KIC News, Volume 18, No. 5, 2015
KIC News, Volume 18, No. 5, 2015 73
토호쿠대학, 대용량의 축전이 가능한 ‘리튬 공기 전지’용 전극 재료 개발 - 나노 다공성 그래핀과 루테늄계 촉매가 열쇠 -
일본 과학기술진흥기구(JST) 사업의 일환으로 토호쿠대학(東北大学) 원자분자재료 과학고등연구기구 (AIMR)의 첸 밍웨이(陳 明偉) 교수는 3차원 구조를 갖는 나노 다공성 그래핀에 의한 고성능 리튬 공기 전 지를 개발했다.
최근 새로운 2차 전지로 리튬 공기 전지가 주목받고 있으며, 이 전지는 리튬 이온 전지와 달리 양극에 코발트 계와 망간 계의 화합물을 사용하지 않고 리튬 금속 전해액과 공기만으로 작동 리튬 이온 전지의 5~
8배의 용량을 실현할 수 있다고 알려져 있다.
첸 교수는 이 리튬 공기 전지의 양극에 새롭게 개발한 다공성 그래핀을 사용하여 전극의 단위 중량당 2000 mAh의 큰 전기 에너지를 가지며 100회 이상의 반복 충 방전이 가능한 리튬 공기 전지를 개발하는 데 성공했다. 양극에 사용된 다공성 그래핀은 그래핀이 갖는 전기 전도성 이외에 큰 공극을 갖기 때문에 대용량의 전극 재료가 될 수 있는 것에 착안한 것이다. 현재는 소량의 귀금속을 촉매로 사용하며 충전 시 과전압이 크다는 점 등의 과제가 있지만, 실험 결과를 전기 자동차의 주행 거리로 환산하면 충전 1회당 500~600 km의 주행에 상응하는 결과를 얻을 수 있었으며, 앞으로 더욱 개선되면 실용적인 전기 용량과 수명을 실현할 것으로 기대됩니다.
본 연구 성과는 2015년 9월 1일 Advanced Materials 온라인판에 공개되었다(※발표논문참조).
※ 발표논문 : Guo, X., Liu, P., Han, J., Ito, Y., Hirata, A., Fujita, T. and Chen, M. (2015), “3D Nanoporous Nitrogen-Doped Graphene with Encapsulated RuO2 Nanoparticles for Li–
O2 Batteries”, SEP 1, 2015.
Doi ：10.1002/adma.201503182
