광합성 반응 모사한 차세대 이차전지 개발
광합성 반응 모사한 차세대 이차전지 개발
  • 함예솔
  • 승인 2018.07.26 23:40
  • 조회수 892
  • 댓글 0
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전기자동차. 출처: Pixabay
수요 느는 전기자동차. 출처: Pixabay

전기자동차의 수요가 점차 증가하는 지금, 전기자동차의 주행거리를 높여줄 차세대 이차전지가 개발됐습니다. 현재 사용되는 전기자동차에는 리튬이온전지가 사용되는데요. 이는 주행거리가 200~300km 내외에 그쳐 한 번 충전으로는 서울에서 부산까지 가기 어렵다고 합니다.

 

그런데, 류원희 숙명여대 교수와 울산과학기술원 류정기 교수 공동연구팀이 인공광합성 촉매를 적용해 리튬공기전지용 촉매 시스템을 개발했습니다. 

 

리튬공기전지는 리튬이온전지에 비해 에너지밀도가 2~3배 더 높고, 500km 이상 장거리 운행이 가능합니다. 하지만 그동안 리튬공기전지는 자동차가 운행할 때 나오는 생성물로 인해 전지의 수명이 저하되는 한계점을 가지고 있었습니다. 따라서 고효율의 촉매이면서도 전기자동차 대중화를 위해 친환경적인 촉매 개발이 필요했습니다. 

 

광합성 기술 주목


연구팀은 광합성 기술에서 사용되는 물분해 촉매물질에 주목했습니다. 인공광합성 기술에서 물분해 촉매로 주로 사용되는 폴리옥소메탈레이트(Polyoxometalate, POM) 물질을 분산해서 발라 전기화학적인 반응을 촉진시키고 용량과 수명을 크게 향상시켰습니다. 

 

자연광합성을 모사한 리튬공기전지용 고효율 촉매기술개발 모식도. 출처:한국연구재단
자연광합성을 모사한 리튬공기전지용 고효율 촉매기술개발 모식도. 출처: 한국연구재단

폴리옥소메탈레이트에는 코발트가 함유되어 있는데, 리튬공기전지 내부의 전해액에 분산 도포해 전기화학적인 산화-환원 레독스 반응을 촉진시켰습니다. 산화-환원 레독스 반응이란 폴리옥소메탈레이트 내의 코발트가 전해액 계면에서 2가와 3가로 산화와 환원을 거듭하는 반응입니다. 이 반응은 리튬산화물의 형성과 분해를 촉진시키고, 리튬공기전지의 셀 저항을 감소시켜전지의 용량과 수명을 2배가량 향상시킬 수 있습니다. 

 

이번 연구는 물분해 촉매소재를 차세대 전지소재로 적용시킬 수 있는 교두보를 마련했다는 점에서 의미가 큽니다. 리튬공기전지기반의 전기자동차 사용화에 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 이 연구는 ACS 카탈리시스(ACS Catalysis)에 게재됐습니다. 



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