국내 연구진이 ‘리튬-황 이차전지’의 성능을 높이는 방법을 개발했다. 이 전지는 현재 휴대폰이나 노트북 등에 쓰는 리튬-이온 전지 보다 에너지를 많이 저장할 수 있어 ‘차세대 전지’로 주목받고 있다.
한국과학기술연구원은 녹색도시기술연구소 에너지융합연구단 조원일 박사(사진)팀이 새로운 인공 고체-전해질 중간물질(ASEI)을 사용해 리튬-황 전지의 성능과 수명 특성을 획기적으로 향상시키는 기술 개발에 성공했다고 최근 밝혔다.
리튬-황 전지는 이론적으로 리튬-이온 전지보다 대략 8배 높은 에너지밀도를 가진 차세대 2차전지다. 하지만 황을 양극으로, 리튬 금속을 음극으로 하는 리튬-황 전지 구현에는 많은 제약이 있어 상용화에 어려움을 겪고 있다.
실제 전지의 용량이 빠르게 감소하거나, 충·방전 수명이 짧아지며, 많은 열과 스파크를 일으켜 가연성 유기물인 전해액의 발화를 발생시키는 심각한 안전문제를 야기한다.
연구팀은 리튬-황 전지의 양극과 음극 모두에서 일어나는 전기화학 공정을 안정화시키기 위해 방어막 역할을 하는 나노미터 두께의 얇은 막인 인공 고체-전해질 중간물질을 제조, 음극에서 리튬의 안정한 도금을 형성해 단점을 상쇄하는 원천적 메커니즘을 고안해냈다.
연구팀의 실험결과, 고성능 리튬-황전지는 1000회 이상의 안정적인 충·방전이 가능하며, 기존의 리튬이온전지에 비해 용량이 3배 가량 높은 것으로 나타났다.
조원일 박사는 “리튬-황 전지는 가볍고 에너지 출력이 높아 향후 드론, 자율주행차와 에너지저장시스템 등에 적용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.