90% 이상 황 활용 극대화하는 양극재 제시
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- ▲ 왼쪽부터 문준혁 교수(교신저자), 참여연구진 염세기, 조현희, 이해리.ⓒ고려대
고려대학교는 화공생명공학과 겸 스마트모빌리티학부 문준혁 교수 연구팀이 기존 배터리보다 에너지 밀도를 높여 수명이 긴 고용량 리튬-황 전지를 개발했다고 24일 밝혔다.리튬-황 전지는 기존 리튬-이온 전지보다 2~3배 에너지 밀도가 높고, 양극 재료로 사용되는 황의 풍부함과 낮은 가격에 주목받고 있다.리튬-황 배터리는 충전·방전 중에 황과 리튬 설파이드라는 물질 사이에 전환이 일어나며 작동한다. 하지만 방전 시 생성되는 리튬 설파이드가 탄소 표면을 덮어 전기가 흐르지 못하게 된다. 이에 따라 전선이 절연체로 덮여 전기가 통하지 않는 것처럼 배터리의 성능이 저하되는 문제가 발생한다. -
- ▲ 리튬-황 전지 양극재 기술.ⓒ고려대
문 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 계면에너지를 제어하는 방법으로 나이오븀 산화물을 양극에 포함해 탄소 표면에 최소한의 접촉으로 황화리튬이 형성되도록 했다.연구팀이 개발한 양극을 적용한 리튬-황 전지는 90% 이상의 황 활용도를 달성했으며, 약 10mAh/㎠의 양극 용량(리튬이온 전지 대비 2배)을 나타냈다.교신저자인 문 교수는 "양극 메커니즘을 기반으로 간단히 문제를 해결할 방법을 제시한 것으로, 리튬-황 전지의 상용화에 기여할 것"이라고 했다.이번 논문은 지난 18일 에너지 재료 분야 세계적 권위 학술지 'Energy Storage Materials'에 게재됐다. 이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 수행됐다. -
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