리튬 이온 전지보다도 성능이 좋고 저렴한「공기아연전지」충방전 열화를 억제하는 촉매를 흔한 금속으로 생성하는 것에 성공

리튬 이온 전지보다도 성능이 좋고 저렴한「공기아연전지」충방전 열화를 억제하는 촉매를 흔한 금속으로 생성하는 것에 성공

흔한 금속「아연」과 공기중의「산소」를 반응시키는 것으로 전력을 꺼내는 「공기아연전지」는, 경량·저렴·고에너지 밀도라고 하는 3박자 갗추어진 전지입니다만, 충전에는 적합하지 않기 위해서 용도가 한정되어 있었습니다. 호주 연구자가, 충방전에 의한 공기아연전지의 열화를 최소한 억제하는 촉매를 철이나 니켈 등이 흔한 저렴한 금속으로 생성하는 것에 성공하고 있습니다.

University of Sydney charges ahead on zinc-air batteries - The University of Sydney

정극에 산소, 부극에 아연을 사용한 공기아연전지는, 1.3kWh/kg라고 하는 높은 이론 에너지 밀도를 가지는 전지로, 실용화되고 있는 리튬 이온 전지의 약2배라고 하는 높은 에너지 밀도로부터, 리튬 이온 전지의 대체 전지로서 기대되고 있습니다. 높은 에너지 밀도뿐만 아니라, 정극에 공기중의 산소를 사용하기 위해서 정극활물질이 불필요해서 배터리 셀의 소형화·경량화에 유리한 것, 세계에 편재하는 리튬과 달라 어디서나 떨어지는 아연이 재료라고 하는 것은, 공급이나 비용의 면이라도 리튬 이온 전지보다도 훨씬 뛰어난 전지라고 말할 수 있습니다.

그러나, 공기아연전지는 충방전을 되풀이하면 아연전극에 수가지장을 석출해버리기 위해서 충전이 가능한 이차전지로서 사용하는 것이 어렵고, 보청기용이나 필름 카메라 노출계 등에 １회용인 일차전지로서 실용화되고 있는 것에 머물고 있었습니다.

호주 시드니 대학교 Yuan Chen교수들의 연구팀은, 공기아연전지의 충방전을 되풀이해 가도 화학적으로 안정성을 유지할 수 있는 새로운 촉매를 개발하는 것에 성공했습니다. Yuan Chen교수들의 개발한 촉매는, 철·코발트·니켈이라고 하는 용이하게 입수 가능한 일반적인 금속으로 구성되고 있어, 리튬 이온 전지와 같은 레어메탈을 일체 사용하지 않고, 에너지 밀도가 높은 충전가능한 전지를 실현하고 있습니다.

종래는 공기아연이차전지의 촉매에는 백금이나 산화 이리듐 등이 고가인 금속이 사용되고 있었던 것에 대해서, 조성·사이즈·결정화의 제어에 3개의 파라미터를 변화시키는 것으로 흔한 저렴한 금속으로 촉매를 만드는 것에 성공한 것. 전지의 주된 재료인 아연을 포함시키고, 저렴해서 에너지 밀도가 높은 이차전지를 만드는 것이 기대되고 있습니다.

한편, Yuan Chen교수들 연구팀은, 120시간의 충방전을 60회 되풀이한 후라도 배터리 용량은 10%밖에 저하되고 있지 않은 것을 확인하고 있는 것. 이후, 한층더 개량에 의해, 리튬 이온 전지와 대체가능한 성능을,보다 싼값으로 안정공급할 수 있는 공기아연전지의 실현에 기대가 됩니다.