포스텍은 화학과 박문정(사진) 교수와 통합과정 김경욱씨, 김온누리씨 연구팀이 신개념의 고분자 전해질을 개발해 배터리 효율을 높이고 이온성 액체가 누출되는 치명적인 문제점을 해결했다고 밝혔다.
이 연구는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지에 출판됐고, 편집자 선택(editor's choice)에 소개됐다.
신개념의 고전도성 고분자 전해질은 2~3나노미터(㎚) 크기의 이온결정을 기반으로 이 연구팀에 의해 최초로 만들어졌다.
기존의 고분자 전해질 연구에선 이온 2개가 각각 반대방향으로 동시에 움직였는데 이것이 바로 분극현상이다.
이온이 이렇게 반대 반향으로 한꺼번에 움직이게 되면 이온의 속도가 서로 달라 효율도 낮아지고 전극에 가서 축적되면 전압도 낮아지는 문제가 있었다.
연구팀은 단일이온 전도체, 즉 하나의 이온만 움직이는 전해질을 개발해 음이온을 움직이지 못하게 고정하고 양이온만 움직이게 만들어서 이러한 분극현상을 원천적으로 해결했다.
또 단일이온 전도체의 문제 중 하나였던 낮은 이온해리도를 거의 물처럼 높은 수준으로 끌어올렸다.
이온성 액체 기반 고분자 전해질의 고질적인 문제점이었던 이온성 액체 누출이란 치명적인 문제점도 고체상의 이온결정을 형성시킴으로써 해결했다.
박문정 교수는 “이온결정 기반 단일이온전도성 고분자는 심각한 분극현상과 이온성 액체 누출이란 문제점을 동시에 해결했다는 점에서 매우 고무적인 결과”라고 밝혔다.
한편 이 연구는 중견연구, 선도연구센터지원사업, 미래소재디스커버리사업, 글로벌 프론티어사업(멀티스케일 에너지 시스템)의 지원으로 수행됐다.
포항=안창한 기자 changhan@kmib.co.kr
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