나뭇잎 구조로 초소형 전기 저장장치 성능 높였다
- 318호
- 기사입력 2015.02.27
- 편집 이수경 기자
- 조회수 12253
나뭇잎 구조로 초소형 전기 저장장치 성능 높였다
- 리튬이온전지 대비 출력밀도 1만 배 이상 개선-
물리학과 이영희 교수(겸 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 나노구조물리연구단장)팀이 휴대전화 등 휴대용 초소형 전자기기에 활용할 수 있는 고성능 마이크로 슈퍼커패시터(micro-supercapacitor)1) 기술을 개발하는데 성공했다.
전자기기를 작게 만들려면 전기 저장장치의 소형화가 필수적이다. 고체형 마이크로전지(리튬이온 등 2차 전지)가 상용화되어 있지만 충전 속도가 느리고, 반복 충전시 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 초소형 고성능 전기 저장장치인 마이크로 슈퍼커패시터가 대안으로써 기대를 모아 왔으나 높은 출력에 비해 에너지 밀도가 떨어져 상용화에 걸림돌이 되어 왔다.
연구진은 기존 기술의 한계를 뛰어넘어 출력 성능이 매우 높으면서 에너지 밀도는 기존 리튬이온전지를 능가하는 고성능 마이크로 슈퍼커패시터를 만드는데 성공하여 기존 마이크로전지를 대체할 초소형 전기 저장장치의 상용화에 대한 기대감을 높였다.
이번 연구결과는 미국화학회가 발간하는 에너지과학 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials, IF 14.385)2)에 2월 20일 온라인 게재되었다.
* (논문제목) 나뭇잎을 모방하여 나노채널이 형성된 고효율 그래핀 마이크로-슈퍼커패시터(Leaf Vein-Inspired Nanochannelled Graphene Film for Highly Efficient Micro-Supercapacitors)
* (제1저자) 장지엔(Chang Jian) 성균관대학교 에너지과학과(겸 IBS 나노구조물리연구단) 박사과정생
* (교신저자) 이영희 성균관대학교 물리학과 교수(IBS 나노구조물리연구단장)
연구진은 나뭇잎 줄기의 구조에 착안하여, 이온 이동경로를 최대한 짧게 만들어 비표면적이3) 높은 그래핀 표면에 이온을 최대한 흡착시키는 구조를 만들었다.(그림설명 참조)
고체전해질에 나노선(nano wire)4)을 섞고 이를 산화흑연5) 층간에 삽입하여 전극을 형성한 후, 나노선을 녹여내 이온이 잘 통과하는 이동경로를 인위적으로 만들어 에너지밀도를 증가시키고 높은 출력밀도를 유지시켰다.
이 결과 부피당 최대 출력밀도와 최대 에너지밀도 값을 얻었다. 이는 마이크로 리튬이온전지가 갖는 에너지밀도에 가까우면서도 출력밀도는 1만 배 이상 개선된 값으로 지금까지 보고된 어떤 값보다 크다.
이영희 교수는 이번 성과를 "마이크로전지를 대체하여 제작이 간편하고 폭발 위험성이 없는 마이크로 슈퍼커패시터를 직접 휴대용 전자기기에 사용할 수 있는 계기를 마련해준 연구"라며 "다만 전극의 두께가 지금보다 굵어야 장시간 사용할 수 있기 때문에 이를 개선하기 위한 연구를 이어갈 것"이라고 말했다.
No. | 제목 | 등록일 | 조회 |
---|---|---|---|
217 | 418호 제11회 중국 성균한글백일장 개최 | 2019-05-03 | 5570 |
216 | 416호 우리의 봄: 금잔디 문화제를 다녀오다 | 2019-04-11 | 7207 |
215 | 416호 문화예술미디어융합원 개원식 | 2019-04-04 | 6264 |
214 | 415호 학교 주변 기부가게들의 따뜻한 학생사랑 | 2019-03-20 | 7396 |
213 | 415호 2019년 활기찬 입학식 속으로 | 2019-03-08 | 8554 |
212 | 412호 약학대학 이의경 교수 연구팀 MRI 검사를 통한 간암 조기진단의 비용효과성 입증 | 2019-02-11 | 6020 |
211 | 412호 약학대학 김기현 교수 연구팀 장내미생물과 우울증 발병의 연관성 증명 연구 | 2019-02-08 | 7449 |
210 | 411호 융합생명공학과 권대혁 교수팀 바이러스가 스스로 죽게되는 나노퍼포레이터 개발 | 2019-01-17 | 6050 |
209 | 410호 체내 삽입형 스트레스 호르몬 센서 개발 | 2019-01-09 | 5830 |
208 | 410호 제21대 신동렬 총장 취임사 | 2019-01-09 | 6867 |