고려대 김동완 교수 “리튬-공기 이차전지 실용화 앞당길 것”
망간 몰리브덴 산화물(MnMoO4) 나노선 리튬-공기전지 촉매의 고속 충전 및 장수명 특성.한국연구재단 제공
한국연구재단은 고려대 김동완 교수팀이 리튬과 산소의 산화·환원을 이용한 차세대 리튬-공기 이차전지용 고성능 촉매를 개발했다고 4일 밝혔다.
리튬-공기 이차전지는 리튬-이온 이차전지에 비해 이론적 에너지 밀도가 5~15배 높아 전기자동차에 적용하는데 큰 장점을 가지고 있다.
그러나 리튬-공기 이차전지의 공기극 촉매의 수명이 50 사이클 미만으로 매우 낮으며 촉매로 쓰이는 귀금속은 가격이 비싸 상용화의 장애요소로 꼽히고 있다.
연구팀은 망간 몰리브덴 산화물(MnMoO4) 나노선을 합성해 리튬-공기 이차전지용 공기극 촉매에 적용했다.
망간 몰리브덴 산화물은 약한 금속-산소 결합을 갖고 있어 촉매 활성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
연구팀은 이 나노선 공기극의 빠른 율속 특성(3000 mA/g), 고용량 특성(5000 mAh/g), 수명 특성 등을 평가했다.
그 결과, 율속 특성에서는 약 90사이클까지 안정적인 충·방전이 됐으며, 수명 특성은 180 사이클 이상까지 안정적인 충·방전을 보였다.
이는 기존에 보고된 공기극에 탄소계 촉매를 사용한 리튬-공기 이차전지보다 전지의 수명을 5배 정도 늘리고, 훨씬 더 빠른 속도로 전지를 충전이 가능함을 보여준 결과다.
20분 대로 고속 충전이 가능하고 기존에 보고된 탄소계 촉매 적용 전지에 비해 리튬-공기 이차전지의 수명이 5배가 향상되었다.
김동완 교수는 “개발된 이차전지를 전기차에 적용할 경우 주행거리 증가와 장기간 사용이 가능하게 될 것”이라며 “아직까지 연구 초기단계인 차세대 대용량 에너지 저장장치인 리튬-공기 이차전지의 실용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 3월22일자 표지 논문으로 게재됐다.
ynwa21@ilyodsc.com