내에서 일어나는 레독스 반응(산화-환원 반응)을 활용하여 추가적인
전하를 저장할 수 있도록 설계되었으며, 이를 통해 높은 에너지 밀도
와 빠른 반응 속도를 동시에 제공하는 혁신적인 기술로 평가받고 있
다.
∘ 특히 브롬 기반 레독스 시스템*은 전자를 쉽게 받아들이는 성질(높은
환원 전위)과 브롬이 전해질에 잘 녹는 특성(우수한 용해도) 덕분에
유망한 기술로 주목받았다. 하지만 충전 과정에서 생성된 폴리브로마
이드가 전지 내부에서 예상치 못한 방향으로 이동하는 문제(교차확산
문제)로 인해 자가 방전이 발생하고, 충·방전 효율(쿨롱 효율*)이 낮
아지는 단점이 있다. 또한, 기존 전해질은 화학적으로 불안정하고 가
연성이 있어 실용화에 어려움을 겪어왔다.
* 브롬 기반 레독스 시스템(Bromine-Based Redox System): 브롬(Br₂)과 브롬
이온(Br⁻) 간의 산화·환원 반응을 활용하는 에너지 저장 기술이다.
* 쿨롱 효율(Coulombic Efficiency, CE): 배터리가 충전된 전하량 대비 실제로 방
전할 수 있는 전하량의 비율을 나타내는 지표로서 배터리가 얼마나 효율적으로
충전과 방전을 수행하는지를 보여 준다.
□ 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 테트라부틸암모늄 브로마이드
(TBAB)와 에틸렌글리콜(EG)을 조합하여 물이 포함된 ‘심층 공융 용매
(HDES)’ 전해질*을 개발했다.
∘ TBAB의 소수성(hydrophobic, 물과 잘 섞이지 않는 성질)을 활용하여
브롬 기반 레독스 시스템의 전기화학적 성능을 향상시키고, 자가 방전
을 억제*하는 데 성공했다.
* 심층 공융 용매(HDES, Hydrophobic Deep Eutectic Solvent): 특정한 두 가지
이상의 물질을 섞었을 때, 원래보다 낮은 온도에서 녹아 액체가 되는 용매이다.
특히 물과 잘 섞이지 않는 특성(소수성)이 있다.
* 테트라부틸 암모늄(TBA⁺) 이온은 음극에서 전극 표면에 소수성 층을 형성하여
물과의 직접적인 접촉을 차단하고, 양극에서는 폴리브로마이드와 착화합물을 형