리튬이온보다 용량 2배 더 커
대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학전공 홍승태 교수 연구팀이 차세대 이차전지로 각광받는 칼슘이온전지용 양극소재인 ‘NaV2(PO4)3’를 개발했다고 24일 밝혔다. 기존에 사용되는 리튬이온전지의 용량과 성능을 개선한 칼슘이온전지의 상용화가 앞당겨질 것으로 기대된다.
DGIST에 따르면 리튬이온전지는 모바일 기기나 전기차 등 다양한 분야에 적용되는 대표적인 이차전지지만, 구현 가능한 에너지 밀도가 한계에 근접한 상황이다. 핵심소재인 리튬, 코발트 등 매장지역이 한정적이어서 가격도 상승하고 있다.
리튬이온전지를 대체하기 위해 칼슘이온을 이용한 이차전지 연구가 주목받는다. 이차전지는 이온이 전자와 함께 양극과 음극을 이동하면서 충전과 방전이 일어난다. 이 때 이동하는 전자의 수와 양극소재의 특성에 따라 배터리 용량과 전압이 결정되는데, 리튬은 이온당 한 개의 전자가 같이 이동하지만 칼슘은 이온당 두 개의 전자가 이동 가능한 2가 양이온이다. 이에 따라 이론상 리튬이온전지보다 2배의 용량이 가능하며 더 높은 에너지밀도를 구현할 수 있다.
DGIST 홍승태 교수 연구팀은 칼슘이온의 특징을 고려해 높은 구조적 안정성을 가진 나시콘 구조(NASICON) 기반의 양극소재인 NaV2(PO4)3를 개발했다.
강나리기자