강석주·곽상규·안광진 교수팀
루테늄 촉매 이용해 성능 높여
UNIST 제공
울산과학기술원(UNIST) 강석주·곽상규·안광진 교수 연구팀은 리튬-이산화탄소 전지의 전해질을 융용염으로 활용하고, 루테늄(Ru) 촉매를 써 전지 성능을 향상시키는 데 성공했다고 28일 밝혔다.
리튬-이산화탄소 전지는 리튬을 음극재로, 이산화탄소를 양극재로 사용하는 이차전지다. 리튬 이온이 전해질을 통해 음극재와 양극재 사이를 오가면서 전지의 충·방전이 이뤄진다. 특히 전지에 전류가 흐르면서 전기를 사용하는 방전 시 이산화탄소 반응이 일어나 공기 중 이산화탄소를 포집할 수 있다.
하지만, 전지 작동과정에서 탄산리튬이 생기고, 과전압이 높아져 전지의 수명과 성능이 떨어지는 문제가 있다. 연구팀은 이 같은 문제를 해소하기 위해 기존 전해질 대신 질산염으로 구성된 고체를 전해질로 사용하고, 양극 표면에 루테늄 나노 입자를 촉매로 썼다.
고체질산염은 100℃ 이상 고온에서 녹아 전해질로 작용하며, 충방전 시 부반응을 줄여 과전압을 낮춰준다. 류테늄 촉매 역시 추가로 과전압을 낮추고, 전류밀도가 높은 상태에서 전지가 작동하도록 도와, 전력밀도(단위 부피당 출력)를 기존 전해질에 비해 13배나 높였다고 연구팀은 설명했다.강석주 UNIST 교수는 "고전류밀도에서 구동 가능한 리튬-이산화탄소 전지를 처음으로 개발한 연구성과로, 고성능 차세대 충전지 시스템과 이산화탄소 포집 장치로 리튬-이산화탄소 전지 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 23일자)'에 실렸다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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