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나트륨이온 이차전지는 기존 전지보다 40% 저렴해 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 무겁고 커서 리튬이온전지에 널리 사용되는 흑연과 실리콘 소재에 이온을 안정적으로 저장할 수 없어 새로운 고용량의 음극 소재 개발이 필요했다.
연구팀은 대용량 음극 소재 후보로 주목받는 금속 황화물 소재인 이황화 몰리브덴 소재를 활용했다. 이황화 몰리브덴은 많은 전기를 저장하지만, 전기 저항이 크고 전지가 동작할 때 발생하는 소재가 구조적으로 불안정했다.
전기화학 특성평가 결과, 코팅층이 없는 이황화 몰리브덴 소재보다 2배 이상 많은 전기를 안정적으로 저장했다. 5분 이내의 빠른 충·방전을 200회 반복해도 용량을 그대로 유지했다.
김상옥 박사는 “나노·코팅층 표면 안정화 기술을 통해 이황화 몰리브덴 소재의 문제점이었던 높은 전기 저항과 구조적 불안정성 문제를해결했다”며 “이 기술로 전극 소재 생산 공정비용을 줄이면 대용량 전력저장장치용 나트륨 이온전지의 상용화를 앞당길 수 있다”고 말했다.
연구결과는 나노기술 분야 국제 학술지 ‘ACS Nano’ 최신 호에 게재됐다.