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"세계 최초 신개념 고효율 리튬공기전지 개발" - 에너지공학과 선양국, 이윤정 교수
작성자 : 관리자( )   작성일 : 16.01.15   조회수 : 2488
첨부파일 : 첨부파일20160112163158341119.jpg  

- 21일 세계적 학술지 '네이처'에 논문 게재

- 새로운 메커니즘을 유도하는 리튬 공기 전지 양극 물질 개발

 

한양대의 에너지 공학과 선양국, 이윤정 교수 연구팀이 미국의 Argonne National Laboratory (ANL)의 래리 커티스 (Curtiss)와 칼 아민 (Amine) 박사와 공동으로 고효율의 리튬 공기 전지 양극 소재를 개발했다. 이번 연구는 한양대 연구팀에서 소재 개발에 앞장섰으며, 미국 공동 연구진의 분석을 통하여 새로운 메커니즘을 발견하였다. 이 연구결과는 세계적 학술지 네이처(Nature)21일자 온라인판에 실렸다. 논문 제목은 리튬 과산화물을 기반으로 한 리튬 공기 전지 (A Lithium-Oxygen Battery Based on Lithium Superoxide)’이다.

 

리튬공기전지는 음극으로 리튬, 양극으로 공기중의 산소를 이용하며 음극에서는 금속의 산화·환원 반응, 공기극에서는 외부에서 유입되는 산소의 환원·산화 반응이 일어나 2차전지 및 연료전지 기술이 복합된 전지 시스템이다.

리튬공기전지는 에너지 밀도가 기존의 리튬이온전지보다 5~10배나 높다. 또한 양극 소재로 기존의 리튬이온전지에서 사용하던 니켈·망간·코발트 등의 금속을 사용치 않고 탄소를 이용하기 때문에 가격경쟁력도 우수한 환경친화적 차세대 전지 시스템이다. 하지만 리튬공기전지는 이러한 장점들에도 불구하고 에너지 효율이 떨어져 상용화에 어려움이 많아 새로운 양극 소재의 개발이 필요했다.

 

한양대 공동연구진에 의해 새롭게 개발된 리튬공기전지 양극 소재는 기존 리튬공기전지의 문제점인 낮은 에너지 효율을 해결할 수 있는 물질로, 표면적이 넓고 전도성이 좋은 그래핀 물질에 이리듐 나노 촉매를 올린 것이다. 탄소 물질인 그래핀은 넓은 표면적으로 리튬공기전지의 용량을 극대화 할 수 있으며, 뛰어난 전도성으로 저항을 최소화 하여 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.

 

또한 핵심 소재인 이리듐 나노 촉매는 매우 특별한 역할을 한다. 기존 리튬 공기 전지는 방전할 때 생성되는 안정한 물질인 Li2O2의 분해가 쉽지 않아 충전할 때 많은 에너지가 필요하였다. 하지만 이번에 개발된 이리듐 나노 촉매는 기존 리튬공기전지의 메커니즘을 바꾸어 방전시 생성되는 안정한 Li2O2가 아니라 그 중간 단계 물질인 LiO2를 생성하고 더 이상 Li2O2로 변하지 않게 하여 충전에 사용되는 에너지를 감소시켜 에너지 효율을 크게 향상시켰다.

 

한양대학교 에너지공학과 선양국 교수는 이번 연구는 기존의 리튬공기전지 패러다임을 바꾸었으며, 앞으로 리튬공기전지 개발에 지대한 영향을 끼칠 것이라고 설명했다. 그는 또 앞으로 리튬공기전지의 상용화를 위한 첫 걸음을 내딛었다라고 말했다.

 

선양국 교수는 네이처 머티리얼즈(Nature Materials)를 비롯해 SCI논문을 420여 편 발표할 정도로 리튬2차전지분야에서 세계적 권위자다. 1저자로 연구에 참여한 이윤정 교수는 사이언스 (Science)를 포함한 다수의 논문을 발표하였으며, 차세대 리튬 이차 전지에 대한 연구를 진행하고 있다.

 

이번 연구는 산업통상자원부의 에너지 미래선도인력 양성(GET-Future) 사업의 지원을 받아 진행되었다.

 

 



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 ▶ 새로운 리튬공기전지 매커니즘 모식도

 

 

 

 뉴스천지 : http://www.newscj.com/news/articleView.html?idxno=328205

 아주경제 : http://www.ajunews.com/view/20160112160856531

 

 

                                                           2015-09-16 11;17;45.PNG

 

 

 

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