UNIST-삼성 종기원 공동연구팀, 리튬공기전지 수명저하문제 해결
리튬이온전지보다 에너지 저장능력, 수명 10배 이상 증가 성공

국내 연구진이 한 번 충전으로 1000㎞를 달릴 수 있는 전기차 전지기술을 개발해 주목받고 있다. 1000㎞는 부산에서 북한 평양까지 직선 왕복 거리에 해당한다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수와 삼성전자 종합기술원 공동연구팀은 차세대 전지로 주목받는 ‘리튬공기 전지’의 내부소재를 교체해 리튬공기 전지의 고질적 문제인 수명 저하문제를 해결했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 13일자 표지논문으로 실렸다.

리튬공기전지는 공기 중 산소를 전극물질로 사용하는 초경량 전지로 현재 각종 전자기기나 전기자동차에 쓰이는 리튬이온전지보다 10배 이상 에너지를 더 저장할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 차세대 자동차 경량전지로 관심을 끌고 있다. 문제는 산소를 전극으로 사용하다보니 전지가 작동하는 중에 활성산소가 과다하게 발생해 전지 수명이 떨어진다는 점이다.

연구팀은 리튬공기전지 내부에 들어가는 유기물질을 교체하는 방식으로 문제를 해결하기 위해 나섰다. 이를 위해 양자역학 모델링 기법을 이용해 이온과 전자 전도성이 높은 물질을 찾은 결과 망간이나 코발트를 포함한 페로브스카이트 구조의 세라믹 소재라는 것을 확인했다.

이에 연구팀은 리튬공기전지 내부 유기물질을 세라믹 소재로 교체하고 실험한 결과 에너지 저장 능력에는 변화 없이 10회 미만이던 충방전 수명이 100회 이상으로 개선된 것을 확인했다.

서동화 UNIST 교수는 “이번 연구는 차세대 전지로 주목받고 있는 리튬공기전지 상용화를 앞당길 수 있는 원천 소재기술을 개발했다는데 의미가 크다”라며 “특히 이번 기술은 리튬공기전지 뿐만 아니라 다른 전지분야에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr