고성능 산소반응용 Co3O4/CoS 복합촉매의 합성 및 분석

초록

최근 에너지 수요와 환경보호에 대한 인식이 증가함에 따라 친환경 에너지 변환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재 주로 사용되는 리튬이온배터리는 안정성 문제, 열화에 의한 배터리 성능 감소가 야기될 수 있다. 다양한 연구 중 아연-공기배터리는 친환경적이고 높은 이론용량과 안정성으로 리튬이온배터리의 대체재로 주목받고 있다. 아연-공기배터리는 산소극에서 4전자가 참여해 일어나는 산소 발생 및 환원 반응이 배터리의 성능을 결정하는 반응이기 때문에 고성능의 산소반응용 촉매 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 코발트 기반의 복합촉매를 합성하여 산소 발생 및 환원 반응에 모두 우수한 촉매 성능을 확인하였다. Co-Co PBA를 합성한 후 열처리하여 Co3O4를 합성하였고, Na2S와 함께 수열합성하여 Co3O4를 부분적으로 환원시켜 Co3O4/CoS 복합체를 합성하였다. SEM, XRD 분석을 통해 큐브 구조를 가진 Co3O4/CoS 복합체가 합성되었음을 확인하였다. 또한 LSV, CA 등 다양한 전기화학적 활성 분석을 진행하여 산소 발생 및 환원 반응의 과전압이 매우 낮고 20시간 이상 안정적으로 활성을 유지함을 확인할 수 있었다.