유승호 고려대 교수 "다양한 칼코겐 원소를 차세대 전지의 양극 물질로 활용 기대"
고려대 화공생명공학과 유승호 교수 연구팀이 소량의 셀레늄을 리튬 황 전지의 촉매로 활용해 고성능 리튬 황 이차전지를 개발해 주목된다.  10일 고려대학교에 따르면 이번 연구는 이미 국제적인 학술지 ‘Nature Communications’ 온라인판에 지난 3일자로 게재된 것으로 전해졌다.
유승호 교수 연구팀 관계자는 이날 "리튬 황 전지는 기존 리튬 이온 전지보다 높은 에너지 효율을 보여 차세대 전지로 떠오르고 있다"며 "양극재로 사용되는 황은 가격이 저렴하고 가벼워 드론과 같은 무인기 등 다양한 분야에 활용될 수 있다"고 강조했다.
이 관계자는 "하지만 황의 낮은 전도성은 고율 속 충‧방전 과정에서 급격한 용량 저하를 보이는게 단점"이라면서 "용량 저하는 배터리의 충전 용량, 즉 배터리가 저장할 수 있는 에너지의 양이 시간이 지남에 따라 감소하는 현상을 말한다"고 설명했다.
이같은 단점을 극복하기 위해 황보다 우수한 전도성을 가진 셀레늄 원소를 이차전지에 활용하는 추세가 이어지고 있다. 다만, 리튬 셀레늄 전지의 경우 황을 사용했을 때보다 전지의 용량이 낮고, 충·방전 과정중에 충전 속도가 지속적으로 느려지는 점이 약점으로 꼽힌다.
연구팀은 이러한 단점을 셀레늄 설파이드(SeS2)를 활용해 해결해냈다고 강조했다. 셀레늄 설파이드는 셀레늄과 황 비율이 1:2로 결합한 물질로, 황보다 전도성이 높고 안전성도 뛰어나다. 연구진은 엑스선(X-ray)으로 셀레늄 설파이드의 양극 표면을 분석해 셀레늄 위로 황 결정이 달라붙어 촉매반응이 일어난다는 사실을 확인했다.
특히 연구팀은 이를 토대로 소량의 셀레늄을 리튬 황 전지에 삽입해 작은 크기의 황 결정을 고르고 균일하게 성장하도록 유도함으로써 고율 속에도 충·방전 사이클이 안정적인 고성능 리튬 황 전지를 개발하는데 성공한 것이다.
유승호 교수는 “리튬 황 전지 상용화를 위해 높은 율속에서도 안정적으로 충전 용량을 확보할 수 있는 양극재 개발이 시급하다”며 “이번 연구에서 셀레늄 설파이드의 가능성을 확인한 만큼 다양한 칼코겐 원소를 차세대 전지의 양극 물질로 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 강조했다.
출처 : 인더스트리뉴스(http://www.industrynews.co.kr)
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