KIST, 상온 작동하는 액상 ‘금속-공기전지 음극재’ 개발

섬유처럼 신축성 있고 세탁까지 가능한 웨어러블용 ‘섬유전지’가 국내 연구진에 의해 셰계 최초로 개발됐다. KIST 에너지저장연구단 이중기․우재영․김지영 박사팀은 세계 최초로 상온에서 액체 상태로 존재하는 갈륨(Ga)과 인듐(In) 공융화합물을 사용해 이차전지를 대체할 ‘금속-공기전지’(air-cell)의 음극재를 개발했다고 26일 밝혔다. 

 

‘금속-공기전지’는 양극에 산소를 사용한 차세대 이차전지로 가볍고 에너지 밀도가 높다. 그러나 유연성을 지닌 대부분의 금속공기전극은 얇은 와이어나 시트 형태이거나 스프링 구조를 갖거나 신축성 있는 기재 사이에 단위 전지셀을 배치한 형태다. 또 기재표면에 전극 층을 코팅해 여러 개의 기재들을 옷감 직물구조처럼 엮거나 꼬아서 섬유처럼 유연성과 신축성을 확보하도록 고안했지만 한계가 있었다.

 

이에 연구진은 기존 알루미늄과 아연에 기반 한 공기전지보다 에너지밀도가 높고 수축복원력과 구부림이 뛰어난 웨어러블용 전기저장장치 ‘공융액체 금속-공기전지’ 기술을 개발했다.

 

갈륨(Ga)과 인듐(In)으로 된 공융액체 ‘금속-공기전지’는 섬유실처럼 생겼다. 1mm 이하로 구부릴 수도 있어서 옷처럼 입고 다니는 웨어러블 전지재료로 제격이다. 게다가 알루미늄이나 아연에 비해 성능이 2~3배 향상됐다. 리튬전지보다 폭발위험도 적을 뿐만 아니라 대량생산 공정에도 용이하다.

이중기 KIST 박사는 “이 전지는 4차 산업혁명용 웨어러블용 에너지저장시스템에 새로운 해법을 제시할 것”으로 기대했다.

 

과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구사업 및 해외우수신진연구자 지원사업으로 수행된 이번 연구결과는 화학·물리 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’(Advanced Energy Materials) 3월 13일 온라인에 실렸다.

*학술명 : Soft, Highly Elastic, and Discharge-Current-Controllable Eutectic Gallium–Indium Liquid Metal–Air Battery Operated at Room Temperature

(출처: 2018-03-27,TIN뉴스 http://www.tinnews.co.kr/sub_read.html?uid=14832§ion=sc17§ion2=etc)