포스텍(포항공대)은 화학공학과 김원배 교수팀이 리튬·황 배터리 성능과 내구성을 향상시킨 전극을 개발했다고 3월21일 밝혔다.
김원배 교수와 김윤곤 박사 연구팀은 전도성 고분자 물질을 활용해 벌집 모양의 3차원 전극 구조를 구현해 리튬이온전지 대비 5배 이상 높은 용량을 가진 리튬·황이온 배터리 전극을 개발했다.
리튬·황이온 배터리는 황화리튬(Li2S)을 양극물질로 사용해 기존 리튬황전지의 단점을 보완함으로써 신개념의 차세대 에너지 저장장치로 주목받고 있다.
그러나 황화리튬은 전도성이 낮아 분극현상(전압이 떨어지는 현상)이 일어나고, 충·방전이 진행되는 과정에서 황이 전해질에 녹아 전지 성능과 수명이 감소하는 문제가 있었다.
연구팀은 자기조립(Self-Assembly) 방법으로 벌집 모양 3차원 구조를 만들어 리튬이온과 전자가 원활하게 이동할 수 있도록 함으로써 분극현상을 크게 줄여 전극의 성능을 향상시켰다.
김원배 교수는 “기존 리튬2차전지의 문제인 양극재 용량을 대폭 늘려 짧은 주행거리가 문제점으로 지적되는 전기자동차의 대중화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 주장했다.
연구 내용은 에너지·화학분야 국제학술지인 ChemSusChem 표지 논문으로 최근 게재됐다.