DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 교수팀이 이차전지의 문제점을 해결할 새로운 전극 촉매 핵심 기술 개발에 성공했다.

기존의 리튬공기전지가 갖던 단점들을 해결할 수 있는 원천기술로 향후 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대되고 있다.

리튬공기전지는 기존의 리튬이온전지보다 에너지밀도가 3~5배 이상 높고 무게가 가볍지만 수명이 짧고 효율이 좋지 않은 단점을 가지고 있다. 충전에 쓰이는 일반적인 촉매인 백금이나 산화이리듐도 내구성이 낮고 가격이 비싸, 이차전지 상용화에 큰 걸림돌이었다.

샨무감 교수팀은 전지를 충전하는데 필요한 촉매에 대한 연구를 진행, 이차전지의 효율과 용량을 개선했다.

리튬공기전지의 양극과 음극에 전류를 원활하게 흐르도록 도와주는 촉매로 황화니켈코발트(NiCo2S4)를 활용한 것이다.

촉매를 사용하지 않았을 때보다 리튬공기전지의 방전 시 생성되는 리튬과산화물(Li2O2)를 효과적으로 분해하도록 했다.

충전 시 필요한 과전압을 최종적으로 감소시켜 전지의 충전 효율과 용량을 개선하는 데에도 긍정적인 영향을 줬다. 또한 리튬공기전지가 갖는 그래핀 구조 표면에 황화니켈코발트(NiCo2S4)로 코팅해 전지 수명도 개선했다.

전지 수명 개선은 전지가 활발히 작동하는 동안 전극 표면에서 발생하는 부가적인 화학반응을 막는데 달려있다.

이를 위해 샨무감 교수팀은 황이 첨가된 리튬공기전지의 그래핀 표면에 황화니켈코발트(NiCo2S4)로 코팅시킨 새로운 전극을 개발했다.

전지 수명을 낮추고 방전을 유도하는 물질과의 직접 접촉을 차단하는데 성공한 것이다.

샨무감 교수는 “다양한 산업분야에서의 활용이 기대되는 리튬공기전지의 상용화를 앞당겼다는데 큰 의의가 있다”며 “최종 상용화를 위해 연구를 계속해 나갈 예정이다”고 말했다.

한편 이번 연구는 2019년 과학기술정보통신부 대구경북과학기술원 연구운영비 지원을 통해 진행됐다.

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