이차전지 단점 해결할 전극 촉매
이차전지 단점 해결할 전극 촉매
  • 함예솔
  • 승인 2020.01.19 16:10
  • 조회수 1070
  • 댓글 0
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요약

 

차세대 이차전지인 리튬공기전지의 효율과 수명을 향상시키는 촉매 관련 핵심 기술을 개발됐습니다. 전지를 충전하는 데 필요한 촉매에 대한 연구를 통해 이차전지의 효율과 용량을 개선하는 데 성공했습니다. 리튬공기전지의 전류 흐름을 원활하게 도와주는 촉매로 황화니켈코발트(NiCo2S4)를 활용했는데요. 이는 충전 시 필요한 과전압을 감소시켜 전지의 충전 효율과 용량을 개선했습니다.

이차전지 문제 해결! 출처: AdobeStock
이차전지 문제 해결! 출처: AdobeStock

차세대 이차전지로 각광받고 있는 리튬공기전지는 기존의 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 3~5배 이상 높고 가벼운데요. 하지만 수명이 짧고 효율이 좋지 않다는 단점이 있는데요. 또한 충전에 쓰이는 일반적인 촉매인 백금이나 산화이리듐도 내구성이 낮고 가격이 비싸 이차전지 상용화에 큰 걸림돌이었습니다. 

 

그런데 기존의 리튬공기전지가 가지던 단점을 해결할 수 있는 기술이 개발됐습니다. 이는 향후 다양한 분야에서 활용이 기대됩니다. 이번 연구는 <Applied Catalysis B: Environmental>에 게재됐습니다. 

 

황화니켈코발트 이용해 충전 효율, 용량, 수명↑

리튬공기전지와 개발 촉매를 적용 했을 때의 전지 충방전 모식도. 출처:DGIST
리튬공기전지와 개발 촉매를 적용했을 때의 전지 충방전 모식도. 출처:DGIST

DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수팀은 전지를 충전하는데 필요한 촉매에 대한 연구를 통해 이차전지의 효율과 용량을 개선하는 데 성공했습니다. 리튬공기전지의 양극(+)과 음극(-)의 전류를 원활하게 흐르도록 도와주는 촉매로써 황화니켈코발트(NiCo2S4)를 활용했는데요. 촉매를 사용하지 않았을 때보다 리튬공기전지의 방전 시 생성되는 리튬과산화물(Li2O2)를 효과적으로 분해하도록 했습니다. 이는 충전 시 필요한 과전압을 최종적으로 감소시켜 전지의 충전 효율과 용량을 개선하는 데에도 긍정적인 영향을 줬습니다. 

 

또한 리튬공기전지가 갖는 그래핀 구조 표면에 황화니켈코발트(NiCo2S4)로 코팅해 전지 수명 개선에도 성공했습니다. 전지 수명의 개선은 전지가 활발히 작동하는 동안 전극 표면에서 발생하는 부가적인 화학 반응을 막는데 달려있는데요. 이를 위해 샨무감 교수팀은 황이 첨가된 리튬공기전지의 그래핀 표면에 황화니켈코발트(NiCo2S4)로 코팅시킨 새로운 전극을 개발했습니다. 이는 전지 수명을 낮추고 방전을 유도하는 물질과의 직접 접촉을 차단하는 데 성공할 수 있었습니다. 

상가라쥬 샨무감 (Sangaraju Shanmugam)교수와 박사과정의 현수연 학생. 출처: DGIST
상가라쥬 샨무감 (Sangaraju Shanmugam)교수와 박사과정의 현수연 학생. 출처: DGIST

이번 연구를 이끈 DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수는 "향후 전기자동차나 로봇 등 다양한 산업 분야에서의 활용이 기대되는 리튬공기전지의 상용화를 앞당겼다는 의의가 있다"며 "이번 연구를 통해 리튬공기전지의 짧은 수명과 용량을 개선하는 원천 기술을 확보할 수 있어 매우 기쁘며 최종 상용화를 위해 연구를 계속해 나갈 예정"이라고 밝혔습니다. 

 


##참고자료##

 

 

 

 

 


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