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물질·재료연구기구(NIMS), 소프트뱅크의 공동 연구그룹이 에너지 밀도가 높은 리튬 공기 전지의 사이클 수명이 전해액 양 및 면적 용량의 비율에 의해 좌우됨을 규명함. 반응에 사용되는 산소뿐만 아니라, 부수적 반응에 따라 생성되는 물질의 정량적 측정법을 개발하고 전지 반응 전체에서 반응물, 생성물의 수지(収支)를 정밀하게 평가할 수 있게 됨에 따라 사이클 수명의 주요 요인을 확정하는 데 성공함. 연구진은 반응에 사용되는 산소 및 충·방전에 수반되어 발생하는 기체 및 휘발성 물질을 정량적으로 평가하는 방법을 개발, 리튬 공기 전지 내부의 복잡한 반응을 정밀하게 평가하는 방법을 확립함. 또한 이 방법을 NIMS-SoftBank 첨단기술개발센터에서 개발한 실용적 리튬 공기 전지에 적용함으로써 전지의 사이클 수명이 전해액 양 및 면적 용량의 비율로 정의된 매개 변수에 의해 좌우되고 있음을 최초로 규명함. 전해액 양을 일정하게 유지한 채 면적 용량을 줄이면 사이클 수명이 연장된다는 사실이 밝혀짐. 한편, 면적 용량이 감소하면 배터리의 에너지 밀도가 떨어지기 때문에, 실용적 리튬 공기 전지의 개발에 있어서는 ‘전해액 양 및 면적 용량의 비’ 매개 변수를 의식한 전지 설계, 재료 평가 중요하다는 것이 시사됨. 본 연구 성과는 리튬 공기 전지의 실용화 연구 개발에 중요한 지침을 제공할 것으로 기대되며, NIMS-SoftBank 첨단기술개발센터는 향후 리튬 공기 전지 내부의 부수적 반응 억제 방법을 확립함으로써 리튬 공기 전지를 조기 실용화시킬 예정임.

본 연구 성과는 ‘RSC Advances’ (“Material Balance in the O2 Electrode of Li-O2 Cells with a Porous Carbon Electrode and TEGDME-Based Electrolytes”) 지에 게재됨.