리튬공기전지 최신현황

중국 국가자연과학재단, 과학기술부, 중국과학원의 전폭적인 지원을 받아 중국 창춘응용화학연구소 장신보(張新波) 연구원이 이끄는 과학연구팀은 과학원, 리튬공기전지 전해액 분해 억제로 공기극 고체상태 제어 - 3상 액체-기체 계면 및 리튬공기 2차전지 시스템 및 구조 최적화로 사이클 수명 연장에 성공 리튬공기전지의 경우 문헌에 보고된 최대 100배에서 500배까지 증가합니다.

리튬공기전지에 사용되는 전해액은 전지 반응 과정에서 다양한 정도로 분해되어 돌이킬 수 없는 생성물이 생성되고 자체 소모되어 전지 수명을 심각하게 제한하는 문제점을 감안하여, 전해질 분해 메커니즘을 이해해 리튬공기 이차전지에 설폭사이드(DMSO)와 설폰(TMS)을 최초로 사용해 가역 방전산물인 과산화리튬(Li2O2) 생성을 효과적으로 촉진했다. 공기극이 리튬공기전지의 성능에 미치는 영향을 면밀히 조사한 결과, 공기극 촉매의 낮은 촉매효율, 리튬과 같은 불용성 방전생성물의 저장을 위한 불합리한 기공구조 등이 밝혀졌다. 과산화물 및 반응물의 이동, 열악한 전도성은 리튬공기 배터리의 성능에 있어 핵심 요소입니다. 이를 바탕으로 연구팀은 그래핀 일체형 공기전극 개념을 최초로 제안하고, 니켈 폼 매트릭스에 3차원 다공성 그래핀을 구축하는 데 성공했다. 니켈 폼의 높은 전도성과 다공성 그래핀의 적절한 기공 구조가 결합되어 제조된 리튬공기전지는 희토류 페로브스카이트형 복합산화물이 갖는 우수한 전기 전도성을 활용하고 발휘함으로써 우수한 율속 성능을 발휘할 수 있습니다. 촉매 성능은 리튬 공기 배터리의 충전/방전 과전위를 효과적으로 줄이고 에너지 변환 효율과 속도 성능을 더욱 향상시킵니다.

위 연구 결과를 바탕으로 독자적인 지적재산권을 보유한 리튬공기 이차전지 팩을 최초로 설계, 개발하게 됐다.

케임브리지 대학 연구진은 유사한 화학적 성질을 지닌 배터리와 관련된 여러 가지 문제를 해결하는 리튬 공기 배터리의 실험실 모델을 개발했습니다. 이들이 개발한 리튬공기전지는 에너지 밀도가 높고 '2000회 이상' 충전이 가능하며 이론상 에너지 효율이 90% 이상이다.