해질을 개발해 고용량‧고출력의 레독스 전지를 구현하는데 성공했다.
∘ 고출력이 가능한 슈퍼커패시터*에 2차전지의 ‘산화-환원’의 에너지
저장‧방출 메커니즘을 더해 용량을 극대화한 하이브리드 전지다.
* 레독스 활성 유기분자: 다양한 합성법과 분자 구조 디자인을 통해 용해도나 전기화학적
레독스 전위를 조절할 수 있어, 높은 에너지 저장이 가능한 활성물질이다.
* 슈퍼커패시터: 에너지를 저장한 뒤 필요할 때 순간적으로 고출력으로 전기를 공급하는 에
너지저장장치로, 에너지 저장능력은 낮지만 순간 출력능력은 강하다.
□ 연구팀이 만든 ‘하이드로트로프 지지전해질’*을 이용하면 레독스 전
지에 사용되는 유기분자의 용해도가 기존보다 6배 수준으로 대폭 향상
되어 고용량 레독스 전지 개발이 가능해진다.
∘ 레독스 전지와 같은 전기화학 기반 ESS의 에너지 용량을 높이려면 고
농도의 활성물질이 전해액에 용해될 수 있어야 한다. 그러나 활성물질
자체의 용해도가 낮거나, 이온전도도를 높이려고 지지전해질을 추가하
면 용해도가 저하되는 문제점이 있었다.
∘ 연구팀은 물 분자와 쉽게 결합하지 않는 물질을 물에 잘 녹게 하는
‘하이드로트로프’ 개념에 착안해, 하이드로트로프 구조를 가지면서 지
지전해질로 작용하는 분자를 개발했다. 이 지지전해질로 활성물질의 용
해도와 이온전도도를 동시에 향상시킬 수 있게 됐다.
* 하이드로트로프(Hydrotrope): 물과 기름에 모두 친화적인 ‘양친성’을 가지는 저분자량 물질
로, 기존의 계면활성제와는 달리 비정형의 나노구조를 통해 물에 잘 녹지 않는 물질의 수
계 용해도를 향상시키는 것으로 알려진 분자구조를 총칭한다.
* 지지전해질(Supporting eletrolyte): 전기화학 기반 전지 등에서 용액의 저항을 낮출 목적
으로 용해하는 전해질
□ 또, 연구팀은 이 지지전해질에 최적화된 레독스 활성 유기분자를 고안해
고농도의 전해액에서도 전지가 안정적으로 작동하게 했다.
∘ 고농도(0.5Mol/L) 전해액에서도 활성 유기분자는 안정적으로 작동했다.