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미래를 책임질 차세대 저장 에너지

  • 2014.12.25.
  • 8205
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20141224_블로그_고용량에너지저장

차세대 에너지 저장 소재로 활용되기 위해서는 어떠한 요건을 갖추어야 할까요?

우선 많은 양을 저장할 수 있고 오랜 시간 동안 사용할 수 있어야 합니다.
하지만 현재 이차전지는 양극(+) 전극으로 사용되는 특성상 두 가지 특성을 모두 충족시킬 수 없다는 한계가 있었습니다.

현재 우리가 사용하는 이차 전지의 양극 전극 소재는 탄소와 금속화산물을 기반으로 하고 있습니다.
탄소 기반 소재는 전해질의 이온을 이용해 전자를 저장하기 때문에 충전과 방전을 빨리할 수 있고 오래 사용할 수 있지만, 에너지를 많이 저장할 수 없는 단점이 있습니다.

금속화산물 기반 소재는 물질의 화학반응을 이용하기 때문에 에너지를 많이 저장할 수 있지만 충전과 방전의 속도가 느리고 오래 사용하지 못하는 단점이 있습니다. 그렇기 때문에 실제 생활에서는 긴 수명과 높은 출력 그리고 높은 에너지 저장 용량이 동시에 요구되었습니다.

이에 국내연구팀은 탄소계 물질과 금속산화물의 단점을 보완하고 두 물질의 장점을 살린 고용량, 고출력, 긴 수명의 에너지 저장 양극전극 소재 제작에 성공했습니다. 기존보다 에너지 저장 용량이 2.5배 높으면서도, 50,000번 이상 충/방전이 가능한 차세대 에너지 저장 소재를 개발하였습니다.

연구팀은 금속화합물이 첨가된 탄소계 원료 용액을 바늘을 통해 분사시키는 동시에 열처리를 하는 방법으로 겉은 수많은 구멍이 뚫린 탄소계 물질로 구성하고 내부는 금속화합물로 채운 새로운 구조의 하이브리드 소재를 사용했습니다. 이를 에너지 저장 소재의 양극 전극으로 사용해 탄소계 물질의 장점인 긴 수명과 금속계 물질의 장점인 높은 저장 용량을 동시에 구현했다고 합니다.

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연구팀은 대량생산이 가능한 합성법을 사용하면서도 높은 에너지 저장용량, 고출력, 긴 수명을 동시에 달성하는 새로운 소재를 개발했다.”라며 “대량 소재 생산기술 확보와 이를 통한 시스템 제조를 통해 2년 정도면 실용화 가능하며, 향후 고용량 에너지 저장기술 상용화에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.”라고 연구의의를 밝혔습니다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌 프런티어사업 ‘하이브리드 인터페이스 기반 미래 소재연구단(단장 김광호)’의 지원으로 한국 과학기술원(KAIST) 강정구 교수팀이 수행했으며, 연구결과는 에너지 과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘Energy & Environmental Science’지(紙) 온라인에 게재됐고 아울러 표지논문으로 선정되었습니다.

 

 

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코멘트(1)

  • jps 3 년 전에

    금속”화”산물…

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