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탄소 대신 티타늄...리튬 공기 전지 수명 확 늘렸다

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탄소 대신 티타늄...리튬 공기 전지 수명 확 늘렸다

2017.08.29 17:30

차세대 이차전지로 주목받는 리튬 공기 전지의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

 

박병우 서울대 재료공학부 교수는 박용준 경기대 교수, 남승훈 한국기계연구원 책임연구원과 공동으로 티타늄 산화물로 전극을 만들면 리튬 공기 전지의 성능과 수명을 획기적으로 늘릴 수 있음을 확인했다고 29일 밝혔다.

 

연구팀은 리튬 공기 전지의 전극 물질로 티타늄 산화물을 선택했다. 간단한 환원 열처리 방식으로 블랙 티타늄 산화물을 합성하고, 전지 작동에 중요한 역할을 하는 공기가 잘 순환할 수 있도록 사람의 폐 구조를 본 따 다공성 구조로 만들었다.

 

다공성 티타늄 산화물 전극에서의 리튬 산화물 생성 기작 모식도 - 서울대 제공
다공성 티타늄 산화물 전극에서의 리튬 산화물 생성 기작 모식도 - 서울대 제공

공기 흐름이 좋아지면서 전지 구성 물질이 쓸데 없는 반응을 하지 않게 됐다. 이에 따라 충전과 방전을 수백 회 반복해도 전지 수명이 줄어들지 않고 성능이 유지됐다.

 

박 교수는 “블랙 티타늄 산화물 전극은 제작이 편하고, 값싼 티타늄 산화물을 사용했다는 점에서 혁신적”이라며 “티타늄 외 다른 금속도 리튬 공기 전지 전극으로 사용할 수 있는지 확인할 계획”이라고 밝혔다.

 

리튬 공기 전지는 리튬이 산소와 잘 반응하는 성질을 이용해 만든 전지다. 현재 많이 쓰이는 리튬 이온 전지보다 용량이 5~10배 크고, 공기 중 산소를 이용해 친환경적이다. 이런 특성으로 차세대 전지로 주목받고 있지만, 충전할 때 전압이 높아 에너지 효율이 낮고 수명이 짧다는 점이 문제였다.

 

이 연구는 에너지 분야 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼(Advanced Energy Materials)’ 표지 논문으로 게재됐다.

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