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수계 아연 전지는 물 기반 전해질을 사용해 안전하고 친환경적인 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 그러나 실제 구동 과정에서는 아연 음극 부식과 덴드라이트로 인해 전지 수명이 짧아지고 충·방전 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 이를 개선하기 위한 다양한 첨가제 연구가 진행 중이지만 대부분 독성이 있거나 환경 오염의 부담이 큰 상황이다.
연구팀은 문제 해결을 위해 피부 보습제 성분으로 알려진 친환경 물질 판테놀을 전해질에 적용했다. 판테놀은 아연 이온의 이동을 조절해 부식과 수소 발생을 억제하고, 균일한 아연 증착을 유도해 덴드라이트 성장을 막는다. 특히 아연 이온과 결합해 형성된 복합체가 전지 반응을 안정시켜 충·방전 과정에서도 일정한 성능을 유지하도록 돕는다.
연구팀의 실험 결과 판테놀 기반 전해질은 아연 표면에 균일하고 안정적인 보호막을 형성, 전지의 수명과 안정성을 높이는 것으로 나타났다. 아울러 판테놀 덕분에 아연이 얇고 고르게 증착돼 전기도금 음극 제조 공정에도 활용될 수 있음을 입증했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 개인기초연구사업 등의 지원을 받아 수행했다. 유승호 고려대 교수는 “수계 아연 전지의 상용화를 위해서는 친환경성과 성능을 모두 만족시키는 전해질 개발이 핵심”이라며 “이번 연구는 인체에 무해한 물질로 아연 전지의 수명과 안정성을 동시에 높인 것으로 차세대 친환경 전지 기술의 기반을 마련했다고 볼 수 있다”고 평가했다.
