소금으로 배터리 만든다…저렴한 배터리 개발 가능성

KIST, 바닷물에 풍부한 소금 이용해 나트륨 이차전지 전극으로 활용

소금을 적용한 나트륨 이차전지의 모식도

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 에너지저장연구단 정경윤 박사팀이 바닷물 속에 풍부하게 존재하는 소금의 주요 구성성분인 염화나트륨을 기반으로 하는 나트륨이온 이차전지용 전극 재료를 개발하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

전기화학적인 에너지저장 기술인 배터리는 소형 전자기기, 전기자동차, 대규모 전력저장 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히 대규모 전력저장 장치는 배터리의 가격 및 경제성이 매우 중요한 요소로 작용을 한다. 기존의 리튬이온 이차전지는 우수한 성능을 갖고 있지만 리튬 및 코발트 등의 원재료는 특정 지역에서만 구할 수 있을 뿐만 아니라 날이 갈수록 가격이 비싸지고 있어 세계 각지에서 리튬을 대체할 배터리를 개발하기 위해 노력하고 있다.

나트륨이온 이차전지는 리튬이온 이차전지의 원재료 수급 및 가격 문제를 해결할 수 있는 강력한 후보로 떠오르고 있다. 실제로는 대규모 에너지저장장치에 적용될 수 있다. 다만 나트륨이온 이차전지의 개발을 위해서는 배터리 내에서 실제 전기화학 반응에 참여하는 양극 및 음극 소재의 개발이 가장 중요하다.

연구진은 소금의 주요성분인 염화나트륨을 특별한 전기화학적 공정을 통해 전극 소재에 적합한 구조로 만들었다. 이 공정을 통한 염화나트륨은 나트륨이온이 쉽게 이동할 수 있는 빈자리를 갖게 돼 나트륨 이차전지의 전극으로 사용될 수 있게 됐다. 기본 상태에서 이차전지 전극 소재로써 활성이 높지 않은 염화나트륨 화합물을 전기화학적으로 활성화하는 방법을 개발해 이를 이차전지 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 제시한 것이다.

정경윤 박사는 "이번 성과는 바닷물 속에 풍부한 소금을 이차전지 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 열어 해외 소재에 대한 의존성을 획기적으로 낮출 수 있고 경제성을 확보할 수 있는 전력저장용 이차전지의 개발 가능성을 한층 높인 것"이라고 설명했다.