나트륨 전고체전지 개발…4.5V 구동·화재 위험 낮췄다

자원이 풍부한 나트륨을 기반으로 화재 위험과 비용 부담을 동시에 낮춘 전고체전지 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 류승호 박사 연구팀은 불연성 고체전해질을 적용한 나트륨 전고체전지를 구현했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 전지의 에너지밀도를 높이기 위해 고전압 구동 기술을 개발했다. 기존 리튬이온전지는 액체전해질 특성상 약 4.2V 이상에서 안전성과 수명 저하 문제가 발생한다.

연구진은 결합력이 강한 불소(F)를 고체전해질에 적용해 고전압 환경에서도 안정성을 확보했다. 그 결과 기존 나트륨 전고체전지의 한계로 여겨졌던 4V를 넘어 4.5V까지 안정적 구동을 입증했다.

이번 기술은 고전압에서도 반복 사용이 가능하도록 설계돼 분해와 수명 저하 문제를 줄였다. 동일한 크기에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 기반을 마련했다는 평가다.

개발된 전지는 불연성 구조와 저렴한 나트륨 소재를 바탕으로 대규모 에너지저장장치(ESS) 적용 가능성을 제시했다. 화재 우려로 설치가 제한됐던 발전소와 산업단지 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

나트륨은 특정 국가에 편중되지 않은 풍부한 자원으로, 원가와 공급 안정성 측면에서도 강점이 있다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS Energy Letters’에 게재됐다.