한국과학기술연구원(KIST)은 화재 위험이 없는 에너지저장장치(ESS)로 연구되고 있는 '바나듐 레독스 흐름전지'(VRFB)의 효율을 높일 수 있는 전해질막을 개발했다고 17일 밝혔다. 바나듐 레독스 흐름전지는 물 기반의 바나듐 전해액이 산화-환원 반응에서 일으키는 전위차로 충·방전하는 배터리로 수명이 평균 20년 이상으로 길면서도 화재 위험이 없어 리튬이온전지 ESS의 대안으로 주목받고 있다.
그러나 VRFB는 현재 상용화된 불소계 전해질막을 쓰면 전지가 다소 빠르게 자가 방전되는 단점이 있다.
전해질막을 두껍게 만들면 방전 문제는 해결할 수는 있지만, 이온전달 저항도 함께 증가해 전압 효율이 떨어진다. KIST 연구진은 이를 해결하기 위해 불소계 전해질막을 대체할 수 있는 고분자 전해질막을 개발했다.
다공성 담지체 위에 고분자물질인 폴리벤즈이미다졸(PBI)을 4㎛(마이크로미터) 두께로 코팅하는 방식으로 PBI 고분자막을 제작했다.
새로 만든 PBI 고분자막은 200회 이상 충전과 방전을 거듭해도 기존 불소계 상용막보다 안정적인 성능을 유지하는 것으로 확인됐다.
디억 헨켄스마이어 KIST 책임연구원은 "자체 테스트에서 기존 상용 분리막이 적용된 장치는 10.7시간 뒤 방전됐고 PBI 막 적용 장치는 방전까지 16.4시간이 걸렸다"면서 "고효율의 에너지 저장시스템(ESS)을 개발하는 데 도움이 되기를 바란다"고 말했다.
이 연구 결과는 '저널 오브 멤브레인 사이언스'(Journal of Membrane Science·온라인판 8월 1일 자)에 실렸다.