로그인 | 회원가입 | 아이디/비밀번호찾기 |
편집 : 2020.7.13 월 10:58
> 뉴스 > 경제
     
산소로 충전 차세대 배터리 에너지 저장 소재 개발
KAIST·숙명여대 공동 연구팀…전기 자동차용 배터리에 사용 기대
2020년 06월 01일  18:00:34 허송빈 기자 news@gocj.net

[ 시티저널 허송빈 기자 ] 국내 연구진이 공기 중에 널리 퍼져있는 산소로 충전하는 차세대 배터리인 리튬-공기 배터리의 에너지 저장 소재를 개발했다.

1일 KAIST는 신소재공학과 강정구 교수가 숙명 여자 대학교 화공생명공학부 최경민 교수 연구팀과 공동 연구로 원자 수준에서 촉매를 제어하고, 분자 단위에서 반응물의 움직임 제어가 가능해 차세대 배터리로 주목받는 리튬-공기 배터리용 에너지 저장 전극 소재를 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 이번 소재 개발을 위해 기존 나노 입자 기반 소재의 한계를 극복하는 원자 수준의 촉매를 제어하는 기술과 금속 유기 구조체(MOFs)를 형성해 촉매 전구체와 보호체로 사용하는 새로운 개념을 적용했다.

금속 유기 구조체는 1g만으로도 축구장 크기의 넓은 표면적을 갖기 때문에 다양한 분야에 적용 가능한 신소재다. 

이와 함께 물 분자의 거동 메커니즘을 규명해 물 분자를 하나씩 제어하는 기술도 함께 활용했다.

이 결과 합성된 원자 수준의 전기 화학 촉매는 금속 유기 구조체의 1나노미터 이하 기공 내에서 안정화가 이뤄져서 뛰어난 성능으로 에너지를 저장한다는 사실을 밝혀냈다.

특히 기존 리튬-이온 배터리에 비해 약 10배 큰 에너지 밀도를 얻을 수 있어 친환경 전기 자동차용 배터리에 널리 쓰일 것으로 기대되고 있다.

연구팀에 따르면 리튬-이온 배터리는 낮은 에너지 밀도의 한계로 전기 자동차와 같이 높은 에너지 밀도를 요구하는 장치의 발전 속도를 따라잡지 못하고 있는 실정이다.

이를 대체하기 위해 다양한 종류의 시스템이 연구되고 있는데 이 가운데 높은 에너지 밀도의 구현이 가능한 리튬-공기 배터리가 가장 유력한 후보로 꼽힌다.

단 리튬-공기 배터리는 사이클 수명이 매우 짧아서 이를 개선하기 위해 공기 전극에 촉매를 도입하고 촉매 특성을 개선하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

공동 연구팀은 원자 수준의 촉매 도입 후 사이클 수가 3배 정도 증가하는 결과를 얻었다.

또 촉매의 경우 크기가 1나노미터 이하로 작아지면, 서로 뭉치는 현상이 발생해 성능이 급격하게 떨어진다.

공동 연구팀은 이런 문제 해결을 위해 원자 수준 촉매 제어 기술을 사용해 물 분자가 금속 유기 구조체의 1나노미터 이하 공간에서 코발트 이온과 반응해 코발트 수산화물을 형성했고, 그 공간 내부에서도 안정화를 이뤘다.

안정화가 이뤄진 코발트 수산화물은 뭉침 현상이 방지되고, 원자 수준의 크기가 유지되기 때문에 활성도가 향상되면서 리튬-공기 배터리의 사이클 수명 또한 크게 개선되는 결과를 얻었다.

KAIST 신소재공학과 최원호 박사 과정이 제1 저자로 참여한 이 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 어드밴스드 사이언스 (Advanced Science) 5월 6일 지에 게재됐다.

허송빈 기자의 다른기사 보기  
ⓒ 시티저널(http://www.gocj.net) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     
네이버블로그
최신기사
반장도 이렇게 안 뽑는다…권중순 다시
유성구, 여름철 농업재해 피해 예방에
대덕구, 임산부 친환경농산물 지원 시
장종태 서구청장, 다중이용시설 방역수
대전 서구, 코로나19 자가 격리자
경제
한국 후지필름 서머 스테이 통합 이벤
2019 기준 광업·제조업 조사 실시
대전 건축 공사장 지역 하도급 참여
대전 마을 기업에 2억 3850만원
대전 스타트 업 파크 민간 운영사 선
신문사소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침이메일무단수집거부청소년보호정책
제호 : 대전시티저널 | 대전시 유성구 유성대로 773, 301호(장대동) | Tel 042)320-2453 | Fax 042-367-0012
사업자등록번호 : 314-86-41452  |  등록번호 : 대전아00009  |  등록연월일 : 2006.9.11
발행인 :김선호  |  편집인 : 안희대 |  청소년보호책임자 : 김선호
Copyright 2006 대전시티저널. All rights reserved. mail to info@gocj.net