유리섬유 이용 친환경 리튬황전지 개발…"유연하고 비용 저렴"
용 저렴"KAIST 김도경 교수팀 "전기자동차 적용 기대"
(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 김도경 교수 연구팀이 유리 섬유를 이용해 친환경적인 리튬황전지 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.
리튬황전지는 리튬이온전지의 양극 물질로 '황'을 이용하는 배터리이다. 상용화된 리튬이온전지보다 용량과 에너지 밀도가 높아 차세대 이차전지로 주목받고 있다.
하지만 전기전도도가 낮고 리튬과 황이 반응하면서 생기는 물질로 인해 전지의 수명이 줄어드는 등 한계가 있어 상용화에 어려움이 있었다. 이를 개선하기 위해 탄소를 다량 첨가하거나 독성 용매를 사용하는 연구 등이 진행되고 있지만, 비용이 많이 들고 환경에 해를 끼치는 문제가 있다.
연구팀은 수백 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 이하 두께의 유리 섬유를 엮어 막(멤브레인) 형태로 제조해 리튬황전지의 전극에 적용했다.
이어 유리 섬유막 내부에 탄소나노튜브와 이산화망간을 첨가함으로써 전기전도도를 높이고 전지의 성능이 떨어지는 것을 막아냈다.
전지의 에너지 밀도는 1g당 1천210밀리암페어아워(mAh)로 리튬이온 전지의 6배 이상 높으며, 100차례의 충전과 방전 후에도 970mAh를 유지하는 등 수명을 안정적으로 유지하는 것으로 나타났다.
특히 유리 섬유가 서로 얽혀 있는 다공성 구조 덕분에 구부려도 손상되지 않는 등 유연성이 뛰어나다고 연구팀은 설명했다.
김도경 교수는 "비용이 저렴하고 친환경적인 유리 소재를 이용해 리튬황전지의 상용화를 앞당길 수 있다"며 "앞으로 전기자동차 등에 적용해 에너지 저장 용량을 높이는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(개인연구), 과학기술정보통신부·한국과학기술단체총연합회 해외고급과학자초빙(Brain Pool) 사업 등의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 서스테이너블 시스템즈'(Advanced Sustainable Systems) 지난달 27일 자에 실렸다.
jyoung@yna.co.kr
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