서강대 화공생명공학과 문준혁 교수 연구팀 고성능 차세대 리튬-황 전지 개발

[베리타스알파=정우식 기자] 서강대는 화공생명공학과 문준혁 교수 연구팀이 차세대 리튬-황 전지를 위한 고성능 '코발트 이원계산화물' 양극 소재를 규명했다고 7일 밝혔다. 해당 연구성과는 3월 2일자로 저명 국제학술지 '어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)'에 온라인 게재됐다. 

리튬-황 전지는 기존 리튬이온전지에 비해 2~3배 높은 에너지 밀도 구현이 가능할 것으로 기대되는 차세대 전지이지만, 충/방전 중 양극에서 생성되는 리튬 폴리설파이드의 용해 현상에 의한 전해액 오염으로 이론적 에너지 밀도에 못 미치고 있다. 이를 해결하기 위해 전 세계 연구진은 리튬 폴리설파이드를 강하게 흡착하여 용해를 억제하는 기능성 양극 재료를 개발하고 있다. 관련하여 문준혁 교수 연구팀은 코발트 기반 이원계 산화물을 통해 다양한 흡착성을 구현하고, 중간 수준의 흡착성을 갖는 코발트-망간 산화물에서 가장 높은 에너지 밀도를 얻었다. 해당 전극은 6분 내 완전 충전 조건에서 기존 리튬이온전지 대비 60% 향상된 용량을 달성했다.

문준혁 교수는 "기존의 리튬-황 전지에 관한 연구가 강한 흡착성의 양극재에 단순하게 의존해왔다면, 이번 연구는 정밀하게 제어된 흡착성을 갖는 양극이 필요하다는 것을 확인했다는 데에 의의가 있다”라고 전했다. 이번 연구는 김기원 박사(서강대학교, 제1저자)와 문준혁 교수(교신저자)의 주도로 이루어졌으며, 한국연구재단 중견연구과제의 지원으로 이루어졌다.