[과학뉴스] 사람 소장의 융모 흉내 낸 배터리

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영국 과학자들이 사람의 소장 내 세포 구조를 적용한 새로운 리튬-황화물 배터리 시제품을 만들었다고 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼스’ 10월 26일자에 밝혔다.

최근 많이 쓰이는 리튬이온 배터리는 보통 흑연으로 만든 음전극과 산화 리튬 코발트로 된 양전극, 그리고 가운데 위치한 전해질이 층을 이루고 있다. 전하를 띠는 리튬이온이 양전극에 잡혀 전해질과 음전극으로 들어가는 양이 많을수록 용량이 커지는 원리다.

영국 케임브리지대 금속재료과학과 바센트 쿠머 교수팀은 기존 ‘리튬-황’ 화합물로 만든 배터리를 사용하면 재충전할 때 전자를 포획하는 능력이 점차 약해지는 현상을 발견했다. 충전과 방전을 반복할수록 황 분자가 고리를 이뤄 리튬과 사슬 형태로 연결되는 부위가 많아지면서 전하를 띤 기자리튬이온을 포획하는 능력이 떨어지기 때문이다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 양전극 부분에 리튬이온을 추가로 포획할 수 있도록 산화아연층을 쌓아 올렸다. 이 층은 우리 몸의 소장에서 표면적을 넓혀 소화를 돕는 융모 구조를 본떴다. 실험 결과, 산화아연층이 리튬-황 화합물과도 강하게 결합하면서 더 많은 리튬이온을 포획해 배터리 용량이 늘어났다.

연구에 참여한 금속재료과학과 파울 콕슨 교수는 “기존의 배터리의 단점을 극복하고 개선시킬 수 있는 방법을 제시한 것”이라고 말했다.

글 : 김진호 기자
과학동아 2016년 12호