IBS, 용량 3배에 부피변화 문제 해결 … 300회 충전 용량저하 3%
화학뉴스 2015.10.05
국내 연구진이 나뭇잎 모양의 2차원 탄소나노구조물을 개발해 LiB(Lithium-ion Battery) 음극소재의 용량과 안정성을 크게 높였다.
기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단 현택환 단장 서울대 화학생물공학부 중견석좌교수와 성영은 그룹리더 서울대 화학생물공학부 교수 연구팀이 나뭇잎 모양의 2차원 탄소나노구조물을 이용해 기존 흑연 소재보다 용량이 3배에 달하며 안정성도 높은 새로운 LiB 음극소재를 개발했다고 발표했다. 연구팀은 연구에서 나뭇잎 모양의 탄소나노구조물을 개발해 현재 LiB 음극소재로 사용되고 있는 흑연의 충전·방전 시 발생하는 부피변화 문제를 해결했다. 신규 개발한 복합나노구조물의 용량은 약 1000㎃h/g으로 흑연 음극소재의 3배에 달하고 300회의 충전 및 방전이 진행되는 동안 용량 저하가 3%에 불과했으며, 20분 동안의 급속 충·방전에도 용량 저하가 20% 수준에 그치는 등 우수한 출력을 나타낸 것으로 알려졌다. 연구진은 나뭇잎 모양의 2차원 탄소나노 구조물에 나노기공(Nanopore)을 넣고 기공 안에 산화주석(SnO2) 나노입자를 주입함으로써 큰 부피에도 안정성을 유지했다. 2차원 구조는 리튬이온 전달이 쉽고 전도성 탄소로 전자 전달도 유리하기 때문에 충·방전 시간을 짧게 만들어 출력 특성을 높이는 장점이 있다. 연구는 개발이 어려웠던 2차원구조, 기공구조, 정렬구조를 하나의 나노소재에 동시에 구현했다는데 의미가 있으며 음극소재는 고용량·고출력·고안정성의 전기적 특성을 동시에 만족시키는 것으로 알려졌다. 성영은 교수는 “개발한 나노복합구조물에는 산화주석 외에 다른 물질도 삽입할 수 있어 다양한 조합의 고성능 음극 물질 개발을 기대할 수 있다”고 강조했다. <화학저널 2015/10/05> |
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