폴리설파이드의 끊김 없는 흡착-전환이 가능한 양극재 제시화공생명공학과 문준혁 교수연구팀
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- ▲ 왼쪽부터 고려대 문준혁 교수(교신저자), 이해리(주저자·석박사통합과정), 남현석(참여저자·석박사통합과정).ⓒ고려대
고려대학교는 화공생명공학과 겸 스마트모빌리티학부 문준혁 교수 연구팀이 에너지 용량과 충·방전의 안정성을 대폭 향상한 리튬-황 전지를 개발했다고 18일 밝혔다.리튬-황 전지는 기존 리튬-이온 전지보다 에너지 밀도가 2~3배 높다. 양극 재료로 사용하는 황의 풍부함과 싼 가격 덕분에 차세대 이차전지로 주목받고 있다.그러나 충·방전 중에 형성되는 중간 물질인 폴리설파이드의 느린 전환으로 말미암아 상대적으로 낮은 충·방전 안정성이 문제로 지적돼 왔다.연구팀은 이를 해결하고자 결정질 몰리브덴 산화물 대신 결정질-비정질이 혼합된 몰리브덴 산화물을 이용했다. 그 결과 비정질 영역에서 강하게 흡착된 폴리설파이드가 주변의 결정질 영역으로 빠르게 이동하면서 즉각적인 충·방전 반응을 보였다. -
- ▲ 연구팀이 개발한 리튬-황 전지를 이용한 LED 소자의 작동.ⓒ고려대
이번에 개발된 리튬-황 전지는 500사이클 이상에서 충·방전 안정성이 확보됐으며, 리튬-이온 전지보다 높은 330Wh/㎏의 에너지 밀도를 나타냈다.교신저자인 문준혁 교수는 "용해된 폴리설파이드를 빠르게 흡착하고 충·방전에 참여하게 하는 '끊김이 없는(SEAMLESS)' 양극 재료로 리튬-황 전지의 성능이 크게 향상됨을 확인했다"고 말했다.이번 논문(Seamless Integration of Nanoscale Crystalline-Amorphous MoO3 Domains for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries)은 지난 10일 에너지 재료 분야의 세계적 학술지 'Energy Storage Materials (IF:20.4)'에 실렸다.이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업의 지원으로 이뤄졌다. -
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