도호쿠 대학교와 국립재료과학연구소(NIMS) 연구진은 실온에서 200회 이상 충·방전할 수 있는 마그네슘 이차전지(RMBs)용 비정질 산화물 양극 소재를 성공적으로 개발했습니다. 이 중요한 성과는 풍부한 마그네슘을 활용해 자원 제약 문제를 해결하고 고전압 구동을 가능하게 함으로써 차세대 배터리 기술의 한계를 넓히고 있습니다.
마그네슘으로 자원 한계 극복
마그네슘은 리튬보다 훨씬 풍부해 에너지 저장 솔루션의 유력한 대안으로, 현재의 리튬이온배터리에 내재한 자원 한계를 극복할 수 있는 길을 제시합니다. 그러나 마그네슘 이온을 안정적으로 수용할 수 있는 효율적이고 안정적인 양극 소재를 개발하는 것은 지금까지 큰 과제였습니다.
향상된 성능을 위한 혁신적 재료 과학
연구팀은 이온 교환 반응과 미세 입자 합성 등의 혁신적인 기법을 활용해, 양극 구조 내 Mg 이온의 이동성을 크게 높이는 새로운 소재를 만들었습니다. 이 새로운 비정질 산화물 양극은 고성능 전해질과 마그네슘 금속 음극과 결합했을 때 눈에 띄는 성능 향상을 보여주었습니다.
8배의 수명과 높은 용량 유지율
이 새로운 배터리 시스템은 기존 RMBs에 비해 충·방전 사이클 수명이 8배 이상 향상되었습니다. 특히 200회 이상의 사이클 후에도 용량의 75%를 유지해 뛰어난 안정성과 장수명을 입증했습니다. 이 돌파구는 휴대용 전자기기부터 대규모 에너지 저장에 이르기까지 다양한 분야에 영향을 미칠, 고성능 자원 독립형 이차전지의 실용화를 향한 중요한 진전을 의미합니다.
