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재충전 가능 Li공기전지의 재료적 도전

전문가 제언: ○ Li공기 이차전지는 종래의 전지보다 3～5배 더 높은 에너지 밀도/비에너지를 제공할 가능성이 있어서 전기자동차의 주행거리를 가솔린엔진에 비교할 만큼 연장할 수 있다. 그러나 Li공기를 재충전할 수 있게 만드는 것은 대부분 재료에 관계된 큰 도전이 있다.

○ Li공기전지의 재충전에 영향을 주는 핵심요인들이 비수성시스템에 집중해서 논의되었다. 비수성 재충전 가능 Li공기전지를 위한 현황과 재료의 도전이 검토되었다. 이들은 전해질, 음극(전기화학적 촉매), Li금속 양극, 산소 선택적막(공기로부터 산소공급)을 포함한다. Li공기 이차전지의 미래전망이 언급되었다.

○ 미국 육군연구소의 Zhang 등은 Li공기전지의 비수성 전해질을 연구하였는데 PC와 TFT의 낮은 휘발성 때문에 PC/TFT 전해질이 건조한 대기에서 Li공기전지의 수명을 연장시키는 것을 발견하였다. TFT의 사용이 용매혼합의 점성을 증가시키고 전해질의 이온전도성을 저하시키지만 비용량과 전원기능을 증가시켰다. TFT에 의한 성능개선은 TFT를 포함한 전해질이 산소의 분해와 용해도를 증가시키기 때문이다.

○ 비수성 Li공기전지의 용량은 탄소전극의 비면적에 의존한다. 5000 mAh-c-l보다 많은 산소전극의 높은 용량이 보고되었고 전류밀도는 0.01mA cm-l 또는 포장밀도가 0.125gmL-l만큼이나 낮았다. 2000mAh g-1 공기전극 용량이 중간의 전류밀도와 포장밀도로 예상될 수 있다.

○ 울산과기대의 박수진 등은 Li공기전지를 위한 나노구조 전극봉의 최신 개발도전과 전망에 대한 동향을 분석하였다. 요구되는 성능을 갖는 나노재료를 위한 대규모 저비용 제조전략이 상업적 응용을 위한 전지재료의 제조에 중요한 도전이다.

○ 우리정부는 “녹색성장산업기술” 및 “2020 이차전지 개발계획 등을 통해 출연연/대학/기업연구소 등의 산학연협력으로 차세대 리튬이온 이차전지를 적극 개발해 오고 있다.

저자: Yuyan Shao et al,
자료유형: 학술정보