싱가포르 연구팀과 공동연구 발표
리튬황전지는 리튬이온전지의 양극 물질로 황(sulfur)을 이용하는 배터리다. 상용화된 리튬이온전지보다 용량이 10배 높아 최근 연구가 활발하다. 하지만 충·방전 시 황이 심하게 부풀어 오르거나 전해액에 녹아버리는 문제가 있었다. 이렇게 되면 배터리 수명이 줄어 상용화가 어렵다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 황을 다양한 화합물 형태로 만드는 시도를 하고 있다.
이 교수와 공동연구한 싱가포르 연구진은 황을 몰리브덴황(MoS₂)으로 코팅한 새로운 물질을 만들었다. 이 물질이 황을 감싸기 때문에 황의 부피팽창이나 녹는 문제도 어느 정도 해결할 수 있었다.
이 교수는 “새로운 물질을 실시간 투과전자현미경으로 관찰해 충·방전 시 부피팽창 정도와 리튬이온의 확산 속도에 따라 달라진 부피 팽창을 파악해냈다”고 설명했다.
이번 연구는 차세대 리튬이차전지로 불리는 리튬황전지의 상용화에 이바지할 수 있는 발판이 될 것으로 기대된다. 이번 연구에 사용된 TEM은 물질에 전자빔을 통과시켜 내부를 관찰하는 장비로, 원자 수준에서 일어나는 현상을 관찰할 수 있어 그래핀을 비롯한 다양한 소재 연구에 꼭 필요하다.
이 교수는 “엑스레이(X-ray)로 환자 몸을 진단하면 처방이 명확해지는 것처럼 실시간 TEM으로 배터리 내부에서 일어나는 현상을 보면 수명이나 출력, 용량 등의 연구를 더 효과적으로 진행할 수 있다”고 전했다. 이형중기자 leehj@ksilbo.co.kr
이형중 기자
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