는 “안전성과 비용 경쟁력이 중요한 수계 아연 전지의 실용화를 앞당기기를 바란다”라며 “다양한 단량체에 적용하고 다른 수계 금속 전지로도 확장할 수 있을 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="77418a1b4ae84f21627bd9fcc8aa36d396b06083375ded326cd0309554593376" dmcf-pid="xMTs8A5Twj" dmcf-ptype="general">한편, 과학기술정보통신부 글로벌영커넥트, ERC, 나노 및 소재기술개발사업, 우수신진연구사업과 한국도레이과학진흥재단 지원으로 수행된 이번 연구는 최근 소재 분야 국제 학술지 중 하나인 '스몰(Small)'에 게재됐다.</p> <p contents-hash="6510fed691bdbf6bfc728898a8374c1e4de9818bbb98e8fa0ad7e26f8275e65f" dmcf-pid="yWQ9lUnQON" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 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