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관리자 | 2023-04-04 16:52:13 | |
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박상윤 교수 연구성과, 세계적 권위 학술지 Advanced Energy Materials (I.F. 29.698) 게재 확정 | |
극한의 건조한 환경에서도 구동 가능한 수계 아연-공기 전지의 고상 전해질 소재 원천기술 확보 | |
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박상윤 교수가 주도한 연구가 2023년 4월 에너지 분야에서 세계적 권위 학술지인 Advanced Energy Materials에 게재가 확정되었다.
수계 고상 전해질 기반의 아연-공기 전지는 대기 중 산소를 연료로 활용하여 높은 이론 용량을 가지고 안정성, 경제성 및 친환경성을 지녀 차세대 웨어러블 휴대용 전자기기의 에너지 저장 장치로써 큰 주목을 받고 있다. 하지만 이러한 고상 전해질 기반 아연공기전지는 액체 전해질에 비해 이온전도도가 현저히 떨어지며 전극과 전해질 사이의 계면 저항이 높아 전기화학 소자 구현에 큰 제약을 가지고 있다. 또한, 개방형 공기극 구조에 의해 전해질 내 수분이 증발하여 전지 수명이 감소하게 되며, 이를 개선하기 위해 상대습도 40% 이상의 환경에서 보습 효과가 큰 소재 개발에 대한 연구가 주로 이루어지고 있으나, 저습 환경에서는 이러한 문제를 본질적으로 해결하기 위해서는 저습 환경에서도 수분을 유지할 뿐만 아니라 대기 중의 수분을 흡수할 수 있는 전해질 개발이 필수적이다.
해당 연구에서는 높은 이온전도도, 보습 및 흡습성을 지니며, 전극-전해질 계면에서의 반응 및 전기적 특성을 개선할 수 있는 반죽 형태의 전해질을 제작할 수 있는 전도성 소재(수산화 칼륨)와 겔화 소재(알긴산 나트륨)의 단순 혼합이라는 매우 간단한 방법을 제시하였고, 이를 활용하여 저습, 저온의 극한 환경에서 높은 성능과 내구성을 지니는 아연-공기 전지를 구동하였다. 이를 통해 제작된 반죽 형태의 고상 전해질은 플렉서블/웨어러블 전자 장치 및 센서와 같은 다양한 연구 분야로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
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