| 초록 |
금속-공기 전지는 환경오염 물질을 배출하지 않는 특성과 함께 높은 에너지 밀도를 가져 차세대 배터리 시스템으로 주목받고 있다. 하지만, 금속-공기 전지의 핵심 반응인 산소 환원 및 발생 반응의 느린 반응 속도는 상용화에 어려움을 일으키고 있다. 이를 극복하기 위해, 높은 전기전도도와 풍부한 활성 지점을 지니는 다성분계 전이 금속 산화물 촉매 소재가 많은 주목을 받고 있다. 전이 금속 원소간의 전자 전달의 용이함은 산소 환원 및 발생 반응을 촉진시키지만 금속 산화물 고유의 단점들을 완전히 극복하지는 못하여 탄소 소재와의 복합화 연구가 활발히 보고되고 있다. 특히, 중공 구조의 탄소 나노 구조체와의 복합화는 더욱 향상된 전기 전도도를 제공할 뿐 아니라, 높은 비표면적 및 기공도를 제공함으로써 물질 전달을 원활하게 하고, 금속 산화물의 활성점 노출을 극대화하여 산소 환원 및 발생 반응을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 간단한 액상 방법으로 중공 구조의 다공성 카본 구조체를 합성하였으며 이를 다성분계 전이 금속 산화물과 복합화 하여 이중 기능성 촉매로 금속-공기 전지에 적용하였다. 개발된 촉매 소재는 다공성 구조체로 인한 높은 비표면적과 다성분계 전이 금속 산화물의 풍부한 활성점으로 알칼리 전해질에서 훌륭한 산소 환원 및 발생 반응을 보여주었으며 금속-공기 전지의 양극 소재로서 우수한 전기화학적 특성을 보였다. |
