화학뉴스

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 나노융합연구소 차세대배터리센터 김희탁 교수 연구팀이 고성능·고용량 리튬황전지를 개발했다고 1월30일 발표했다.
리튬황전지는 현재 광범위하게 활용되는 리튬이온전지보다 6-7배 높은 이론 에너지밀도를 보유해 성능이 우수한 것으로 평가되고 있다.
특히, 원료물질인 황 가격이 비교적 낮아 차세대 리튬이차전지로 꼽히고 있다.
다만, 현재는 구동 중 방전 생성물인 황화리튬이 전극 표면에 쌓이는 문제를 안고 있다. 전극 표면에서 전자 전달을 차단해 리튬황전지 이론용량 구현을 막기 때문이다.
KAIST 연구팀은 기존 리튬황전지의 전해질에 투입되는 리튬염을 음이온염으로 대체했다.
음이온 전해질 염은 전지 내부 황화리튬 용해도를 높여 전극 표면에 3차원 구조 황화리튬 성장을 유도함으로써 높은 용량을 구현할 수 있다. 
실제 연구팀은 기존 전지와 동등한 수준의 면적당 용량밀도를 갖는 고용량 황 전극에서 이론용량 92％ 수준까지 달성했다. 기존 70％대의 리튬황전지의 기술 한계를 극복한 것으로 평가된다.
아울러 100번 이상 구동했을 때에도 안정적인 수명을 구현했다.
다양한 구조의 황 전극 및 구동조건에서 적용할 수 있어 산업적으로도 큰 의미를 지니는 것으로 연구팀은 판단하고 있다.
KAIST 나노융합연구소 차세대배터리센터장 김희탁 교수는 “리튬황전지의 걸림돌을 제거하기 위한 새로운 물리 화학적 원리를 제시한 것”이라며 “리튬황전지 이론용량의 90％ 이상을 100 사이클 이상 돌리면서도 용량 저하가 없었다는 점에서 새로운 이정표가 될 것”이라고 주장했다.
연구는 KAIST 나노융합연구소, 한국연구재단, LG화학의 지원을 받아 수행했고, 추현원 석사과정과 노형준 박사과정이 참여한 논문이 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 1월14일 자 온라인판에 게재됐다.