금속 용출 이용한 초고내구성 아연-공기 전지 개발

울산대·KAIST, 전지에 페로브스카이트 산화물 촉매 활용

울산대 첨단소재공학부 정지원 교수 [울산대학교 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산대학교는 한국과학기술원(KAIST) 연구진과 함께 금속 용출 현상을 이용해 초고내구성 아연-공기 전지를 개발했다고 11일 밝혔다.

울산대에 따르면 첨단소재공학부 정지원 교수 연구팀은 KAIST 신소재공학과 김일두, 정우철 교수 연구팀과 함께 '고효율 수계 아연-공기 전지'를 개발했다.

이들은 용출 현상을 통해 고성능, 저가격 페로브스카이트 산화물을 만들어 수계 아연-이온 전지에 활용했다.

기존 아연-공기 전지의 방전과 충전은 효율 향상을 위해 백금, 루테늄, 이리듐 산화물 등 비싼 귀금속 촉매를 활용할 수밖에 없어 가격이 높고 내구성이 낮아 활용이 크게 제한됐다.

특히 일반적인 금속 촉매 코팅법은 아연-공기 전지의 반복적인 충·방전 구동에 따라 지지체로부터 쉽게 탈착돼 사용 기간이 지날수록 내구성과 촉매 효율이 급격히 저하되는 문제를 가지고 있다.

공동 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 추가적인 금속의 첨가 없이 페로브스카이트 산화물 내에 있는 금속 원소들을 용출시켜 표면에 단단히 결착시켰다.

연구팀은 실험을 통해 용출 현상으로 표면에 부착된 금속 원소가 페로브스카이트 산화물의 촉매 효율성을 높인다고 검증했다.

또 금속 합금-페로브스카이트 하이브리드 전극재를 개발해 아연-공기 전지에 최초로 활용했다.

개발된 전극재는 아연-공기 전지 내에서 1천500시간이 넘는 반복 구동에도 촉매 효율이 유지되는 초고내구성을 보였으며, 이는 현재까지 개발된 페로브스카이트 기반 전극재 중 최고 내구성이라고 연구팀은 설명했다.

정 교수는 "이번 연구로 개발한 초고내구성 페로브스카이트 산화물 기반 전극재는 아연-공기 전지 실용화에 크게 기여할 것"이라며 "후속 연구를 통해 저가격화와 대면적화를 위한 기술적 보완과 양산화에 집중하겠다"고 말했다.

연구 결과는 환경 공학 분야 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 B:환경 분야'(Applied Catalysis B:Environmental)에 게재됐으며, 관련 특허 출원을 완료했다.

연구 수행은 한국연구재단 기본연구사업과 수소에너지혁신기술개발사업, 삼성전자 미래기술육성센터사업의 지원을 받았다.

yongtae@yna.co.kr

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