[뉴스렙] 폭발 위험성과 충전용량 한계가 단점인 기존 리튬이온 기반의 2차 전지를 대체할 Zn-Air (금속-공기) 전지 기술이 동국대 권순철 교수 연구팀에 의해 획기적인 발전을 이루게 됐다.
동국대(총장 윤재웅)는 “권순철 교수 연구팀이 초고성능 금속-공기 2차 전지 개발 위한 양극제 촉매의 일함수와 전기전도도 특성 최적화에 성공했다”고 30일 알렸다.
Air 접촉면에 사용되는 탄소 양극은 효율적인 전기화학적 OER-ORR (산소 발생-산소 환원 반응)이 일어나지 않기 때문에 이를 고려한 새로운 고활성 촉매의 개발이 요구돼 왔다.
동국대 융합에너지신소재공학과 발라 연구교수(제1저자), 권순철 교수(교신저자) 연구팀은 순차적 수열 합성법을 적용하여 신규 3차원 금속산화물 나노큐브 구조체 (CoNb2O6, 코발트 나이오븀 옥사이드) 위에 특정 비율로 합금된 다중금속합금 나노입자 (AgNi, 니켈은)를 적층해 새로운 2상 (Dual-phase) 양극재 촉매소재를 개발했다.
권순철 교수는 “이번 연구를 통해 금속다중합금 전기화학 촉매의 상대 융합비에 따른 전기적, 물리적 특성을 극대화 및 안정화 할 수 있는 기술을 완성했다”고 했다. 이어서 “이 기술을 통해 새로운 고성능 2상 전기화학적 촉매소재를 개발하는데 성공했고, 이는 기존 탄소 전극에 흡착해 보다 넓은 표면적과 함께 효율적/균형적인 OER-ORR (산소발생-산소환원 반응)을 가능케 해, 초고성능/안정성의 차세대 Zn-Air 2차 전지를 구현한 것에 의미가 있다”고 설명했다.
권 교수는 “개발된 2상 촉매를 포함한 탄소 전극은 파우치 셀 타입에서도 160시간동안 안정적으로 운용이 되기 때문에, 차세대 박막형 또는 플렉서블 2차 전지 상용화에 한걸음 더 다가갈 수 있을 것”이라고 했다.
이 연구결과는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 창의도전연구지원사업 지원 등으로 수행됐다. ‘High-performance rechargeable metal–air batteries enabled by efficient charge transport in multielement random alloy electrocatalyst’ 제목으로 에너지·환경 분야 최상위 국제 학술지 <Applied Catalysis B : Environmental>(IF=24.319) 3월 14일 온라인에 게재됐다.
