[이코노미 줌In] 전기자동차 전지 대량 생산기술 개발

KAIST 김일두 교수 연구팀

KAIST(총장 강성모)는 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 리튬-공기전지의 핵심 구성요소인 촉매를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

리튬-공기전지는 리튬-이온전지에 비해 용량이 10배 이상 높고 대기 중의 산소를 연료로 활용해 전기자동차를 위한 에너지 저장장치로 주목을 받고있다.

그러나 방전 시 생성되는 고체 리튬산화물이 충전 과정에서 원활히 분해되지 않아 전지의 효율 및 수명특성이 저하되는 어려움이 있었다.

따라서 사용화를 위해 탄소재 양극 내의 리튬산화물의 형성과 분해를 안정적으로 도와주는 촉매 개발이 필요했다.

리튬-공기전지용 촉매는 가벼우면서 내구성이 우수해 촉매의 표면적을 최대한 넓히는 것이 중요하다.

현재 상용화 수준에는 대량 생산 및 우수한 촉매 활성을 갖는 소재는 존재하지 않았다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 루테늄과 망간 전구체가 녹아 있는 고분자 용액을 전기 방사했다. 누에가 실을 뽑듯이 고분자 용액을 재료로 삼은 실을 뽑아내 루테늄-망간 전구체를 기반으로 한 고분자 복합 섬유를 합성해내는 기술이다.

즉, 연구팀의 핵심 기술인 전기방사 기술은 고분자, 금속 전구체가 포함된 용액을 전기적 인력으로 연신시켜 수십에서 수백 나노 직경의 나노섬유를 얻을 수 있는 기술이다. 이 기술은 쉽게 기능성 나노섬유를 대량 생산할 수 있어 수처리용 필터, 황사 마스크, 마스크팩 소재, 바이오 필터 등에 활발히 사용되고 있다.

김 교수는 “생산 공정이 매우 손쉽고 대량생산이 가능한 기술이다”며 “촉매의 성능이 우수해 차세대 전지로 각광받는 리튬-공기전지의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것”이라고 말했다.

최소망 기자