이차전지 및 가스센서 시스템 적용
27일 경북대에 따르면 경기대와 차세대융합기술연구원과 공동연구로 고성능 수계 아연이온전지와 반도체 저항식 가스 센서에 적용 가능한 새로운 나노섬유형 유·무기 복합소재(E-SVNF)를 개발했다.
차세대 이차전지로 주목받고 있는 수계 전해질 기반 아연이온전지는 기존 유기계 전해질 기반 리튬이온전지보다 폭발 위험이 적고 물을 전해질로 사용해 이온 전도도가 높아 빠른 충전이 가능하다.
하지만 아연이온전지 양극소재로 쓰이는 바나듐 산화물은 전기전도도가 낮고 충방전 과정에서 결정구조 붕괴로 인해 수명이 짧다.
반도체 저항식 가스 센서는 높은 감응도, 빠른 감응속도, 대량 생산 가능성 등 많은 장점이 있으나 수백도 씨(℃) 내외의 고온에서 작동 가능해 히터에 의한 열 공급이 필수적이며 타깃 유해가스를 선택적으로 검출하기 어려운 단점이 있다.
이번 개발한 복합소재(E-SVNF)를 수계 아연이온전지 양극재 소재로 적용한 결과, 전류밀도 15A/g에서 192.13mAh/g의 용량을 달성했다. 또 3000회의 충방전 이후에도 초기 용량의 83%를 유지하는 등 높은 율속 특성과 충방전 안정성을 확인했다.
이와 함께 복합소재를 센싱 물질로 적용한 가스 센서는 히터 없이도 상온에서 암모니아 가스에 대한 높은 반응성과 선택적 가스 검출 능력을 보여줬다.
최명식 교수는 "고성능 이차전지와 상온 가스 센서의 통합 시스템 구축을 통해 고성능 휴대용 가스 센서의 상용화에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.
연구 결과는 온라인으로 다학제 공학 분야 1위 학술지인 ‘컴포지트 파트B-엔지니어링 저널’에 발표됐다. 오프라인은 4월호에 게재될 예정이다.
서상진 기자
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