높은 비에너지(High specific energy) 리튬 공기전지는 미래 대용량 순수 전기자동차의 잠재적 동력 전원기술 중 하나로 꼽히고 있다. 하지만 충전역학 속도가 느려 그 실제 성능의 향상을 제한하며 높은 과전압, 약한 순환성능, 낮은 전류밀도, 불안정한 전극 재료, 전해질 분리 등 문제점을 초래한다. 따라서 저렴하고 높은 활성의 촉매제를 개발하여 반응속도를 높이는 것은 리튬 공기전지의 연구 분야에서 이슈로 떠올랐다. 지난 5년 동안, 이와 관련된 논문이 900여 편 발표되었으며 70여 종의 촉매제를 실험에 대량으로 투입하였지만, 해당 연구작업은 디자인과 계통적인 연구가 부족하였다. 관련 재료에　대한 디자인과 디자인컴퓨팅, 그리고 이론적 계산과 실험결과를 결합하는 것은 리튬 공기전지 연구를 신속히 추진할 수 있는 주요 경로이며 동시에 “재료 게놈” 발전을 추진할 수 있다.

최근 중국과학원 상하이규산염연구소는 고성능 리튬 공기전지 연구 분야에서 일련의 연구 성과를 거두었다. 류젠쥔(劉建軍) 연구원은 원자오인(溫兆銀)과 협력하여, 이론적 계산을 전기화학실험 검증에 결합하고 몇가지 전형적 전이금속 산화물, 탄화물, 질화물에 초점을 맞추어 컴퓨팅연구를 진행하여 리튬이온 탈착 및 산소 발생 반응(oxygen evolution reaction,OER)퍼텐셜 장벽(potential barrier)과 촉매제의 표면산성 관련 법칙과의 이론모델을 구축하였다. 이론모델을 통하여 2.4-3.1 eV 표면산성 범위에서 촉매제의 높은 활성을 예측하였으며 Co3O4, CoO, Mo2C, TiC및 TiN 등 몇가지 높은 활성 촉매제를 제안하였다. CoO와 Co3O4시스템의 과전압(over potential), 순환 수명(cycle life) 등 전기화학적 성능의 비교 실험을 통해, 제안한 이론 모델과 재료 시스템을 입증하였다. 해당 연구 성과는 （10.1021/jacs.5b07792）에 발표되었다.

원자오인(溫兆銀) 연구팀은 (111)면에 우선 성장한 Co3O4비담지 촉매(unsupported catalyst)를 성공적으로 디자인하고 제조하였으며, 동시에 양호한 용량, 분극화 등 전기화학적 성능을 획득하였다. 해당 연구결과는 （2011,4, 4727）에 발표되었다. 류젠쥔(劉建軍) 연구팀은 제1원리계산(First principles calculation)과 열역학 분석을 결합하여 O2/Li2O2/Co3O4의 3상계면 모델을 구축하였고 높은 촉매 활성을 보유한 Co3O4(111)면의 메커니즘을 규명하였고, 표면산성과 촉매 활성 사이의 이론적 예측을 한층 더 입증하였다. 해당 연구 성과는 미국 화학학회 저널 （2015, 5, 73）에 발표되었다.

정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201510/t20151028_4447701.shtml