전남대학교 석사과정생팀이 국내 최초로 에너지 밀도가 높으면서 안전성까지 갖춘 고성능 포타슘 금속 전지를 개발했다.

전남대 차세대배터리연구실(신소재공학부 김재국, 황장연 교수 연구팀) 소속 박지민, 정예슬 석사과정생은 포타슘 금속 표면과의 자발적 화학반응을 통해 전기전도 및 이온전도가 매우 높은 물질을 형성시킬 수 있는 새로운 포타슘 황화물 소재를 고안, 합성하는데 성공했다.

연구팀은 그동안 포타슘 금속전지의 약점으로 지적돼 왔던 안정성을 향상시켰다. 또 다양한 전산 모사 기법과 고도 분석을 통해 그 원리·구조를 규명해 내기도 했다.

연구팀이 새로 개발한 소재로 만든 포타슘 금속전지는 급속 충·방전을 거쳐도 최소 500회 이상 안전하게 사용할 수 있는 것으로 나타났다.

포타슘 금속 전지는 고에너지밀도 구현이 가능해 현재 상용화된 리튬이차전지를 대체할 수 있는 차세대 전지로 기대를 모으고 있다. 다만 리튬 금속보다 화학적·전기화학적 반응성이 훨씬 커 안전성에 문제를 야기하는 ‘침상결정’이 만들어지며, 아직 불안정해 전지에 불이 날 수 있다는 한계점이 있었다.

이 연구결과는 전기화학 분야 미국 학술지 ‘ACS Energy Letters’ 1월호에 표지논문으로 게재됐다.

/유연재 기자 yjyou@kwangju.co.kr