고성능 ‘리튬-황 전지’를 개발에 성공한 전북대 연구팀.© 뉴스1

전북대 연구팀이 저비용 고성능 ‘리튬-황 전지’를 개발, 학계로부터 주목을 받고 있다.

전북대는 최근 이중희·김남훈 교수팀(나노융합공학과)이 고효율을 자랑하는 ‘리튬-황 전지’ 개발에 성공했다고 9일 밝혔다. 현재 전기자동차 등 대부분의 에너지 저장 장치에는 리튬 2차 전지가 사용되고 있다. 하지만 에너지의 저장 효율과 밀도가 낮고 안전성이 떨어진다는 단점이 있다. 이를 극복하지 위한 전지 중 하나가 ‘리튬-황 전지’다.

‘리튬-황 전지’는 자연계에 풍부하게 존재하는 유황을 양극 소재로 사용하는 만큼, 가격이 저렴하다. 기존 ‘리튬-이온 전지’보다 5배 향상된 성능구현도 가능하다.

단점도 존재한다. 황의 낮은 전기전도성과 충·방전 시 황의 급격한 부피 팽창, 전지의 용량 및 내구성 감소 등의 단점으로 시장 확대에 어려움을 겪고 있다.

이 같은 단점 극복에 나선 전북대 이중희·김남훈 교수는 고성능 ‘리튬-황 전지’ 개발에 성공했다. 연구에는 나노융합공학과의 저영영(박사과정), 응웬탄투안(박사후 연구원) 등도 참여했다.  연구진은 금속 유기 골격체(MOF)를 이용해 질소가 도핑된 나노 탄소층과 탄소나노튜브로 캡슐화 된 ‘셀렌화코발트·산화코발트 이종 나노구조체 전극’을 개발, 리튬-황 전지의 성능을 크게 향상시켰다.

또 전해질 사용량 감소를 통해 에너지 밀도를 크게 높여 전지 수명도 크게 높이는 데 성공했다.

이중희 교수는 “이번 연구는 작동 시간을 향상시키고, 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 개발된 고성능 양극 소재의 대량 생산기술은 리튬-황 전지 뿐 만 아니라 다양한 에너지 저장 및 변환 장치 전극소재 등에 적용 될 수 있을 것으로 기대된다“고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 에너지 분야 세계 최고 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼’ 최신호에 게재됐다.


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