아주경제 김태성 기자 =국내 연구진이 비타민-C로 처리된 황(S8) 나노입자를 활용해 전기자동차에 사용될 차세대 배터리로 주목받고 있는 리튬황 배터리의 성능을 향상시키는 데 성공했다.

이번 성과는 전기자동차용 리튬황 배터리의 상용화 가능성을 더욱 높일 것으로 기대된다.

리튬황 배터리는 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 선정한 '2014 미래유망기술 10선' 중 하나로 리튬이온전지(최대 387 Wh/kg)의 5.4배에 이르는 고용량 차세대 배터리다.

14일 지스트(GIST․광주과학기술원․총장 문승현)에 따르면 환경공학부 이재영 교수(교신저자·에틀(Ertl) 촉매 연구센터)가 주도하고 김진원 박사과정생(제1저자)이 수행한 이번 연구가 화학‧에너지 분야의 세계적인 학술지인 ChemSusChem 4월 29일자 온라인판에 게재됐다.

친환경 이동수단인 전기자동차의 주 동력원으로 사용되고 있는 리튬이온 배터리는 용량이 작은데다 고출력을 위해 필요한 부피 면적이 크고 무게가 무거워 성능 개선에 어려움을 겪고 있다.

최근 리튬이온 배터리를 대체할 동력원으로 가볍고 경제적이며 용량이 큰 리튬황 배터리가 주목받고 있지만, 황의 비전도성과 전기화학적 충‧방전 시 중간산물인 폴리설파이드의 용출 로 인한 충‧방전 사이클 성능의 급격한 저하 문제는 아직까지 극복 과제로 남아 있다.

연구팀은 친환경적이고 경제적인 비타민-C를 녹색합성공정에 도입해 황 나노입자-그래핀 복합체를 합성하고, 그래핀 산화물의 환원 정도를 조절해 이중층(dual-layered) 양극 구조를 구현한 리튬황 배터리를 개발했다.

연구팀은 폴리설파이드의 용출을 화학적‧물리적으로 억제해 리튬 음극과 전해질을 오염시키지 않을 수 있었고, 황 이용률 극대화를 통해 리튬황 배터리의 사이클 성능(충방전 반복에 따른 용량 감소 문제)을 기존보다 20% 향상시킬 수 있다고 밝혔다.

이재영 교수는 "이번 연구 결과는 비타민-C를 활용한 친환경적인 방법으로 리튬황 배터리 상용화의 극복 과제였던 낮은 사이클 안정성을 향상시켰다 데 큰 의미가 있다"며 "향후 차세대 전기자동차용 배터리의 적용 가능성을 더욱 높일 것으로 기대한다"고 말했다.