공기 중 산소로 충전되는 차세대 리튬 공기 전지의 효율을 높일 수 있는 촉매가 개발됐다.

1일 한국과학기술원(KAIST)은 강정구 교수와 숙명여대 최경민 교수 공동 연구팀이 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 이하의 원자 수준에서 리튬 공기 전지용 촉매를 제어하는 데 성공했다고 밝혔다.

이 촉매는 리튬 이온 전지보다 에너지 밀도를 최대 10배까지 높일 수 있어 차세대 대용량 전지로 주목받고 있다.

▲ 금속 유기 구조체 내 기공에서 촉매를 안정화하는 과정.

하지만 에너지 효율이 낮고 충·방전이 반복되면 수명이 짧아진다는 단점이 있다.

이 때문에 전극에 촉매를 도입해 에너지 효율을 높이려는 연구가 활발히 진행되고 있지만, 촉매가 1 나노미터 이하로 작아지면 서로 뭉치면서 성능이 급격히 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 나노미터 이하 원자 수준에서 촉매를 제어할 수 있는 기술을 이용해 촉매를 안정적으로 격리하는 데 성공했다.

무수히 많은 구멍이 뚫려 있는 금속 유기 구조체(MOF)의 기공에 코발트 수산화물 촉매를 가둬 뭉침 현상을 방지했다.

그 결과 리튬 공기 전지의 수명을 기존의 3배 정도로 늘릴 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난달 6일 자에 실렸다.

[용어설명] 리튬 공기 전지란 공기 중 산소와 결합해 전기를 발생시키는 전지를 뜻한다.

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