UNIST는 곽원진 교수팀이 아주대 화학과 서성은 교수팀, 미국 오벌린대학교 슈밍첸(Shuming Chen) 교수팀과 공동으로 리튬공기배터리용 ‘산화환원 매개체’(redox mediator)를 개발했다고 10일 밝혔다.
산화환원 매개체는 전지 전해액 무게의 단 5%만 차지하는 첨가제지만 리튬공기배터리의 에너지 효율과 수명을 결정한다. 리튬공기배터리는 높은 전압을 걸어 배터리를 충전해야만 하는데, 이때 걸리는 전압을 낮춰주는 물질이 산화환원 매개체다.
산화환원 매개체를 쓰면 낮은 전압으로도 배터리를 충전할 수 있어, 에너지 효율은 높이고 전지에 걸리는 과부하는 줄여 수명을 늘릴 수 있다.
연구팀은 활성산소와 잘 반응하지 않는 산화환원 매개체를 개발했다.
개발된 산화환원 매개체인 BAC는 일중항산소 노출 전후에 배터리 충전 전압을 3.5V 수준으로 동일하게 유지했으며, 충전 동안 방출되는 산소의 비율이 각각 82%와 79%로 뛰어난 안정성과 가역성을 가진 것으로 확인됐다.
이는 다른 산화·환원 매개체가 일중항산소 노출 후 충전 전압이 크게 증가하고 산소 발생량이 50% 이상 감소하는 것과 대비되는 결과다.
산소 발생 비율이 감소했다는 것은 산화환원 매개체가 일중항산소 등과 반응해 버려 다시 원상태로 돌아올 수 없는 비가역성을 보였다는 의미다.
곽원진 교수는 “이번 연구에서 사용된 전해질 첨가제 설계 과정은 리튬공기배터리 기술을 향상시키는 동시에 다양한 촉매 개발에도 응용될 것으로 기대한다”고 말했다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
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