(윗줄 왼쪽부터 국민대 홍승현 교수, 국민대 차필령 교수, 한양대 홍진표 교수. 아랫줄 왼쪽부터 국민대 김예원 석사과정생, 국민대 김대현 석사과정생, 고려대 김근우 박사) 

 

국민대학교 신소재공학부 홍승현 교수 연구팀이 차세대 친환경 에너지 저장장치로 주목받는 수계 아연 이온전지의 안정성과 수명을 획기적으로 개선한 결정면 제어 기반 아연 금속 전극을 개발했다. 이번 연구는 에너지 소재 분야의 세계적 권위 학술지 ‘Advanced Energy materials’ (IF 26.0, JCR 상위 2.5%)에 2025년 10월 게재됐다.연구팀은 기존 아연박(Zn foil)  기반 전극의 낮은 에너지 밀도와 충•방전 과정에서의 구조적 변형으로 일부 전극이 비활성화되는 문제에 주목했다. 이를 극복하기 위해 아연 금속 분말을 도입했으나, 넓은 표면적과 무작위 결정 방향으로 인해 수소 발생 반응과 비균일한 아연 성장이 가속되는 한계가 있었다.

 

홍 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 Trifluoroacetic acid(TFA)를 이용한 방향석 식각 기술을 아연 분말 전극에 도입, 아연 표면의 고에너지 결정면을 선택적으로 제거하고 안정한 (002)면을 노출시키는 데 성공했다.

 

(아연분말 전극 개략도)

 

그 결과, 계단형 구조를 가진 TFA 처리 아연 전극(TFA@ZnMP)은 전류 분포를 균일하게 유지하며 수소 발생과 부식 반응을 동시에 억제해 탁월한 계면 안정성을 확보했다. 특히 대칭 셀에서 장시간 안정적인 구동 특성을 보였으며, V2O5 양극과 결합한 파우치셀에서도 우수한 용량 유지 특성을 확인했다.

김예원 국민대 석사과정생은 “이번 연구를 통해 수계 아연이온전지의 전극 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 기술을 개발하게 되어 매우 뜻깊다”며, “앞으로도 고안정·고효율 전극 구조 설계를 통해 친환경 배터리 연구 발전에 기여하고 싶다”고 전했다.이번 연구는 국민대 (총장 정승렬) 홍승현, 차필령 교수팀 및 한양대 홍진표 교수팀이 연구에 참여했고 김예원 국민대 석사과정생 주도로 진행됐다.