미래창조과학부와 한국연구재단은 4일 김동완 고려대 교수팀이 ‘차세대 리튬공기 이차전지용 고성능 촉매’를 새롭게 개발했다고 밝혔다.
현재 전기자동차에 널리 쓰는 리튬이온 이차전지는 휘발유나 경유를 쓰는 내연기관보다 에너지 밀도가 낮아 장거리 주행이 어려운 단점을 갖고 있다.
이를 대체할 수 있는 차세대 전지로는 리튬이온 이차전지보다 에너지 밀도가 5~15배 높은 리튬공기 이차전지가 꼽히고 있으나 충전이 느리고 수명이 짧다는 걸림돌 때문에 상용화가 이뤄지지 않고 있다.
특히 리튬공기 이차전지의 공기극 촉매로 카본계 혹은 귀금속계, 전이금속 및 산화물계 등 소재연구가 진행되고 있지만 마찬가지로 수명이 낮고, 귀금속계의 경우 값이 비싸 도입에 난항을 겪고 있다.
연구팀은 이런 문제를 해결하려 공기극 촉매로 망간 몰리브덴 산화물(MnMoO4) 나노선을 적용했다.
새로운 촉매를 적용한 리튬공기 이차전지는 기존에 보고된 탄소계 촉매 전지보다 수명이 5배 향상됐으며, 충전 또한 20분대의 고속으로 할 수 있게 됐다.
또 망간 몰리브덴 산화물 나노선 합성은 대량으로 할 수 있는 공침법을 적용해 상용화를 쉽게 할 수 있도록 했다.
김동완 교수는 “리튬공기 전지용 저가 촉매 신소재를 디자인하고, 대량합성이 쉬운 나노공정을 개발했다”며 “충전 속도와 수명이 크게 높아진 새로운 이차전지를 전기자동차에 사용하면 주행거리 증가와 함께 장기간 사용이 가능하고, 연구 초기 단계인 차세대 대용량 에너지 저장장치인 리튬공기 이차전지 실용화를 앞당길 것”이라고 말했다.
정재훈 기자 jjh119@cctoday.co.kr