국내 연구진이 LiB(리튬이온전지)와 용량이 같으면서도 크기를 절반으로 줄일 수 있는 새로운 이온전지를 개발했다.
광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 엄광섭 교수팀은 LG화학과 한국연구재단의 지원을 받고 국내 공동연구를 통해 기존 LiB를 대체할 새로운 리튬-셀레늄전지를 개발했다고 밝혔다.
리튬-셀레늄전지는 연구진이 개발한 전기화학적 고분자 표면처리법 기술을 이용해 고용량·고안정성을 보유한 것이 특징이며 200회 이상 충‧방전 실험에서도 높은 부피 용량을 가질 뿐만 아니라 처리 이전의 전극 물질과 비교했을 때 약 3배 이상의 용량 유지율을 나타냈다.
연구진은 음극재와 양극재에도 변화를 주었다.
기존 LiB는 탄소로 이루어진 그라파이트가 음극재, 리튬금속산화물이 양극재로 사용되는 반면, 리튬-셀레늄전지는 리튬 금속을 음극재, 셀레늄을 양극재로 사용했다.
부피당 저장용량도 LiB에 비해 약 2배 향상시켰으며 이론적 용량이 음극인 리튬은 입방미터당 2060mAh, 양극인 셀레늄은 3253mAh로 파악되고 있다.
셀레늄의 안정성이 낮아 급격하게 배터리 수명이 감소하는 현상을 방지하기 위해서는 전기화학적 고분자 표면처리법을 개발해 대응했다.
전세계적으로 유일하게 자체 개발한 기술로 복잡한 추가 공정이 필요하지 않아 상용화가 매우 용이하며 현재 특허 출원 상태인 것으로 알려졌다.
엄광섭 교수는 “새로운 고용량·고안전성의 리튬-셀레늄 배터리를 도입했다는데 가장 큰 의의가 있다”면서 “앞으로 추가적 연구개발을 통해 리튬-황전지 등 다른 차세대 고용량 2차전지에서도 적용이 가능할 것으로 기대하고 있다”고 강조했다.
연구는 GIST 신소재공학부 엄광섭 교수와 이승민 석박사통합과정생과 이하은 석박사통합과정생이 주도하고 홍익대 정재한 교수, 경희대 이정태 교수 연구팀이 공동으로 진행됐다.
연구성과는 첨단 에너지 소재 분야 국제학술지인 Advanced Functional Materials에 3월5일자로 온라인 게재됐다. (K)