연어 DNA로 리튬이온전지 용량 확대

KIST·UNIST 공동연구

KIST-UNIST 공동연구진의 연구결과가 에너지 분야의 세계적 권위지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 최신호에 표지 논문으로 선정됐다. KIST 제공

연어의 DNA를 이차전지 재료에 활용하는 연구결과가 나왔다.

한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구단 정경윤 단장, 장원영 박사 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 이상영 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, 연어의 DNA를 활용해 리튬 과잉 양극 소재(OLO)의 표면을 안정화시켜 고성능 양극 소재를 개발했다고 17일 밝혔다.

UNIST 이상영 교수는 "기존 시도들과는 달리 생명체의 기본 물질인 DNA를 이용해 고성능 전지 소재 개발의 새로운 방향을 소개했다"고 의미를 밝혔다. 리튬 과잉 양극 소재(OLO)는 이론용량이 250㎃h/g으로 기존 상용화 소재 160㎃h/g보다 에너지 저장용량을 50% 이상 상승시킬 수 있다. 하지만 문제는 충·방전 과정에서 리튬이 위치한 금속층이 붕괴되고 부풀어 올라 더 이상 사용할 수 없다.

공동 연구진은 리튬이온과 친화력이 우수한 연어의 DNA를 활용해 소재 붕괴의 원인인 표면 구조를 제어했다. 또 DNA가 수용액 내에서 뭉치는 문제를 해결하기 위해 탄소나노튜브(CNT)와 합성해 균일하게 배열, OLO 표면에 부착해 새 양극 소재를 개발했다.

한편, KIST 연구진은 통합 고도분석법을 통해 OLO 소재의 전기화학적 특성 및 구조 안정성 향상의 메커니즘을 규명했다.

실시간 X-선 분석기법으로 충·방전이 진행되는 과정에서 전극 소재의 구조 붕괴가 억제됨을 확인했다. 또 구조 변화 분석을 통해 배터리가 과열되더라도 안정적이라는 것까지 밝혀냈다.

KIST 정경윤 단장은 "연구 결과를 토대로 기존 상용화 양극 소재를 대체할 신규 소재 개발 연구에 더욱 박차를 가할 것"이라고 포부를 밝혔다.

[e-mail] 김만기 기자