KAIST(한국과학기술원)는 신소재공학과 김일두·전석우 교수와 경기대학교 신소재공학과 박용준 교수 공동연구팀이 전기차 등에쓰이는 차세대 고용량 전지인 '리튬공기 이차전지'의 핵심기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
연구팀은 나노섬유 그래핀 복합촉매를 이용해 기존 리튬이온 이차전지보다 5배높은 리튬공기 이차전지를 만드는 데 성공했다.
음극과 양극 재료가 각각 흑연, 리튬전이금속산화물로 된 리튬이온 이차전지는휴대전화와 노트북 등에 주로 사용된다. 전기차용으로도 검토되고 있지만 한 번 충전에 160㎞ 정도밖에 주행할 수 없어 용량이 충분하지 않다는 문제가 있다.
연구팀이 개발한 '리튬공기 이차전지'는 음극과 양극 재료로 각각 리튬과 산소를 사용하는데 무게가 가벼우면서도 얻을 수 있는 에너지 밀도는 리튬이온 이차전지보다 높아 차세대 이차전지로 각광받고 있다.
하지만 방전시 리튬과 산소가 만나 리튬산화물이 형성된 뒤 충천을 해도 쉽게분해되지 않아 높은 저항이 발생하며, 수명이 짧아 상용화에 어려움이 있었다.
연구팀은 리튬산화물의 형성과 분해 반응을 수월하게 해주는 고효율 나노 복합촉매를 개발, 리튬공기 이차전지의 양극에 적용했다.
그 결과 리튬이온 이차전지 용량의 5배에 달하는 1천mAh/g 이상의 고용량에서도80차례 이상 충·방전이 가능해지는 등 우수한 수명 특성을 보였다.
이는 현재까지 보고된 성능 중 가장 높은 수준이라고 연구팀은 전했다.
상용화에 성공해 전기차에 적용하면 한 번 충전에 800㎞ 이상 주행할 수 있어서울과 부산을 왕복하는 것도 가능해질 것으로 기대된다.
김일두 교수는 "나노 복합촉매는 대량생산이 가능한 금속 산화물과 그래핀을 소재로 활용했기 때문에 저렴한 비용으로 제작이 가능하다"면서 "여러 기관과 연구 협력해 전기차 시대를 앞당기도록 노력하겠다"고 말했다.
이번 연구 결과는 나노 분야 권위 있는 학술지 '나노레터스(Nano Letters)' 지난달 8일자 온라인판에 실렸다.
jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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