충전활성 높은 ZAB 양극촉매 개발 … OPV에 차단필름 적용 검토
화학뉴스 2014.10.27
Sumitomo Chemical이 차세대 전지 관련사업을 본격화하기 위해 개발체제를 강화하고 있다.
Sumitomo Chemical은 용량이 리튬이온 2차전지(LiB)의 2배인 아연공기 2차전지(ZAB)용 그래핀(Graphene)형 다핵착물(Polynuclear Complex) 양극촉매를 개발함에 따라 5년 내 출시를 목표로 전지 관련기업 등과 공동 연구개발을 진행할 계획이다. 유기박막 태양전지(OPV)는 벌크 헤테로 발전층을 최적화하는데 주력하고 있다. 특수 필름에 도포해 다양한 기능을 부여하고 모듈 변환효율을 비결정성 실리콘(Silicone) 태양전지와 같은 7%로 끌어올려 현재 연구개발을 진행하고 있는 LiB용 양극재와 함께 차세대 사업으로 육성할 방침이다. ZAB는 대기 중 산소를 이용해 발전‧충전함에 따라 <호흡하는 전지>로 지칭되고 있으며 주로 버튼형 1차전지로 이용되고 있다. 양극에 있는 구멍을 통해 공기를 흡입해 발전하며 양극에 대기 중 산소, 부극에 아연을 이용하는 것으로 알려졌다. Sumitomo Chemical은 ZAB용 양극촉매로 그래핀시트에 활성 사이트(금속원자)를 집적한 그래핀형 다핵착물을 개발했다. 산소와 원활하게 반응할 수 있도록 촉매 설계기술 및 유기합성기술을 활용한 것으로 백금촉매보다 발전활성이 약 2.5배, 충전활성이 약 5배 높은 것으로 나타나고 있다. Sumitomo Chemical은 3년 전부터 양극촉매를 개발하기 시작했으며 최근에는 성능을 개선하는데 주력하고 있다. 현재 충방전 사이클 특성을 약 500회로 예측하고 있으나 더욱 향상시킬 방침이다. 전지 및 음극재 생산기업 등과 공동 연구체제를 구축해 5년 내에 ZAB를 출시할 계획으로 용량이 LiB의 2배에 달하면서 컴팩트한 설계가 가능한 강점을 내세워 우선 웨어러블기기용 채용을 목표로 하고 있다. 장기적으로는 EV(Electric Vehicle)용으로도 공급할 계획인 것으로 알려졌다. OPV는 조기 양산화를 목표로 발전층 향상을 꾀하고 있다. 가시광 투과율이 높은 특수 폴리머를 개발하고 p형 반도체와 풀러렌(Fullerene) 화합물 등으로 형성하는 n형 반도체 구조를 최적화함으로써 양산시 모듈 변환효율이 7% 수준에 달할 것으로 예측하고 있다. OPV는 필름에 도포해 제조하기 때문에 다양한 종류의 필름을 검토하고 있으며 최근에는 투명 고분자 필름과 배리어층으로 구성된 특수 필름을 개발하고 있다. 투명 고분자 필름으로는 PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate), COP(Cyclo Olefin Polymer) 등을 선택할 수 있으며, 높은 굴절성을 가진 나노구조의 배리어층과 조합함으로써 온도 50℃에 습도 90% 조건에서도 1000시간 이상 견딜 수 있는 뛰어난 내구성을 보유하고 있는 것으로 알려졌다. 특수 필름을 기재로 사용해 실내 뿐만 아니라 건자재용으로도 OPV를 제안할 방침이다. 아울러 Sumitomo Chemical은 환경‧에너지, 라이프사이언스, 정보통신을 성장영역으로 설정해 연구개발체제를 강화하고 있는 가운데 환경‧에너지 영역에서 새로운 LiB용 양극재를 개발하고 있다. EV용으로 고전력 타입, 정치용으로 고용량 타입을 투입할 계획이다. <화학저널 2014/10/27> |
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