국립공주대학교는 이동경 기계자동차공학부 교수 연구팀이 나노초 레이저를 활용해 아연 금속 전극에 3차원 미세 홀 구조를 형성하고 수계 아연전지의 수명을 대폭 연장한 연구 결과를 JCR 상위 9.6% 수준의 SCI(E) 국제학술지에 게재했다고 2일 밝혔다.
논문(논문명: Geometry-Regulated Electrode-Wide Nucleation Patterns in Aqueous Zinc Anodes)은 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 출판됐다.
연구팀은 상용 아연 포일에 레이저로 주기적인 미세 홀을 형성하고, 홀 가장자리에서 아연이 우선 석출되는 현상에 주목했다. 이에 따라 홀 개구율(HOR, Hole Opening Ratio)을 전극 전체의 핵생성 밀도를 제어하는 핵심 인자로 정립했다.
실험 결과 HOR 9% 조건(L9)에서 전극 전반에 균일한 아연 석출이 유도되며 국부적인 성장과 응집 현상이 억제됐다. 이를 적용한 대칭전지는 0.5 mA/cm² 조건에서 3400시간 이상 안정적으로 구동했으며, 전전지 평가에서도 2 A/g 조건으로 1000회 이상 충·방전 성능을 유지했다.
이 교수는 "이종 소재나 코팅 없이 레이저 구조의 기하학적 형상만으로 아연의 핵생성과 성장을 제어했다는 데 의미가 있다"며 "향후 대면적·고속 레이저 패터닝 기술과 연계해 다양한 금속 전지의 장수명 전극 제조 기술로 확장하고 충남 주축산업인 탄소저감 자동차부품 분야에도 기여하겠다"고 말했다.