국내 연구진이 기존 리튬공기전지의 한계를 극복하는 새로운 소재를 개발했다.
한양대학교 공대 에너지공학과 선양국, 이윤정 교수 연구팀은 미국 Argonne National Laboratory 연구팀과 공동으로 고효율 리튬공기전지 양극재를 개발하는데 성공했다고 1월12일 발표했다.
리튬공기전지는 금속이 아닌 공기 중의 산소를 이용하는 차세대 전지로 리튬, 망간, 코발트 등을 사용하는 기존의 LiB(Lithium-ion Battery)보다 가격경쟁력이 우수한 것으로 알려졌다.
또 같은 크기의 LiB보다 5-10배 가량 많은 전기를 충전할 수 있어 1회 충전으로 주행 가능한 거리가 크게 늘어나 전기자동차(EV) 배터리로 주목받고 있다.
그러나 그동안 개발된 리튬공기전지는 방전할 때 생성되는 리튬산화물(Li2O2)의 분해가 쉽지 않아 충전 시 많은 에너지를 필요로 했으며 실제 충전한 용량의 50%만 사용할 수 있을 만큼 에너지 효율이 낮아 상용화가 어려운 점이 한계로 지적돼왔다.
한양대‧Argonne 합동 연구팀은 리튬공기전지의 에너지 효율을 향상시키기 위해 그래핀(Graphene)에 이리듐(Iridium) 나노촉매를 결합하는 새로운 양극재를 만들었다.
그래핀은 넓은 표면적으로 리튬공기전지의 용량을 극대화할 수 있으며 우수한 전도성으로 저항을 최소화해 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
이리듐 나노촉매는 충전에 사용되는 에너지를 감소시켜 에너지 효율을 충전된 전류의 90%를 활용할 수 있는 수준으로 크게 개선했다.
산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 에너지미래선도 인력양성(GET-Future) 사업과 미래창조과학부 기초연구사업의 지원으로 수행된 연구결과는 [Nature] 1월12일자에 게재됐다.
선양국 교수는 “그동안 한계로 지적됐던 에너지 효율을 비약적으로 향상시킴으로써 리튬공기전지 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것으로 기대된다”면서 “앞으로 EV 주행거리와 스마트폰 배터리 사용시간을 획기적으로 개선할 수 있을 것”이라고 강조했다.