리튬황전지는 휴대기기에 쓰이는 기존 리튬이온 전지보다 용량과 에너지 밀도가 우수해 차세대 대용량 에너지 저장장치로 각광을 받고 있다. 

그러나 전기전도도가 낮고 리튬과 황이 반응하면서 생기는 물질로 인해 전지 수명이 줄어드는 등 한계가 있어 실용화에는 한계가 있다. 이를 개선하려면 고비용의 탄소 재료를 다량 첨가하거나 독성 및 발암성 용매를 사용하는 방법뿐이다.

이에 연구팀은 값싸고 무해한 유리섬유를 서로 얽히게 해 유연하고 질긴 다공성 골격을 제조, 이를 리튬황전지에 적용했다. 

또 유리 섬유막 내부에 첨가된 탄소나노튜브와 이산화망간으로 인해 전기전도도도 높아지고 전지의 성능이 감소되는 것도 방지됐다고 연구팀은 설명했다. 

유리섬유가 포함된 리튬황전지의 에너지 밀도는 1g당 1210 밀리암페어아워(mAh)로 리튬이온 전지의 6배 이상 높으며, 100차례의 충전과 방전 후에도 970mAh로 유지되는 등 안정적인 수명을 보였다. 

김도경 교수는 "비용 및 유해성 측면에서 우수하면서도 효율성이 높은 새로운 전극 제조 방식을 개발했다. 리튬황전지의 상용화와 대량생산이 가능하게 됐다"며 "향후 전기자동차 등에 리튬황전지를 적용해 에너지 저장 용량을 극대화할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 서스테이너블 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)' 지난달 27일 자에 실렸다.