싸고 효율적인 차세대 '금속-공기전지' 촉매 개발

고용량 배터리로 차세대 전지로 주목받는 금속-공기전지를 상용화할 수 있는 싸고 효율적인 촉매 기술이 개발됐다.울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 김건태 교수팀이 같은 학부 조재필 교수팀과 함께 

새로운 형태의 금속-공기전지(Metal-Air Battery)용 공기극 촉매를 개발했다고 23일 밝혔다. 

페로브스카이트 물질을 나노섬유 형태로 만든 이 촉매는 기존 귀금속 촉매만큼의 성능을 보이면서도 저렴하고 전기화학적 안정성도 뛰어나다. 페로브스카이트는 양이온과 음이온, 할로겐화물이 독특한 결정 구조를 가진 물질이다.

 금속-공기전지뿐만 아니라 1㎏당 에너지 밀도가 휘발유에 가까운 리튬-공기전지의 상용화에도 기여할 전망이다.글로벌 기업들도 많은 투자에 나서고 있다.

금속-공기전지는 금속으로 이뤄진 '연료극'과 촉매가 들어 있는 '공기극'으로 구성된다.공기극에서 받아들인 산소를 연료극에 있는 금속과 반응시키면서(산화) 전기를 발생시키는(방전) 일종의 연료전지다.이 반응을 거꾸로 일으키면 충전도 가능하다. 산화된 금속에서 산소를 분리하면 배터리로도 활용할 수 있다.구조가 간단하고, 소재가 싸며 전기용량도 커서 고용량 배터리로 주목받고 있다.

그동안 금속-공기전지의 공기극에는 백금(Pt)이나 산화이리듐(IrO₂) 같은 귀금속 촉매가 사용됐다. 이들은 공기극에 필요한 화학반응에서 우수한 성능을 보이지만 비싼 데다 희소성이 높고 내구성이 약해 대규모로 응용하기 

어려웠다.전기 전도도가 높고 촉매 활성이 좋은 '양이온 정렬형 더블 페로브스카이트(cation ordered double perovskite)'을 이용해 새로운 촉매를 개발했다.코발트(Co)와 철(Fe)을 적절한 비율로 도입한 페로브스카이트 물질을 

만들고, 이 물질의 효율을 극대화할 수 있는 나노섬유(nanofiber) 구조로 만든 것이다.