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리튬-공기 전지의 최근 개발 동향

전문가 제언: ○ 1991년 일본의 소니가 세계 최초로 리튬이온전지를 시장에 내놓은 이래 휴대폰, 노트북 PC와 같은 모바일기기의 발전과 더불어 고출력 및 고에너지 밀도의 전원에 대한 갈구는 끊임없이 이어져 왔다. 리튬이온전지가 현재 가장 우수한 이차전지이긴 하지만 전기자동차용 전원으로는 한계를 보이고 있다. 그 대안으로 나타난 것이 리튬-공기전지다.

○ 리튬-공기전지와 같은 원리인 아연, 알루미늄, 마그네슘 등의 금속-공기전지들이 있다. 이들의 산화물은 안정성이 높아 가역적 재충전이 매우 어려워 이차전지가 아닌 일차전지로 일부 상용화 되었다. 이에 비하면 리튬산화물은 가역적 전기화학반응이 보다 용이하여 이차전지의 가능성이 높다.

○ 1996년 미국 EIC연구소의 K. M. Abraham과 Z. Jiang이 고분자 전해질을 이용한 최초의 리튬-공기전지를 선보인 이래 가장 야심찬 연구과제는 2009년 IBM Research가 주도한 ‘Battery 500 Project’라 할 수 있다. 이 프로젝트는 Argonne, Lawrence Livermore, Pacific Northwest, Oak Ridge 등 미국의 국립연구소와 대학들이 참여하고 금년 4월에는 일본의 Asahi Kasei와 Central Glass가 동참한 대형 연구과제다.

○ 우리나라도 일찍이 KIST 등 출연연구기관을 필두로 전고체형 리튬-공기전지의 기초연구를 수행하여 왔으며, 최근에는 한양대를 비롯한 대학과 기업에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 금년 9월에 삼성전자 종합기술원과 한국전기화학회와 공동으로 ‘제1회 국제 리튬공기전지 심포지움’을 개최하는 등 이 분야의 주도권 쟁탈전에 돌입했다.

○ 리튬-공기전지의 실용화시기에 대해서는 전문가들의 예측이 엇갈린다. 그 시기는 기술적 성취결과에 따라 결정될 것이지만 무엇보다 지속적 관심이 있어야 한다. 전고체형 전지는 여러 모로 이상적이긴 하지만 조기 실용화를 목표로 한다면 이온 액체를 이용한 하이브리드형 전지에 더 가능성이 보인다.

저자: Doretta Capsoni, Marcella Bini, Stefania Ferrari, Eliana Quartavone, Piercarlo Mustarelli
자료유형: 학술정보