국내 연구진이 공기 중 산소로 충천되는 차세대 리튬 공기 배터리의 에너지 저장 소재를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)에 따르면 강정구 교수와 숙명여대 최경민 교수 공동 연구팀이 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 이하의 원자 수준에서 리튬 공기 전지용 촉매를 제어하는 데 성공했다.
리튬 공기 전지는 공기 중 산소와 결합해 전기를 발생시키는 전지다.
리튬 이온 전지보다 에너지 밀도를 최대 10배까지 높일 수 있어 차세대 대용량 전지로 주목받고 있다.
하지만 에너지 효율이 낮고 충·방전이 반복되면 수명이 짧아진다.
전극에 촉매를 도입해 에너지 효율을 높이려는 연구가 활발히 진행되고 있지만, 촉매가 1 나노미터 이하로 작아지면 서로 뭉치면서 성능이 급격히 떨어진다.
연구팀은 나노미터 이하 원자 수준에서 촉매를 제어할 수 있는 기술을 이용해 촉매를 안정적으로 격리하는 데 성공했다.
무수히 많은 구멍이 뚫려 있는 금속 유기 구조체(MOF)의 기공에 코발트 수산화물 촉매를 가둬 뭉침 현상을 방지했다.
그 결과 리튬 공기 전지의 수명을 기존의 3배 정도로 늘릴 수 있었다고 연구팀은 설명했다.
강정구 교수는 "금속-유기 구조체 기공 내에서 원자 수준의 촉매 소재를 동시에 생성하고 안정화하는 기술은 수십만 개의 금속-유기 구조체 종류와 구현되는 촉매 종류에 따라 다양화가 가능하다ˮ면서 "이는 곧 원자 수준의 촉매 개발뿐만 아니라 다양한 소재개발 연구 분야로 확장할 수 있다는 의미ˮ라고 설명했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난달 6일 자에 실렸다.
조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr