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일반뉴스 국내 연구진, 리튬황전지 양극재 합성 성공...웨어러블 제품에 활용

헬로티 이동재 기자 | 국내 연구팀이 정유 처리의 부산물로 여겨졌던 황을 이용해 30분 만에 리튬-황 전지 양극재를 합성하는 데 성공했다. POSTECH 연구팀은 고에너지 밀도, 고속 충전, 그리고 기계적 유연성을 부여할 수 있는 혁신적인 리튬-황((Li-S) 전지를 개발했다. 추가적인 용매나 개시제, 계면활성제, 입체 안정화제를 사용하지 않고 30분 이내의 빠른 반응시간을 통해 계층적으로 정렬된 형태의 역가황 고분자 입자를 합성한 첫 번째 사례다. 현재 사용되는 고독성 전이 금속계 양극 재료와는 달리, 황은 값이 싸고 풍부하며, 독성이 적다는 점 때문에 주목받고 있는 물질이다. 특히, 리튬-황 배터리는 높은 이론적 에너지 밀도로, 높은 용량을 저장할 수 있어 차세대 배터리로서 가능성을 보여준다. 하지만, 황은 근본적으로 낮은 전기전도도를 가지기 때문에, 활성 물질의 완전한 활용을 방해하여 충방전 속도를 늦추고, 전해질에 용해도가 높아 전지의 수명을 떨어뜨리는 단점이 있다. 연구팀은 기존의 황 전극과 달리 황의 함침 공정을 사용하지 않고, 황과 비닐포스폰산의 역가황 반응을 이용한 공중합을 통해 30분 만에 황 기반 고분자 입자를 합성했다. 짧은 반응시간에 균

이동재 기자

2021-09-14 10:33

일반뉴스 실내조명으로 충전되는 배터리 시스템 개발...에너지 효율 13.2%↑

[헬로티] UNIST 연구진, “리튬이온배터리 고속충전에도 응용 가능할 것” ▲연료 감응형 광충전 배터리의 원리. (출처 : UNIST) 버려지는 실내조명의 빛으로 배터리를 충전해 쓰는 에너지 재활용 시대가 앞당겨질 전망이다. 조명 불빛의 충전 효율을 크게 끌어올린 전극 소재가 새롭게 개발됐기 때문이다. UNIST 송현곤·권태혁 교수 연구팀은 실내조명을 이용한 에너지 효율을 13.2%까지 끌어올린 배터리 시스템을 개발했다. 이는 이제껏 개발된 광충전 시스템 중 최고 기록인 11.5%를 훌쩍 뛰어넘는다. 연구진은 전극소재인 리튬망간산화물(LiMn2O4)에 리튬 이온을 더 빠르게 집어넣는 방법으로 충전효율을 높였다. 리튬망간산화물에 전기화학적 자극을 줘 입자들을 한 방향으로 정렬시키고 그 크기를 키움으로써, 리튬 이온이 전극에 더 많이, 더 빨리 저장될 수 있도록 했다. 투과전자현미경 사진으로 확인한 결과, 입자의 방향 정렬성과 크기가 개선됐다. 특히 입자 하나의 크기가 기존 26nm에서 34nm로 커졌다. 개발된 광충전 이차전지 시스템은 염료감응 태양전지(발전기)와 발전으로 얻은 전력을 저장하는 배터리가 합쳐진 시스템이다. 리

이동재 기자

2021-03-25 10:21

일반뉴스 전기차 배터리 수명 효과적으로 늘리는 첨가제 기술 개발돼

[헬로티] UNIST 연구진, 고용량 전극 보호·고속충전 돕는 다기능 전해액 첨가제 개발 (출처 : UNIST) 대용량 전기차 배터리의 수명 문제를 미량의 첨가제로 해결한 연구가 나왔다. UNIST 에너지화학공학과의 최남순·곽상규 교수와 화학과 홍성유 교수팀이 대용량 리튬이온배터리 개발의 난제로 꼽혀 온 전극 소재의 불안정성을 해결할 수 있는 배터리 전해액 첨가제를 개발했다. 연구 결과, 수백회 충·방전에도 배터리 초기 용량의 80% 이상을 유지했는데, 이는 상용화된 최고 수준의 첨가제를 뛰어넘는 성능이다. 전기차를 비롯한 대용량 배터리 수요가 늘면서 상용 리튬이온배터리의 전극을 고용량 소재인 실리콘과 하이니켈로 대체하려는 연구가 활발하다. 하지만 실리콘 음극은 충·방전시 부피가 3배 이상 늘었다 주는 것이 반복돼 기계적 내구성 약하며, 하이니켈 양극 또한 화학적으로 불안정한 문제가 있다. 개발된 첨가제가 실리콘 혼합 음극 표면에 만든 보호막은 고무줄처럼 유연하고 신축성이 좋을 뿐만 아니라 리튬이온 투과성(이동성)이 뛰어나 실리콘의 반복적 부피변화에 의한 기계적 과부하를 줄인다. 또 첨가제는 전해액 속 불산(

이동재 기자

2021-02-15 10:28