리튬이온의 10배, 차세대 車 전지 상용화 '성큼'

국내 연구진, 리튬-공기전지 신기술 개발

차세대 전기자동차 전지로 주목받고 있는 리튬-공기전지의 상용화가 가까워졌다. 전지의 핵심 요소인 촉매를 대량생산 할 수 있는 기술이 개발된 것이다. 리튬-공기전지는 기존 리튬-이온전지에 비해 10배이상 용량이 커 전기자동차용 에너지 저장장치로 주목 받고 있다.

KAIST는 신소재공학과 김일두 연구팀이 리튬-공기전지의 핵심 구성요소인 촉매를 대량생산할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 촉매활성이 뛰어난 두 소재인 루테늄산화물(RuO2)과 망간산화물(Mn2O3)이 균일하게 분포된 이중 나노튜브 구조를 손쉽게 대량 제조하는 원천기술을 확보했고, 이를 리튬-공기전지에 적용하는데 성공했다.

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리튬-공기전지는 리튬-이온전지에 비해 용량이 10배 이상 높고 대기 중의 산소를 연료로 활용하기 때문에 전기자동차를 위한 에너지 저장장치로 주목 받고 있다. 그러나 방전 시 생성되는 고체 리튬산화물(Li2O2)이 충전 과정에서 원활히 분해되지 않아 전지의 효율 및 수명이 저하돼 상용화에 어려움을 겪고 있다. 따라서 탄소재 양극 내의 리튬산화물의 형성 및 분해를 안정적으로 도와주는 촉매 개발이 필수적으로 요구돼 왔다.

김일두 교수는 “생산 공정이 매우 손쉽고 대량생산이 가능한 기술”이라며 “촉매의 성능이 우수해 차세대 전지로 각광받는 리튬-공기전지의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 나노재료 분야의 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 3일자 온라인 판에 게재됐다. 신소재공학과 김상욱 교수와 공동 연구로 진행된 이번 연구는 윤기로 박사과정이 제1저자로 참여했고, ‘한국 이산화탄소 포집 및 처리 연구개발센터’ 및 현대자동차의 지원을 받아 수행됐다.