일본 교토에 위치한 도시샤대(同志社大學)에 따르면 20개 회사와 공동으로 아연과 니켈을 전극으로 사용하는 대용량의 저비용 충전식 배터리를 개발할 계획이다.

이를 위해 2020년 봄에 20개 회사와 컨소시엄을 설립할 예정이다. 이 컨소시엄은 도시샤대 전기화학 마사츠구 모리미츠(Masatsugu Morimitsu) 교수와 다른 연구원들이 개발한 기술을 사용하여 약 3년 만에 실용화했다.

전극용 재료는 충전식 배터리 개발의 핵심이다. 음극에 금속을 사용하면 배터리 용량이 커질 수 있다. 그러나 배터리가 재충전될 때 금속 증착이 음극 금속전극의 나뭇가지처럼 성장하고 양극에 접촉할 수 있어 단락을 야기한다.

이를 방지하기 위해 음극에 탄소가 사용된다. 연구팀은 실험 배터리에서 양극에 니켈과 음극에 아연을 사용해 문제의 원인을 분석했다.

아연산염 이온이 양극과 음극에 고르지 않게 분포되어 있을 때 이러한 현상이 발생된다. 연구팀은 아연산염 이온이 이동하지 않도록 음극으로 사용된 아연판을 처리했다.

7회 충전 후 처리되지 않은 아연판을 음극으로 사용하는 배터리에서 단락이 발생했지만 처리된 아연판을 포함하는 배터리의 전압은 동일한 수준으로 유지됐다.

또한 충전 및 방전 후에도 용량이 감소하지 않았다. 이러한 이차전지는 하이브리드 자동차 및 기타 장치에 사용되는 이차 배터리의 용량을 1.5~2배 이상 확장할 수 있으며 더욱 다양한 분야에 널리 사용될 것으로 전망된다.

▲ Japan-DoshishaUniversity-Battery
▲ 도시샤대(同志社大學)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)