이효영교수팀 전기차 고성능 저장장치 개발
- 자연과학대학
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- 2014-04-18
충·방전 빠른 고성능 수퍼 커패시터 전극 개발
수직 구조 그래핀 플레이크 이용해 기존보다 저장용량과 전극밀도를 2~3배 높여
(대전=뉴스1) 김달아 기자 = 국내 연구진이 학·연 협력연구를 통해 그래핀 플레이크*를 수직으로 세워 충·방전이 빠른 고성능 슈퍼 커패시터** 기술을 개발했다.
빠른 충·방전이 필요한 전기차에 사용될 차세대 에너지 저장장치 개발 등에 기여할 것으로 기대된다.
한국연구재단은 이효영 성균관대 화학과 교수(교신저자)와 윤여흥 박사(제1저자) 연구팀이 이같은 성과를 냈다고 16일 밝혔다.
그래핀 플레이크 전극은 높은 비표면적과 전도성을 가져 에너지 저장장치에 적합하나 전극밀도가 낮아 저장 장치의 부피가 커지는 단점을 지녔다.
연구팀은 물에 분산된 산화그래핀 플레이크가 수평구조의 필름을 쉽게 만드는 것을 착안, 두루마리 형태의 롤을 제조하고 이를 절단해 수직 구조체의 환원그래핀 플레이크 필름전극을 만들었다.
롤을 이루는 산화그래핀 플레이크 시트 사이에 탄소나노튜브를 위치시켜 시트 사이에 규칙적인 기공을 형성할 수 있도록 한 것이다.
실제 이렇게 제조된 수직 구조체의 그래핀 플레이크 전극의 경우 기존 커패시터에 사용되고 있는 분말형태나 수평구조 그래핀에 비해 약 3배의 에너지 저장용량(170 F/cc)을 나타냈다. 전극밀도 역시 기존 활성탄이나 그래핀(< 0.5 g/cc) 대비 높은 것 (1.18 g/cc)으로 나타났다.
이 교수는 "높은 전극밀도를 갖는 수직 구조의 그래핀 플레이크 기술은 고용량 고속의 슈퍼 커패시터 및 배터리 충전기 등 차세대 에너지 저장장치 개발에 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)과 한국전자통신연구원의 지원으로 수행됐다.
연구 결과는 미국화학회가 발간하는 나노분야 국제학술지 ACS Nano지 4월 2일자 온라인 판에 게재됐다.
*그래핀 플레이크 : 흑연에 산을 넣어 만든 그래핀의 조각형태로 비표면적이 넓다는 것이 장점이다. 전도성을 띠며 산소 작용기가 있어 물에 잘 분산된다.
** 슈퍼 커패시터 : 양 전극에 전압을 걸어 전해질 이온의 확산에 따라 전극표면에 형성된 전기 이중층에서의 충/방전을 이용한 에너지 저장장치
http://news1.kr/articles/1635388