UNIST, 싱가포르 연구진과 공동 연구
리튬황전지 충·방전 시 부피팽창 직접 관찰

UNIST(총장 정무영)는 배터리 분야 이현욱 에너지·화학공학부 교수팀이 리튬황전지의 충·방전을 실시간으로 관찰하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

리튬황전지는 리튬이온전지의 양극 물질로 황(sulfur)을 이용하는 배터리다. 이 배터리는 기존에 상용화된 리튬이온전지보다 용량이 10배 높다는 장점 덕분에 최근 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나 충·방전 시 황이 심하게 부풀어 오르거나 전해액에 녹아버려 배터리 수명이 줄어들어 상용화가 어렵다는 문제점이 있었다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 황을 다양한 화합물 형태로 만드는 시도를 하고 있다.

싱가포르 연구진은 황을 몰리브덴황(MoS₂)으로 코팅한 새로운 물질을 만들었다. 이 물질은 황을 감싸기 때문에 황의 부피팽창이나 녹는 문제를 일정 부분 해결할 수 있다는 장점이 있지만 싱가포르에는 배터리 분야를 실시간 투과전자현미경으로 관측할 전문가가 없었다.

이러한 점 때문에 싱가포르 연구진은 전세계에 10명도 안되는 '실시간 투과전자현미경(In Situ TEM)' 전문가로 꼽히는 이현욱 교수에게 공동연구를 제안했다.

이현욱 교수는 "싱가포르에도 TEM이 있지만 원하는 장면을 제대로 잡아낼 전문가가 없다"며 "새로운 물질을 실시간 투과전자현미경으로 관찰해 충·방전 시 부피팽창 정도와 리튬이온의 확산 속도에 따라 달라진 부피팽창을 파악해냈다"고 설명했다.

그는 "엑스레이(X-ray)로 환자의 몸을 진단하면 처방이 명확해지는 것처럼, 실시간 TEM으로 배터리 내부에서 일어나는 현상을 보면 수명이나 출력, 용량 등의 연구를 더 효과적으로 진행할 수 있다"고 덧붙였다. 

한편, 이번 연구 논문은 27일 미국화학회지(JACS)에 출판될 예정이다.

이현욱 교수가 리튬이온배터리에 대해 설명하고 있다.<사진=UNIST 제공>
이현욱 교수가 리튬이온배터리에 대해 설명하고 있다.<사진=UNIST 제공>
저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지