광주과학기술원(GIST)이 최근 신소재공학부 유승준 교수 연구팀을 통해 폭발과 화재 위험을 제거한 ‘무흐름 아연-브롬 전지’를 개발했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 해당 전지가 유기 용매를 물로 대체하면서 수계 전해질을 이용하기에 발화의 위험이 없다고 밝혔다.

유기 용매란 유기화합물을 녹일 수 있는 액체를 의미하며, 대표적으로는 아세톤이나 휘발유, 벤젠 등이 존재한다.

이러한 용매는 전기 전달 효율을 높여주는데, 반면 독성과 휘발성이 강하고 화재에 취약하다는 단점이 존재한다.

이에 연구팀은 기존에 사용하던 전지 중 높은 전압과 에너지 밀도를 가지고 있는 아연-브롬 전지를 주목했다.

이번에 개발된 무흐름 아연-브롬 전지는 기존 전지의 핵심 소재였던 전해질 저장소와 펌프를 제거하고 구조를 단순화해 셀 구조로 재구성했다.

무흐름 아연-브롬 전지의 내부 구조도 [GIST 제공]

특히 기존 유기용매 대신 수계 전해질을 적용함으로써 기존의 효율은 유지하고 가격 경쟁력은 높였다.

연구팀은 새로 개발한 전지가 대량의 전자를 담을 수 있는 297mAh/g(그램 당 밀리암페어 아워) 규격을 가지고 있으며, 1만 사이클 이상 충·방전 실험에도 성능을 안정적으로 유지했다고 밝혔다.

GIST 유승준 교수는 “이번 전지는 기존 수계 전해질의 장점인 친환경·저비용·화재 안전을 유지하면서 낮은 효율성이라는 단점은 보완했다”라고 강조했다.

이어 "향후 다양한 금속 전극 기반 전지에 전해질로 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 저널 '에너지 스토리지 머티리얼즈'에 지난 12일 온라인 게재됐다.