화학뉴스

국내 연구진이 충‧방전이 빠른 고성능 그래핀 전지기술 개발에 성공했다.
그래핀 플레이크 전극은 높은 비표면적과 전도성으로 축전시스템(ESS: Energy Storage System)에 적합한 소재로 주목받고 있지만 전극의 밀도가 낮아 저장 장치의 부피가 커지는 단점이 있다.
부피를 줄이기 위해 그래핀 플레이크를 압축하거나 첨가물을 넣어 밀도를 높이는 연구가 진행됐지만 수평 구조로 인해 느린 충‧방전 속도를 개선하는 문제가 남아있었다.
성균관대학교 화학과 이효영 교수팀은 물에 분산된 산화그래핀 플레이크가 수평구조 필름을 쉽게 만드는 것에 착안해 두루마리 형태의 롤을 제조‧절단해 수직 구조체의 환원그래핀 플레이크 필름 전극을 제작하는 데 성공했다.
이효형 교수는 “빠른 충‧방전을 위해서는 전극의 균일한 기공 확보가 관건”이라며 “롤을 이루는 산화그래핀 플레이크 시트 사이에 탄소나노튜브를 배치해 시트 사이에 규칙적인 기공을 형성했다”고 말했다.
새로 개발한 수직 구조체 그래핀 플레이크 전극은 기존 커패시터에 사용되고 있는 분말형태나 수평구조 그래핀에 비해 ESS 저장용량이 3배 이상이며, 전극밀도도 활성탄이나 그래핀에 비해 높은 수준으로 알려졌다.
특히, 첨가제를 투입하지 않고 수직 구조체를 만들어 높은 밀도의 전극을 제조함으로써 높은 비표면적을 갖는 그래핀 플레이크의 장점을 그대로 살린 것으로 알려졌다.
이효형 교수는 “높은 전극밀도를 갖는 수직 구조의 그래핀 플레이크 기술은 고용량‧고속 슈퍼커패시터 및 배터리 충전기 등 차세대 ESS개발에 응용될 수 있을 것”이라고 강조했다.