배터리 화재 위험 해소 기대
2025년까지 상용화 목표

경상국립대학교 융합기술공과대학 에너지공학과 정현영 교수팀이 바이오 고분자 바인더를 적용해 불에 타지 않는 고성능 리튬-황 전지를 개발했다.

리튬-황 전지는 정부의 'K-배터리 발전 전략'에 따른 차세대 이차전지 기술력 확보를 위한 중요 전략 가운데 하나로 2025년까지 상용화를 목표로 한 연구개발(R&D) 핵심 분야이다.

자연계에 풍부하게 존재하는 유황을 전극으로 사용하는 황 전지는 저렴한 가격과 높은 이론 에너지밀도라는 장점 덕분에 이차전지 시장을 선점하기 위해 반드시 상용화할 필요가 있다. 그러나 리튬-황 전지는 황의 낮은 전기전도성, 충전·방전 시 황의 부피 팽창과 폴리설파이드 용출 문제로 시장 확대에 어려움을 겪고 있다.

정 교수팀이 개발한 바이오 바인더는 리튬-황 전지가 갖는 폴리설파이드 용출 및 충전·방전 시의 부피 팽창 문제를 극복하고 동시에 배터리 화재 위험성을 차단함으로써 성능과 안전성을 한 번에 잡은 우수한 연구로 평가받고 있다.

리튬-이온 전지와 상용화된 바인더를 적용한 리튬-황 전지보다 5배 향상된 값에 수명은 1000회 동안 안정적인 성능을 나타냈다.

특히 개발된 전극은 180도 구부려도 작동되며 불에 타지 않는 특성을 보여 극한 상황에서 작동한다.

제1저자 첸라얀 센틸(Chenrayan Senthil) 박사는 "황 전극에 적합한 새로운 바인더를 개발해 리튬-황 전지의 문제점을 해결하려고 했으며 이번 연구가 리튬-황 전지의 상용화에 중요한 첫걸음이 됐으면 한다"고 말했다.

교신저자 정 교수는 "이차전지의 선도기술을 확보하기 위한 경쟁이 가속화하고 있는 시점에서 이번에 개발한 기술이 전기자동차, 드론 등의 고성능 첨단기기에 적용 가능한 차세대 리튬-황 전지 연구로 이어지는 이정표가 되기를 바란다"고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)>에 실렸다.

 

 

 

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