화학뉴스

일본이 2차전지의 용량 및 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 잇따라 개발하고 있다.
Tokyo City University 연구팀은 최근 범용 유기용매인 이황화탄소(Carbon Disulfide)를 출발원료로 탄소와 유황이 1대1로 화학양론적 조성을 보유하는 폴리황화탄소를 합성하는 공법을 정립했다.
해당 공법으로 합성한 폴리황화탄소는 황 단체의 특성을 보유하고 있으면서 황 함유율이 72.7%로 상당히 높은 편이다.
또 π공역구조를 보유하고 있고 레독스 활성, 전자전도성을 갖추고 있어 고용량 LiB(Lithium-ion Battery)의 레독스 도전성 양극재로 활용이 기대된다.
최근 고용량 LiB의 양극재 후보로 황화리튬 등 황계 활성물질이 주목되고 있으나 전해액으로 용출되거나 전자전도성이 결여되는 문제, 물과 반응해 황화수소를 생성하는 문제 등 아직 해결해야 할 과제가 많다.
하지만, Tokyo City University가 개발한 폴리황화탄소는 화학적 안정성이 뛰어나며 실증실험에서 현재 주류를 이루고 있는 코발트산 리튬 양극 활물질보다 전기용량이 약 10배 많은 것으로 확인됐다.
Tokyo City University 연구팀은 배터리 생산기업 등과 함께 LiB용 양극재 뿐만 아니라 산업용 축전지 NAS(나트륨황) 배터리 용도로 5년 안에 상업화할 계획이다.
Tokyo University of Science 연구팀은 리튬을 잇는 차세대 고용량 2차전지 실현을 위해 마그네슘 2차전지 양극재 소재를 제작하는데 성공했다.
마그네슘은 이론상으로 양극의 용량을 리튬에 비해 1.5배 늘릴 수 있는 것으로 알려졌다.
연구팀은 양극 활물질로 스피넬형, 암염혐 등 2종을 개발하고 있으며 LiB의 양극 특성을 활물질 중량당 최대 250mAh/g으로 맞추는 것을 목표로 하고 있다.
아직 양극재와 조합할 수 있는 전해질, 음극재 개발이 필요하지만 이미 2차전지 양극재로 충분한 잠재력을 갖추고 있다고 판단되고 있다.
산화물 세라믹스 합성기술을 보유한 곳과 전해액을 개발하고 있는 관련기업들과 연계를 강화하며 2030년경 상용화하는 것을 목표로 하고 기술 개발을 가속화하고 있다. (K)