KIMS 해외단신 84호 (2011.07.29)

나노소재 이용해 전극 성능 향상시킨다!

    ADVANCED MATERIALS & PROCESSES 7월 발간지에서는 미국 PNNL과 중국 우한대학교 공동 연구팀이 나노소재를 이용해 전극 성능을 향상시키는 방법을 개발했다고 밝혔다.

    다음은 관련기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

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    전지를 개발하는 사람들이 세상에서 가장 원하는 것은 저가의 나트륨과 함께 리튬 충전지에서 사용되는 종류의 전극을 사용하는 것이다. 미국 에너지성 산하 PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)과 중국 우한대학교 연구팀은 나노소재를 사용해 나트륨과 함께 작동하는 전극을 개발했다. 리튬 충전지의 전극은 산화망간으로 만든다. 이 산화금속의 원자는 전지가 충전되거나 사용될 때 리튬이온이 이동할 수 있도록 많은 구멍과 터널을 형성한다. 리튬이온의 자유로운 이동은 전지가 전기를 가지고 있거나 그것을 전류로 방출할 수 있도록 해준다. 하지만 단순히 리튬이온을 나트륨이온으로 교체하면 나트륨이온은 리튬 이온에 비해 그 크기가 70%가량 거대할 뿐만 아니라 틈에 맞지 않기 때문에 문제가 발생한다.

   PNNL 연구원들은 산화망간에 더 큰 구멍을 만들기 위해 나노소재를 사용했다. 연구팀은 두 개의 다른 종류 산화망간 기초 원자를 결합했다 - 하나는 원자가 피라미드 형태로 배열되어 있고 다른 하나는 원자가 8면체를 형성한다. 산화망간을 750°C에서 처리하면 가장 좋은 결정이 생성된다. 1000번 충전-방전된 전지의 경우, 750°C에서 처리된 전극의 성능은 23%만 감소한다.
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