재충전식 리튬-공기 배터리의 특성과 전망

전문가 제언

○ 현재 많이 보급, 이용되는 충전식 배터리인 리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 캐소드와 아노드 사이를 이동하여 충방전이 이루어진다. 그러나 리튬이온 전지는 양 전극재료의 충방전 용량 부족으로 중량이 무겁다는 문제가 있다. 최근 다수의 과학자 그룹이 이론 에너지밀도가 기존의 배터리보다 훨씬 높은 충전식 리튬-공기 배터리를 개발하고 있다. 높은 비에너지밀도를 가진 리튬-공기 배터리는 전기차(EV)의 동력원으로 이용할 수 있는 가능성을 가진다. 현재 가역 리튬-공기 배터리의 종류로 비수용성과 수용성 시스템이 제안되어 있다.

 

○ 리튬의 산화반응식으로부터 계산된 비수용성 시스템의 리튬-공기 배터리의 비에너지 밀도는 충전상태에서 가솔린의 에너지 밀도와 근접한 수치를 보이며, 비수용성 시스템의 단위 중량과 단위체적당 에너지 밀도는 리튬이온 배터리보다 각 10배, 6배 높다. 물 분자가 공기 캐소드에서 레독스 반응에 참여하는 수용성 시스템의 리튬-공기 배터리의 단위중량당 에너지밀도는 기존 리튬이온 전지보다 5배 높다.

 

○ 지난 10년간 리튬-공기 배터리 시스템은 재료, 특히 비수용성 전해질, 수-안정성 고체 전해질, Li2O2 환원용 촉매 등에 대하여 다수의 연구결과가 발표되었으나 실용적인 고동력밀도와 확장된 심방전은 아직 시연되지 못하고 있는 등 리튬-공기 배터리 연구는 아직 초기단계에 있다.

 

○ 국내에서는 한국과학기술원과 경기대학이 공동으로 나노섬유 그래핀 복합촉매를 이용한 리튬공기 2차전지의 제조에 성공하고 그 결과를 보고하는 등 다수 연구에 참여하고 있다. 본고는 EV 용도에 사용되는 리튬-공기 배터리의 최신의 연구 내용과 전망을 배터리 재료에 중점을 두어 설명한 것으로 이 분야 연구에 좋은 참고자료가 될 것으로 믿는다.

 

저자

Nobuyuki Imanishi, Osamu Yamamoto

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

17(1)

잡지명

Materials Today

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

24~30

분석자

이*옹

분석물

• 재충전식 리튬-공기 배터리의 특성과 전망.pdf [312,205 byte]

이미지변환중입니다.