[스페셜경제=남하나 기자] 세종대학교(총장 배덕효) 나노신소재공학과 명승택 교수 연구팀이 다양한 분석과 성능 실험 등을 통해 나트륨이온전지용 하드카본 음극재 성능저하 요인을 찾았다.

이에 따라 나트륨이온전지가 최근 사용이 급증하고 있지만,  한정적인 리튬이온전지를 대체할 전망이다.

25일 세종대에 따르면 명승택 교수 연구팀이 나트륨이온전지의 하드카본 입자 내 빈공간에서 성능저하에 원인이 되는 반응이 나타나며, 충방전시 표면에 절연층의 형성이 전지 성능을 감소하다는 점을 밝혔다.

명승택 교수는 “리튬이온전지는 휴대용 모바일 기기, 전기자동차 등으로 수요가 폭등하고 있지만, 자원이 한정적이다. 우리의 경우 이를 100% 수입에 의존하고 있다. 이 같은 자원 불균형으로 경제, 정치 상황에 따라 리튬 공급이 크게 영향을 받을 수 있고, 최근 리튬 원자재 가격 변동과 공급 안정성 문제가 부상했다”고 지적했다.

그는 “차세대 전지로 떠오른 나트륨이온전지는 풍부한 자원량과 광범위한 분포 등 경제성과 접근성이 탁월하다. 제조공정도 리튬이온전지와 유사해 기존의 제조 시설을 활용할 수 있는 장점이 있다”고 말했다.

그러면서도 명승택 교수가 “나트륨이온전지는 기존 대부분의 리튬이온전지에서 사용하던 흑연 음극을 적용할 수 없어, 적절한 대체재가 필요하다. 현재 사용하는 나트륨이온전지용 음극은 비정질 소재인 하드카본이다. 하드카본은 흑연보다 우수한 나트륨 저장용량을 가지고 있지만, 고속 충전시 성능이 저하하는 단점이 있다”고 강조했다.

명승택 교수가 “이번에 하드카본 성능저하 요인을 찾았다. 향후 개선한 표면, 전해질 연구 등으로 하드카본의 성능저하를 개선하고 해결책을 제시해 고성능 나트륨이온전지 상용화를 앞당기겠다”고 덧붙였다.

한편, 명승택 교수 연구팀은 이번 연구 결과를 국제 학술지 Advanced Energy Materials에 실었다.