벌집 구조 활용… 리튬황배터리 성능 강화

포스텍 김원배 교수팀 개발 / “전기車 대중화 앞당길 기술”

포스텍 연구팀이 층층이 쌓인 벌집 모양의 구조체를 만들어 리튬황배터리의 성능과 내구성을 크게 향상한 전극을 개발했다.

포스텍은 김원배(사진) 교수팀이 전도성 고분자 물질을 활용해 벌집 모양의 3차원 전극 구조를 구현, 리튬이온배터리보다 5배 이상 높은 용량을 갖는 리튬황이온 배터리 전극을 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

차세대 전지 연구의 새로운 방향을 제시했다는 평가를 받는 이 연구는 에너지·화학분야 국제 학술지인 ‘켐서스켐’지 커버 논문으로 게재됐다.

리튬황이온 배터리는 황화리튬을 양극 물질로 사용해 리튬 금속을 음극으로 사용하는 기존 리튬황 전지의 단점을 보완할 신개념의 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있다. 그러나 황화리튬은 전도성이 낮아 분극 현상이 일어나고, 또 충·방전이 진행되는 과정에서 황이 전해질에 용출돼 전지의 성능 및 수명이 감소한다는 문제점이 있어 상용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 자기조립 방법을 통해 나노와이어가 얼기설기 엮여 있는 벌집 모양의 3차원 구조를 만들어 분극 현상을 해결했다. 벌집 모양으로 층층이 쌓인 모양의 나노와이어로 인해 리튬이온과 전자가 원활하게 이동할 수 있어 분극 현상을 크게 줄여 전극의 성능이 크게 향상됐다. 김 교수는 “짧은 주행거리가 문제점으로 지적되는 전기자동차의 대중화를 앞당길 수 있다”고 밝혔다.

포항=장영태 기자 [e-mail]