KIST 연구팀, 고성능 금속유기구조체 전극소재 개발

 

아주경제 신희강 기자 = 최근 국내 연구진이 저비용으로 고효율·안정성을 확보할 수 있는 새로운 금속유기구조체(MOF) 전극 소재 개발에 성공했다.

24일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 에너지융합연구단 정경윤 박사팀은 에너지 저장 특성이 우수하면서, 저비용, 우수한 가공성을 지닌 신규 전극 소재를 개발했다.

정 박사팀은 금속유기구조체 소재군의 하나인 프러시안 블루 아날로그(Prussian Blue Analogue)구조를 기반으로, 전기화학적 높은 활성도를 보이고 저가의 소재합성이 가능한 철과 바나듐의 전이금속을 도입했다.

정 박사팀은 철·바나듐 프러시안 블루 아날로그 소재가 기존 동일 군 소재(60 mAhg-1) 대비 150% 이상의 높은 에너지 저장 용량(~100 mAhg-1)을 발현하며 100%에 이르는 높은 충·방전 효율을 나타내는 것을 확인했다.

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정 박사팀은 이번에 개발된 금속유기구조체를 기반으로 소재의 합성 과정 중 도핑 및 복합체 형성을 통하여 전기 및 이온전도도의 제어와 새로운 기능성을 부여하는 연구를 진행 중에 있다. 이는 향후 수계 전해질 기반의 이차전지 상용화 연구에도 매우 유리한 장점이 있을 것으로 전망했다.

정 박사는 "본 연구에서 개발된 철·바나듐 프러시안 블루 금속유기구조체 기반의 전극 소재는 우수한 에너지 저장 용량을 확보할 수 있다"면서 "이와 함께 소재의 우수한 가격 경쟁력, 가공성, 소재 구조 다변화 가능 등의 특성을 보유하고 있어 수계 이차전지 외에도 다양한 차세대 전기화학적 에너지 저장 소자 분야에 있어 폭넓은 활용이 기대된다"고 말했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유 연구사업과 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행됐다. 연구 결과는 에너지 분야의 세계적인 과학 저널인 ‘Advanced Energy Materials’ 12일자 온라인 판에 게재됐다.