[대전=충청일보 이한영 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 강정구 교수 연구팀이 급속 충전이 가능한 소듐 이온 기반 배터리를 개발했다고 6일 밝혔다.

현재 많이 쓰이는 리튬 이온 기반 배터리는 전압 범위와 에너지 밀도가 높다는 장점이 있지만 발화 위험이 있는 데다 수명이 짧고 충·방전에 시간이 오래 걸린다는 문제가 있다.

소듐 이온 기반 배터리는 안전하고 친환경적이며 가격도 상대적으로 저렴해 리튬 이온을 대체할 차세대 에너지 저장 소자로 떠오르고 있다.

연구팀은 질소가 도핑된 다공성 금속산화물을 이용해 높은 에너지 밀도와 출력을 갖는 소듐 이온 에너지 저장 소자를 구현했다.

이 나노 구조체는 5∼10 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기의 입자들 사이에 수많은 메조 기공(구멍)들로 구성돼 있어 전해질이 기공을 통해 전극 깊숙한 곳까지 침투할 수 있다.

이를 통해 에너지 용량을 높일 뿐만 아니라 충·방전 시간도 줄일 수 있다.

연구팀은 질소가 도핑된 다공성 금속산화물을 음극에, 질소가 도핑된 그래핀(흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 탄소나노물질)을 양극에 각각 적용해 소듐 이온 기반 하이브리드 전지를 개발했다.

기존 소듐 기반 배터리와 같은 수준의 저장 용량을 가지면서도 수십 초 안에 급속 충전이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

상용화되면 전기자동차와 휴대용 전자기기 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

강 교수는 "소듐 기반이기 때문에 저렴하고 활용성이 뛰어나 기존보다 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장 장치의 상용화에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난 달 27일 자에 실렸다.