성균관대, 고성능 에너지 조립식 저장 물질 친환경 스마트 합성 방법 개발

바인더 필요 없는 에너지 물질의 조립식 적층 연구

친환경적인 고성능 전극 물질 생산

(왼쪽부터) 성균관대 화학공학부 엄숭호 교수, 제1저자 수리아 박사과정생, 공동 교신저자 사만다 박사후연구원. (사진=성균관대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 성균관대 화학공학부 엄숭호 교수 연구팀이 고성능 에너지 조립식 저장 물질 친환경 스마트 합성 방법을 개발했다.

이번 연구는 수리아 박사과정생과 사만다 박사팀 등이 함께 수행했으며, 각 구성 소재의 강점을 극대화하는 스마트 적층 기술을 통해 고성능 에너지 저장 장치 구현의 가능성을 입증했다.

연구팀은 이산화망간(MnO₂), 탄소(C), 니켈 셀레나이드(NiSe2)를 조합한 전극을 개발해 이상화망간의 높은 유사용량성 특성, 탄소의 전도성과 구조적 안정석 개선, 니켈 셀레나이드의 전기화학적 특성을 효과적으로 활용했다.

정교한 코어-쉘 구조(조립식 에너지 물질 실현의 모델 검증을 위한 구조)와 높은 다공성, 전하 수송 효율이 결합된 비대칭 전극은 전기 자동차의 필수 구성요소인 슈퍼커패시터(SC)(전기에너지를 빠르게 저장하고, 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 고출력형 전기 에너지 저장 소자)와 같은 에너지 저장 장치의 성능을 획기적으로 향상시켜 차세대 전극 재료로 사용됐다.

연구팀이 개발한 조립식 비대칭 전극은 우수한 전기화학적 특성을 입증했다. 또한 해당 전극은 실제 하이브리드 슈퍼커패시터(SC) 장치에 사용됐을 때 하이브리드 시스템은 53.4 Wh kg-1 의 우수한 에너지 밀도와 5,250W kg-1 의 고출력 밀도를 제공하면서 기존의 많은 재료에 필적하거나 능가했다.   

엄 교수와 사만다 박사는 "이번 연구는 고성능 및 저비용, 지속 가능한 에너지 저장 기술을 향한 중요한 진전을 나타낸다"며 "나노엔지니어링과 소재 간 시너지를 결합한 이번 설계 전략은 유연 전자기기와 다른 하이브리드 시스템 개발을 위한 로드맵을 제공할 것"이라고 소개했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 중견 연구자 후속 연구 지원사업과 한-EU 협력 진흥 사업의 지원으로 진행됐으며 논문의 중요성을 인정받아 신속 출간으로 4월 12일에 온라인 게재됐다.


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