KAIST·포스텍 연구팀 '리튬·황 이차전지' 성능↑

다공성 구조 기능성 황 담지체 개발

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 황 담지체 개발로 리튬·황 이차전지 성능을 높였다고 27일 밝혔다.

연구는 포스텍 화학공학과 한정우 교수와 공동으로 진행했다.

리튬·황 이차전지는 이론적으로 기존 리튬 이온 이차전지보다 7배 이상 높은 에너지 밀도 특성을 보인다.

황 가격은 비교적 저렴해서 전지 생산 단가를 낮출 것으로 기대를 모은다.

다만 상용화까지는 다소 시간이 필요하다.

리튬·황 이차전지 음극과 양극에 많은 문제점이 남아 있어서다.

특히 양극에서는 황의 낮은 전기 전도도와 더불어 충·방전 과정에서 황이 전극으로부터 새어나가는 현상을 잡아야 한다.

이를 해결하기 위해선 황을 안정적으로 담을 수 있는 그릇, 황 담지체에 대한 연구가 필수적이다.

연구팀은 50㎚ 이상 크기 매크로 기공과 50㎚ 이하 메조 기공을 동시에 지닌 다공성 구조 황 담지체를 개발했다.

소재로는 티타늄질화물을 썼다.

티타늄질화물은 황과의 화학적 작용력이 강한 데다 전기 전도도가 높다.

그 덕분에 충·방전 과정에서 황이 빠져나가는 것을 막아줄뿐더러 환원 반응을 빠르게 해준다.

연구팀은 매크로 기공과 메조 기공 구조적 시너지 효과를 이용해 많은 양의 황을 안정적으로 담으면서도 높은 수명 안정성과 속도라는 특성까지 확보했다.

이진우 교수는 "리튬·황 이차전지는 여전히 해결해야 할 문제점이 많아 연구를 지속해야 한다"며 "일단 안정적인 수명을 지닌 독보적인 양극 소재 기술을 확보한 게 큰 성과"라고 말했다.

연구는 LG화학과 한국연구재단 지원으로 수행했다.

논문은 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials) 15일 자에 실렸다.

walden@yna.co.kr

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