서울대 강기석 교수팀 신개념 리튬이차전지 개발

25일 서울대 공대는 이 학교 재료공학부 강기석 교수 연구팀이 기존 리튬이차전지 양극 소재를 대체할 수 있는 새로운 개념의 나노복합소재를 개발하고 에너지 저장 반응 매커니즘을 규명했다고 밝혔다.
지금까지 리튬이차전지의 양극 소재는 전기화학 반응에 필요한 리튬과 산화 및 환원을 할 수 있는 전이금속을 하나의 결정 구조 내에 포함해야 했다. 그러나 이러한 조건을 만족하는 소재는 자연계에 그 수가 매우 적다. 특히 전기자동차와 같은 높은 에너지 밀도의 수요를 충족시켜 줄 소재는 더욱 제한적이었다. 연구팀은 기존에는 양극 소재로 사용될 수 없었던 일산화메탈(MO, M=Mn, Fe, Co)을 이용했다. 또한 리튬 화합물과 전이금속 화합물의 단순한 기계화학적(mechanochemical) 혼합을 통한 개발을 착안했다.
연구팀은 그 결과로 가격이 저렴한 양극 특성을 구현하는데 성공했다. 이와 함께 개발된 나노복합양극소재가 리튬 화합물로부터 형성된 음이온의 전이금속 화합물 표면 흡탈착 반응을 통해 에너지를 저장한다는 사실을 규명했다. 강 교수는 "리튬이차전지의 양극 소재를 활용하면 자연계에 존재하는 수많은 전이금속 화합물을 양극 소재로 활용할 수 있다"며 "차세대 이차전지 전극 소재 개발의 가능성을 확장시킴과 동시에 리튬이차전지 소재 개발에 돌파구가 될 것"이라고 설명했다.
연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 삼성미래기술육성사업 지원을 받아 진행됐으며 연구 결과는 에너지 분야의 세계적 학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 게재됐다.
[황순민 기자]