▲ 마그네슘 금속 화학적 활성화 공정을 개발한 KIST 이민아 박사 연구팀 왼쪽부터 전승윤 학생연구원, 이민아 박사, 전아리 학생연구원

KIST(이민아 연구팀)은 에너지저장시스템(ESS)에 적합한 일반 전해질 기반의 저비용, 고에너지밀도 마그네슘 배터리의 상용화 가능성을 높이는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(원장 윤석진)은 부식성 없는 일반 전해질 활용으로 마그네슘 이차전지 상용화 걸림돌을 제거했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 전지 조립 전에 음극으로 활용할 마그네슘 금속을 반응성 알킬 할라이드(Reactive alkyl halide) 용액에 담그는 간단한 공정으로 마그네슘 표면에 마그네슘 알킬 할라이드 올리고머 기반의 새로운 조성을 가지는 인공 보호막을 합성했다.

여기에 특정 반응 용매를 선택하면 마그네슘 표면에 나노구조가 함께 형성되어 마그네슘 충·방전이 촉진되는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 전해질과의 원치 않는 반응을 억제하고, 나노구조화를 통해 반응 면적을 극대화해 높은 효율의 마그네슘 충·방전 유도에 성공했다.

개발된 기술을 적용하면 부식성 첨가제가 없는 일반적인 전해질에서 마그네슘 금속을 충·방전 할 때 2V 이상이던 과전압을 0.2V 미만으로 낮출 수 있으며, 10% 미만이던 쿨롱 효율을 99.5% 이상으로 끌어올릴 수 있다.

연구팀은 990회 이상 안정적인 마그네슘 금속의 충·방전을 구현해 대량생산이 가능한 일반적인 전해질에서도 마그네슘 이차전지가 안정적으로 구동됨을 확인했다.

KIST는 “이번 연구성과는 마그네슘 금속 표면에 계면층 형성을 원천 차단하는 부식성 전해질을 사용하던 기존 마그네슘 이차전지 연구에 새로운 방향성을 제시한 것”이라며, “에너지 저장시스템(ESS)에 적합한 일반 전해질 기반의 저비용, 고에너지밀도 마그네슘 이차전지의 상용화 가능성을 높일 것”이라고 밝혔다.