광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이재영 지구·환경공학부 교수팀이 차세대 에너지 저장시스템으로 주목받고 있는 리튬황 배터리 성능과 내구성을 개선하는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
리튬황 배터리는 기존 리튬이온 배터리 보다 5배 높은 에너지 밀도를 갖는 초고용량 차세대 배터리다. 경제적인데다 친환경소재여서 전기차 등 중대형 에너지저장장치를 비롯 초경량·초소형 특수장비에도 활용할 수 있다. 하지만 황의 비전도성 특성, 충방전 과정에서 생성되는 리튬 폴리설파이드(황화합물) 용출로 인한 낮은 수명은 상용화에 큰 걸림돌이다. 생산단가를 낮추고 전기화학 반응을 통해 비전도성인 황의 고효율 변환이 필요하다.
이 교수팀은 무기화합물인 코발트옥살레이트를 간단한 화학적 침전법으로 그램 단위 생산이 가능하도록 합성한 뒤 리튬황 배터리 양극 계면에 처음으로 전기화학 촉매로 적용했다. 리튬폴리설파이드를 촉매와 양극 표면에 흡착함으로써 리튬폴리설파이드가 셀 내부를 돌아다니며 발생시키는 자가 방전을 최소화하는 것으로 나타났다. 또 일주일 가량 배터리를 놔둬도 자가 방전에 의한 성능 저하 없이 기존 리튬황 배터리 대비 약 1.5배 수준으로 셀 성능이 지속된다는 사실도 확인했다.
이재영 교수는 “전기화학 촉매반응을 통해 저렴한 비용으로 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 리튬황 배터리 용량 개선과 내구성을 확보했다는데 의미가 있다”며 “후속 연구를 통해 리튬황 배터리 내구성을 개선해 차세대 에너지 저장 기술 발전에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 지스트 연구원(GRI)의 지원으로 이뤄졌으며 녹색기술 및 지속가능에너지 분야의 세계적인 학술지인 '켐서스켐'에 최신호 표지논문으로 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
