전북대 바이오나노융합공학과 도안티루루엔 박사가 리튬-황 배터리의 단점을 극복한 3차원 형상의 새로운 분리막을 개발해 세계 학계의 주목을 끌고 있다.

16일 전북대학교(총장 김동원)에 따르면 리튬-황 배터리는 다황화물(Polysulfide)에 의한 셔틀효과(shuttle effect)로 인한 용량 저하와 다황화물이 성장하면서 생기는 덴드라이트(Dendrite)에 의해 분리막을 손상시켜 내부 쇼트를 발생시키는 약점을 노출하고 있다.

루엔 박사는 리튬-황 배터리가 갖는 분리막 문제를 해결하기 위해 상용화 된 분리막 소재 표면에 폴리스티렌 마이크로 구체와 그래핀, 촉매를 각각 코팅하여 3차원 형상의 새로운 분리막(3D hollow N-doped graphene microsphere framework)을 개발했다.

전북대 연구팀은 실험을 통해 개발한 분리막이 효과적으로 다황화물의 확산을 제한하고, 고차 다황화물을 저차로 환원시켜 셔틀효과를 억제하는 성능이 있음을 확인했고, 이를 통해 리튬-황 전지의 용량과 수명, 안정성을 향상시키는 결과를 도출했다고 밝혔다.

이 연구 내용을 담은 논문은 ‘Rationally designed NiS2-MnS/MoS2 hybridized 3D hollow N-Gr microsphere framework-modified celgard separator for highly efficient Li-S batteries’라는 제목으로 ‘어플라이드 카탈리시스 비: 인바이러멘탈(Applied Catalysis B: Environmental(IF 24.319)’ 온라인판 최신호에 게재됐다.

루엔 박사는 “앞으로 코인셀 뿐만 아니라 파우치 형태로도 가능성을 확인 할 계획”이라며 “좀 더 안정된 고용량의 리튬-황 배터리의 분리막을 개발하는데 더욱 정진하겠다”고 말했다.