전기차 수요가 높아지면서 이차전지 원료인 리튬(Li) 가격이 오르고 있다. 반면에 소듐(Na)은 손쉽게 구할 수 있어 리튬 대비 가격경쟁력이 높고, 리튬과 유사한 충·방전 메커니즘을 가진다.

경희대학교(총장 한균태) 기계공학과 김두호 교수 연구팀이 고려대학교 화학생명공학과 유승호 교수 연구팀과 공동연구를 진행해, 리튬 이온 배터리 대비 소듐의 충전중 극심한 구조 변화 문제를 해결할 실마리를 제시했다. 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘Advanced Science(IF=17.521)’에 지난 2월 공개됐다.

연구팀 권도형 학생은 “소듐 이온의 확산특성이 감소해 급속충전이 어렵다는 단점이 존재한다. 이를 해결하기 위해 티타늄 금속을 도핑했다”고 설명했다.

김두호 교수는 “소듐 이온 배터리는 고전압 영역에서 삼각기둥 구조에서 팔면체 구조로 변하는데 티타늄이 도핑된 소듐 이온 배터리는 도핑한 티타늄이 산소와 강하게 결합해 다른 전이금속층과 강한 반발력을 가져 구조 변화가 관찰되지 않았다”고 설명했다.

연구팀은 소듐 이온 배터리의 구조 변화를 막는 현상을 잠재적 기둥 효과(Potential Pillar Effect)로 명명했다.

연구팀은 소듐 이온 배터리는 수명 특성이 짧고, 고전압에서 충전효율이 급감하는 단점이 있는데 티타늄 도핑을 통해 문제해결에 기여할 수 있으며, 티타늄은 소듐과 같이 지각 매장량이 풍부하면서도 독성이 적어 가격경쟁력도 높다고 설명했다.

베타뉴스 강규수 기자 ()
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