한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 정경윤 단장팀은 소금 성분인 염화나트륨(NaCl)을 나트륨이온 이차전지 전극 소재로 쓸 수 있는 가능성을 확인했다고 밝혔다.

나트륨이온전지는 현재 '차세대 전지 후보' 중 하나로 연구되고 있는 전지다. 소형 전자기기, 전기자동차 등에 널리 쓰는 리튬이온전지와 구조가 유사하면서도 비싼 리튬 대신 소금의 주요 원소인 나트륨을 쓰기 때문에 원료 가격이 저렴해 경제성이 뛰어날 것으로 기대된다.

▲ 나트륨이온전지를 분해한 모습.

나트륨이온전지를 개발·상용화하려면 전지 내에서 전기화학 반응에 참여하는 양극(+)과 음극(-)을 값싸고 안정적인 소재를 이용해 개발하는 것이 중요하다.

7일 KIST 연구진은 이 연구에서 전기화학적 반응을 이용해 염화나트륨을 양극 소재에 적합한 구조로 만들었다고 설명했다.

염화나트륨은 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있는 친숙한 물질이지만, 자연에 존재하는 염화나트륨인 소금은 나트륨이온이 이동하기 어려운 구조여서 지금까지 이차전지의 전극 소재로 사용되지 못했다.

정 단장은 "전기화학적 활성화 반응을 이용해 염화나트륨의 구조를 바꿨다"며 "염화이온을 나트륨이온이 감싸고 있는 구조가 되면 전극으로 사용할 수 있다"고 말했다.

연구진에 따르면 전극 소재는 나트륨이온이 소재 내외로 원활하게 이동할 수 있어야 하지만 염화나트륨은 나트륨이온이 이동하기 어려운 구조로 돼 있다. 연구진은 이 연구에서 염화나트륨을 특별한 전기화학적 공정을 통해 나트륨이온이 쉽게 이동할 수 있도록 구조를 바꿔 전극 소재로 활용할 수 있는 가능성을 확인한 것이다.

연구진은 2017년에는 나트륨전지의 음극 소재로 많이 쓰는 플루오린화주석(SnF₂)에 전기 전도도가 높은 물질인 아세틸렌 블랙을 섞어 새 음극재를 개발한 바 있다.

정 단장은 "해외 소재에 대한 의존성을 낮추고 경제성을 확보할 수 있는 전력저장용 이차전지의 개발 가능성을 한층 높였다"고 연구 의의를 밝혔다.

이 연구 결과는 '미국화학회 에너지 레터스'(ACS Energy Letters·온라인 7월 11일자)에 실렸다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

<저작권자 © 전파신문, 무단 전재 및 재배포 금지>