화학뉴스

국내 연구진이 리튬금속전지용 고효율 리튬 저장기술을 개발했다.
한국전기연구원(KERI) 차세대 전지 연구센터 김병곤 박사가 개발한 리튬금속전지용 고효율 리튬 저장기술 관련 논문이 저널인용지표(JCR) 상위 2.8% 국제학술지인 Chemical Engineering Journal에 게재됐다.
LiB(리튬이온전지)는 흑연으로 이루어진 음극에 리튬이온을 탈·삽입해 에너지를 내는 구조이며 스마트폰과 노트북 등 전자기기 전력원으로 흔히 사용되고 있으나 흑연 자체의 무게·부피 때문에 높은 저장에너지를 확보하기 어렵다는 한계가 있다.
반면, LiB 대체 배터리로 주목받고 있는 리튬금속전지는 리튬금속 자체를 음극으로 사용하고 있다.
리튬금속 음극은 흑연과 비교해 이론상 저장용량이 10배 이상 커 전기자동차(EV) 등 대용량 배터리가 필요한 분야에서 관심을 모으고 있다.
그러나 리튬금속도 충·방전을 거듭할수록 나뭇가지 모양의 수지상 결정(덴드라이트)이 형성돼 부피가 커지고 전지 수명 저하 또는 화재·폭발이 발생하는 문제를 가지고 있다.
연구팀은 리튬 친화성 물질인 금 나노입자가 내부에 소량 포함된 코어-쉘 구조의 CNT(Carbona Nano Fiber)를 제작했고 코어 내부에 리튬을 선택적으로 저장해 리튬 전·탈착 효율을 향상하는 방식을 활용함으로써 리튬금속 음극의 단점을 해결했다.
금 나노입자가 구조체 내부에서 리튬이 전·탈착되도록 도와주고 구조체 외부에서 수지상 결정이 성장하는 것도 억제하는 것으로 알려졌다.
또 전계방사법을 통해 고효율 리튬 저장체의 대량생산도 가능하게 해 실용성이 높은 것으로 평가되고 잇다.
KERI는 고용량 배터리가 필요한 전기자동차와 드론(무인항공기), ESS(에너지저장장치) 분야에 신기술을 적용할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
연구는 한국연구재단 기후변화대응기술개발사업 및 KERI 기본사업으로 진행됐다. (강윤화 선임기자)