UNIST 김건태 교수팀, 차세대 배터리 "금속 공기 전지" 촉매제 개발 상용화 눈 앞
울산과학기술원(UNIST) 김건태 에너지 및 화학공학부 교수팀이 ‘금속-공기전지’에서 공기를 받아들이는 양극(공기極)에 적용해 충전과 방전 성능을 모두 높이는 복합촉매를 개발했다고 12일 밝혔다. 금속-공기전지는 공기 중 산소를 이용해 충·방전하는 것으로, 에너지 저장용량이 크고 소재도 저렴해 전기차용으로 주목받는 배터리다.
김 교수팀에 따르면 금속-공기전지는 음극에 있는 금속과 양극에서 받아들이는 산소가 전자를 주고받는 산화 환원 반응을 하며 충전·방전하는 이차전지다. 양극 물질로 공기를 이용하므로 가볍고 전기 저장용량도 커서, 차세대 전기차 배터리 후보로 주목받는다. 전체 성능은 공기극에서 일어나는 산소의 산화 환원 반응 정도가 결정하므로, 이 반응을 촉진할 촉매가 필요하다.
그런데 기존 촉매인 백금(Pt) 등은 귀금속이라 비싸고 안정성이 낮은 문제가 있다. 그 대안으로 성능이 뛰어나고 가격이 저렴한 페로브스카이트 촉매가 제시됐으나, 이 역시 충전이나 방전 중 한쪽 반응만 활성화하는 문제가 있다. 김 교수팀은 충전과 방전 반응에서 각각 뛰어난 성능을 보이는 두 종류 촉매를 결합한 복합촉매로 이 문제를 풀었다.
김 교수는 “값싸고 효율 높은 촉매를 금속-공기전지 공기極에 적용하면 상용화가 한층 빨라질 것”이라면서 “이번 연구는 페로브스카이트 산화물에 원자층 증착을 접목해 차세대 공기極 소재 개발에 새로운 방법을 제시했다”고 밝혔다.
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