KAIST(한국과학기술원)가 고무 형태의 고분자 전해질을 개발했다. 이를 전기차에 도입하면 한 번 충전으로 800km까지 주행할 수 있다. 이번 개발은 KAIST 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀이 미국 조지아공대(Georgia Tech) 이승우 교수팀과 공동으로 연구했으며, 연구 내용은 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’ 1월 13일에 실렸다. 배터리(이차전지)에 일반적으로 사용되는 액체전해질은 화재 및 자동차 안전사고를 일으킬 위험성을 가지고 있다. 반면, 전고체 리튬메탈전지(all-solid-state Li-metal battery)는 액체전해질이 아닌 고체전해질을 사용하기 때문에 화재 위험성을 현저히 줄일 수 있다. 또한 기존 리튬이온전지에 비해 에너지밀도가 높아 주행거리를 더 늘릴 수 있다. 고체 전해질은 크게 고분자 기반, 산화물 기반, 황화물 기반의 전해질로 나뉘는데, 현재 황화물 기반에서 가장 활발한 연구가 되고 있으나 가격이 비싸다는 단점이 있다. 고분자 기반 고체전해질은 원료가 싸고, 저온 대량생산 공정, 가벼움의 장점을 가지고 있다. 하지만 상온에서 낮은 이온전도도를 가지는 문제점이 있으며, 전지 충‧방전 시 안정성이 떨어진다. 공동 연
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구팀이 이온 전도율을 떨어뜨리는 ‘데드존(dead zone)’ 없는 폴리머 전해질을 개발했다. 연구팀은 전고체 배터리의 상용화가 앞당겨질 것으로 기대하고 있다. POSTECH 화학과 박문정 교수·통합과정 민재민씨 연구팀과 첨단재료과학부 손창윤 교수 연구팀이 정전기적 상호작용에 의해 구조를 제어할 수 있는 새로운 고분자 고체 전해질을 개발했다. 이 연구는 기존의 2차원 패턴의 구조에 필연적으로 존재하는 ‘데드존(dead zone)’에서 이온의 이동도가 크게 떨어지는 문제점을 근원적으로 해결한 연구로 주목받고 있다. 리튬이온전지에서 이온은 액체로 된 전해질에 의해 이동하게 되는데, 조그만 손상에도 이 전해액에 누출되어 화재나 폭발로 이어질 수 있어 불안정하다. 이런 단점을 극복하기 위해 고체상태의 전해질을 사용하는 것이 전고체 전지이다. 또 고분자 전해질 기반 전고체 전지는 충돌에도 안정적이고 인화성이 없어 화재로 이어질 위험이 낮다. 뿐만 아니라 같은 무게와 크기의 리튬이온배터리와 비교했을 때, 에너지 밀도가 1.5배에서 1.7배가량 높아 더 오래가는 이점이 있다. 연구팀은 고분자 전해질 내의 정전기적 힘을 제어함으로써 새로운 나
[헬로티] 국내 연구진이 수소차에 쓰이는 연료전지인 양성자 교환막 연료전지의 전해질막 소재를 개발했다. UNIST 화학과 나명수·백승빈·김영삼 교수 공동연구팀은 수소 이온 전도성이 뛰어난 연료전지용 전해질막 소재를 개발했다. 이 소재는 일반 고분자 전해질 소재와 달리 금속과 유기물이 혼합된 금속-유기 골격체(MOF : Metal–organic framework)로 이뤄졌다. 연구팀은 전해질의 수소 이온 전도도를 높이는 원리까지 밝혀내 향후 고성능 다공성 고체 전해질을 설계하는 데 도움이 될 전망이다. 수소연료전지는 수소와 공기 중 산소를 이용해 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는 장치로, 부산물로 물만 나오는 친환경 발전장치다. 두 개의 전극과 양 전극 사이에서 수소 이온을 통과(수소 이온 전도)시키는 전해질막으로 이뤄졌다. 이 전해질막의 수소 이온 전도도는 화학반응 속도에 영향을 줘 연료전지 효율을 결정한다. 연구팀은 금속과 유기물이 결합해 다공성 골격구조체를 이루는 MOF로 60℃에서 10-2 S(지멘스)/cm 이상의 수소 이온 전도도를 지닌 전해질 소재를 개발해냈다. MOF의 한 종류인 MOF-808에 아미노술폰산이온을 첨가(손님분자)해 만들었다. MOF
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