류원희 교수, 광합성 반응을 모사한 차세대 이차전지 개발 성공
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2018-07-30
우리대학 류원희 화공생명공학부 교수 연구팀이 광합성 반응을 모사한 리튬공기전지 개발에 성공했다. 인공광합성 촉매를 적용한 친환경 고효율 전기자동차용 리툼공기전지 개발로 차세대 전지 기술의 새로운 연구방향이 기대된다.
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(신진연구)의 지원을 받았으며 연구 결과는 세계적으로 저명한 국제전문학술지인 ACS 카탈리시스(ACS Catalysis, IF=11.384)에 지난 6월 25일 게재됐다.
(논문명: Polyoxometalate as a Nature-Inspired Bifunctional Catalyst for Lithium–Oxygen Batteries)
현재 상용되는 리튬이온전지는 전기자동차의 주행거리가 200~300km 내외에 그쳐 한 번 충전으로 서울에서 부산까지 가기 어렵다. 반면 리튬공기전지는 리튬이온전지보다 에너지밀도가 2~3배 높아 500km 이상 장거리 운행이 가능하다.
그러나 리튬공기전지는 구동할 때의 생성물로 인해 전지의 수명이 저하되는 한계가 있다. 리튬공기전지의 성능을 향상시키기 위해 고효율 촉매가 도입되어야 하며, 전기자동차의 대중화를 위해 촉매는 친환경적이고 저렴해야 한다.
이에 류원희 교수 연구팀은 자연모사 광합성 기술에서 사용되는 물분해 촉매 물질을 리튬공기전지에 도입했다. 리튬공기전지 내부의 전해액에 폴리옥소메탈레이트(Polyoxometalate, POM)라는 촉매를 분산 도포함으로써 전기화학적인 반응을 촉진시키고 용량과 수명을 크게 향상시켰다. (그림 1 참고)
또한 촉매인 폴리옥소메탈레이트는 형광등과 같은 생활의 빛에서 촉매 활성을 잃어버린다는 사실을 밝혀냈다. 이 독특한 특성을 활용하면 빛으로 촉매 활성을 자유자재로 켜고 끄는 ‘광 스위치’로 발전시킬 수 있다.
류원희 교수는 “이 연구는 기초화학과 에너지·환경공학이 결합한 융합 연구로서, 자연광합성을 모사한 인공광합성 기술이 신개념 전지기술로 적용될 수 있는 교두보를 마련했다”며, “리튬공기전지 기반의 전기자동차 상용화에 도움을 줄 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.