리튬-공기전지의 과전압 저감 신제품신기술2015. 8. 27. 10:39
리튬-공기전지의 과전압 저감
국립연구개발법인 산업기술종합연구소 에너지절약연구부문 에너지계면기술연구그룹, 도쿄대학 대학원공학계연구과 연구팀은 물을 촉매로 약간 첨가한 유기전해액 DMSO를 이용하면 리튬-공기전지 공기극의 과전압을 대폭적으로 저감할 수 있다는 것을 발견했다.
최근 에너지 환경문제를 배경으로 한 전기자동차의 보급이 추진되고 있다. 현재, 전기자동차에는 리튬이온 전지가 탑재되어 있지만, 보다 장거리를 주행할 수 있는 고성능 축전지의 개발이 요구된다. 그래서 이론적으로는 현재 리튬이온 전지의 약 5~8배의 중량에너지 밀도를 가진 리튬-공기전지가 포스트 리튬이온전지로 주목을 받고 있다. 그러나 공기극에서의 충전, 방전의 반응기구가 잘 알려져 있지 않은 것, 충전 시의 과전압이 1.0V 이상의 큰 값이 되는 것, 충방전 사이클 특성이 나쁘다는 것 등의 문제점을 가지고 있는 실정이다.
리튬-공기전지는 공기 중의 산소를 전기화학반응에 이용하고 있다. 방전하는 경우에는 외부회로로부터 전자와 전해액 중의 리튬이온이 공기극 중으로 확산되어 온 산소와 환원반응을 일으킴으로써 과산화리튬(Li2O2)이 되며, 충전하는 경우에는 반대로 Li2O2가 산소발생반응에 의해 분해되어 리튬이온과 산소가 되는 것이 이상적인 반응이다. 그런데 공기극에서의 Li2O2 산소발생반응의 과전압은 1.0V 이상의 큰 값이 되어 그 높은 과전압에 의해 공기극에 이용되고 있는 탄소 및 촉매 등도 부식된다. 때문에 부식대책으로서 탄소가 포함되지 않는 공기극, 과전압 대책으로서 요오드이온 등의 이용이 활발하게 연구되고 있다.
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