포스텍 김원배 교수팀
벌집 모양 3차원 구조로
전극 성능 크게 향상시켜
벌집 모양 3차원 구조로
전극 성능 크게 향상시켜
[경북도민일보 = 이영균기자] 포스텍 화학공학과 김원배 교수와 김윤곤 박사 연구팀은 전도성 고분자 물질을 활용해 벌집 모양의 3차원 전극 구조를 구현해 리튬이온배터리 대비 5배 이상 높은 용량을 갖는 리튬황이온 배터리 전극을 개발했다.
이 연구는 에너지·화학분야 국제 학술지인 켐서스켐(ChemSusChem)지 커버 논문으로 최근 게재됐다.
리튬황이온 배터리는 황화리튬(Li2S)을 양극 물질로 사용해 리튬 금속을 음극으로 사용하는 기존 리튬황 전지의 단점을 보완할 수 있는 신개념의 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있다. 그러나 황화리튬은 전도성이 낮아 분극현상이 일어나고, 또 충·방전이 진행되는 과정에서 황이 전해질에 용출돼 전지의 성능 및 수명이 감소한다는 문제점이 있어 상용화에 어려움이 있었다.
또 질소가 포함된 전구체를 전극합성에 활용해 합성 과정에서 전극 내 질소 도핑을 유도해 전극과 황 화합물과의 결합을 강화해 황이 새어 나오는 문제도 해결했다. 결합이 강화되면서 전해질 내 황의 용출을 막아 결과적으로 전지의 내구성도 크게 향상시켰다.
김 교수는 “리튬 이차전지의 다양한 연구 방향성을 제시할 수 있었고, 기존 리튬 이차전지의 고질적 문제인 양극재의 용량을 대폭 늘림으로써 짧은 주행거리가 문제점으로 지적되는 전기자동차의 대중화를 앞당길 수 있다”라고 설명했다.
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