서울대 박병우 교수팀, 숨쉬는 전극을 통한 리튬 공기전지 효율성 높이는 기술 개발

서울대 박병우 교수팀, 숨쉬는 전극을 통한 리튬 공기전지 효율성 높이는 기술 개발

  • 뿌리산업
  • 승인 2017.08.31 08:39
  • 댓글 0
기자명 엄재성 기자 jseom@snmnews.com
이 기사를 공유합니다

환원 열처리 방식 이용한 블랙 티타늄 산화물로 전기 전도도 개선

서울대학교 공대대학(학장 이건우)은 재료공학부 박병우 교수, 경기대 박용준 교수, 한국기계연구원 남승훈 박사 공동 연구팀이 티타늄 산화물을 이용해 리튬 공기전지의 성능과 효율을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

리튬 공기전지는 현재 상용화 된 리튬 이온전지에 비해 용량이 5~10배 가량 크고 공기 중의 산소를 이용하기 때문에 친환경 차세대 이차전지로 여겨져 왔다. 하지만 충전 시 과전압이 커서 에너지 효율이 낮고, 사용함에 따라 용량이 급격히 줄어드는 수명이 문제점으로 지적됐다.

리튬 공기전지의 전극물질인 탄소 재료는 지금까지 전기 전도도가 우수하고, 표면적 조절이 용이해 각광 받았으나, 전지에 포함되는 전해질 용액과의 부 반응 및 수명 특성의 저하로 리튬 공기전지 상용화에 걸림돌로 여겨졌다.

연구팀은 이러한 문제를 해결할 수 있는 탄소의 대체 재료에 대해 관심을 가졌다. 이번에 개발한 티타늄 산화물을 사용하면, 전해질과의 부 반응 억제는 물론 리튬 공지전지를 수 백 회 동안 충전과 방전을 거친 이후에도 수명특성이 유지됨을 확인했다. 이처럼 높은 효율의 리튬 공기전지를 구현할 수 있었던 이유는 전극의 소재와 구조 덕분이다.

연구팀은 간단한 환원 열처리 방식을 통해 블랙 티타늄 산화물을 합성하여 전기 전도도를 개선하는 한편, 사람이 숨을 쉬는 폐의 구조와 기능에 착안하여 리튬 공기전지의 활성 물질인 산소의 투과가 용이한 다 공성 구조의 전극을 형성했다.

한편 이번 연구 성과는 에너지 분야 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼(Advanced Energy Materials)’ 표지 논문으로 게재됐다.

저작권자 © 철강금속신문 무단전재 및 재배포 금지
댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.