전북대 연구진, 고성능·고수명 '리튬·황 전지' 개발 주목

[전주=뉴시스]윤난슬 기자 = 전북대학교는 이중희·김남훈 교수팀(나노융합공학과)이 고성능·고수명의 '리튬·황 전지'를 개발해 세계 학계의 주목을 받고 있다고 9일 밝혔다.(사진=전북대 제공)

[전주=뉴시스] 윤난슬 기자 = 전북대학교는 이중희·김남훈 교수팀(나노융합공학과)이 고성능·고수명의 '리튬·황 전지'를 개발해 학계의 주목을 받고 있다고 9일 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지역혁신선도연구사업(RLRC)의 지원으로 수행됐으며, 나노융합공학과의 저영영(박사과정), 응웬탄투안(박사후 연구원) 등의 협업 연구로 이뤄졌다.

에너지 분야 세계 최고 학술지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼'(IF=29.368)의 최신 호에 게재됐다.

리튬·황 전지는 자연계에 풍부하게 존재하는 유황을 양극 소재로 사용해 가격이 저렴하다는 것이 장점이다. 또 기존 리튬·이온 전지와 비교해 이론적으로 에너지 밀도가 5배 향상된 성능 구현도 가능하다.

이를 활용하면 전기동력 기체의 무게를 크게 줄일 수 있어 차세대 글로벌 이차전지 시장을 선점하기 위해서는 반드시 조기 상용화할 필요가 있는 기술이다.

그러나 리튬·황 전지는 황의 낮은 전기전도성과 충·방전 시 황의 급격한 부피 팽창, 전지의 용량 및 내구성 감소, 리튬 덴드라이트로 인한 전지 폭발(또는 발화) 현상이 발생하는 단점이 있어 시장 확대에 어려움을 겪고 있다.

이러한 문제점 해결을 위해 전북대 연구진은 금속 유기 골격체를 이용해 질소가 도핑된 나노 탄소층과 질소 도핑 탄소나노튜브로 캡슐화된 '셀렌화코발트·산화코발트 이종 나노구조체 전극'을 개발했다.

이는 리튬·황 전지의 성능을 좌우하는 황 로딩량을 크게 향상하는 것은 물론 전해질의 사용량 감소를 통해 에너지 밀도를 크게 높여 전지 수명을 크게 높일 수 있다.

이중희 교수는 "이번 연구는 작동 시간을 향상하고, 에너지 저장 시스템의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 가격 또한 저렴한 리튬·황 전지의 상용화를 한층 앞당길 수 있는 기술을 제시한 것"이라며 "연구를 통해 개발한 고성능 양극 소재의 대량 생산기술은 리튬·황 전지는 물론 다양한 에너지 저장 및 변환 장치 전극 소재 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.


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