화학뉴스

국내 연구진이 커피나 초콜릿으로 LiB(리튬이온전지)를 제조하는데 성공해 주목된다.
포항공대(포스텍) 화학과 박문정 교수, 김보람씨 연구팀이 카페인산을 원료로 합성한 폴리비닐카테콜(P4VC) 고분자를 양극재로 사용해 LiB를 개발했다고 5월6일 밝혔다.
LiB는 지금까지 대부분 전이금속 양극재와 액체 유기 화합물을 전해질로 사용했으나 전이금속은 비싸고 독성이 있고 액체 전해질은 가연성이어서 온도가 오르면 화재나 폭발 위험이 있다는 문제가 지적됐다.
연구팀은 카페인산을 원료로 합성한 P4VC 고분자를 LiB 양극으로 사용하고 액체 전해질 대신 고체인 단일 이온 전도성 고분자 나노입자를 사용했다.
P4VC 고분자 양극재는 3V 이상 높은 환원전압을 보였고 현재 상용화한 전이금속 기반 양극재의 가역용량보다 2배 이상 큰 용량을 보였다.
배터리는 환원전압이 높으면 더 빨리 충전되는 것으로 알려졌다.
연구팀이 개발한 양극재는 커피에서 쉽게 추출할 수 있는 카페인산을 원료로 사용해 친환경적이고 액체 전해질을 고체 상태의 단일 이온 고분자 나노입자 전해질로 대체함으로써 내열성이 높다는 평을 받고 있다.
비교적 높은 온도인 섭씨 90도에서도 동작하고 우주와 같은 진공상태에서도 사용할 수 있으며 500회 이상 연속적으로 충·방전해도 용량이 전혀 감소하지 않았다.
포항공대는 전체가 고체상태이고 친환경적일 뿐만 아니라 고속 충·방전이 가능하며 수명도 길어진 리튬유기전지 개발의 첫 성공 사례라고 밝혔다.
연구성과는 에너지·화학분야 학술지인 켐서스켐 최신판 표지논문으로 게재됐다.
박문정 교수는 “커피를 원료로 사용해 모든 물질이 고체로 이루어진 리튬유기전지를 만들고 동시에 높은 용량과 고속 충전 특성을 끌어낸 연구는 처음”이라며 “LiB는 용량이 적고 수명이 짧다는 통념을 뒤엎었다는 점에서 고무적”이라고 강조했다. (K)