| 고용량 리튬이온전지 전극재료 기초연구 진전 | ||
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 고용량 리튬전지의 발전은 전극재료성능의 제약을 받는다. 전극재료의 나노사이즈는 리튬이온의 확산속도를 높이고 전극재료와 전해질용액의 침습성을 개선하는데 유리하기에 재료의 전기화학성능을 크게 높인다. 하지만 충방전을 반복하는 과정에 고활성의 나노입자가 분말화되기 쉽기에 용량이 급격히 줄어드는 것이 문제점으로 제기되고 있다. 따라서 고용량, 고출력, 장수명의 전극재료를 제조하는 것은 현재 리튬이온전지연구의 핵심문제가 되었다. 중국과학원 복건물질구조연구소 구조화학국가정점실험실의 관룬후이(官輪輝)연구원이 이끄는 연구팀은 과기부 973계획의 지원을 받아 각종 탄소나노베이스재료를 담체로 이용하여 전극재료의 안정성을 크게 높이는 효과를 보았다. 이 연구팀은 온화한 습식화학반응합성법을 발전시켰고, 각종 금속산화물 나노입자를 탄소나노튜브, 나노각(Nano-angle), 그라핀 등을 포함한 담체에 균일하게 커버하여 탄소베이스금속산화물 복합나노재료를 합성해냈는데, 순환안정성, 성능등급 등에서 탁월한 전기화학성능을 나타냈다. 단일벽 탄소나노튜브내부를 Fill modified하고 튜브외부를 로드처리이후 제작한 복합음극재료의 비용량은 900mAh/g에 달하였는데, 이는 시판된 기존상품의 3배(Chem. Comm. 2011, 47, 5238)수준이다. 또한 탄소나노각을 담체로 하는 음극재료는 양호한 전기화학안정성을 지니기에 새로운 유형의 탄소나노재료로서 응용전망이 밝다.（Chem. Comm. 2011, 47, 7416；RSC ADV.DOI: 10.1039/C1RA00267H）. 원위치 산화환원반응설계를 통해 설계합성해낸 형태와 구조를 제어가능한 탄소나노튜브에 MnO2나노복합재료를 로드하면 리튬공기전지의 양극재료로 삼을 수 있으며 이러한 복합재료는 순환 및 성능등급을 뚜렷이 높일 수 있다(Electrochem. Comm. 2011, 13, 698). 그밖에 이 연구팀은 단일벽 탄소나노튜브표면에 5nm미만의 고도의 분산된 Pt베이스 코어쉘구조재료를 설계 합성하였는데, 이 Pt원자의 에틸알코올에 대한 촉매산화능력은 시판되고 있는 Pt/C의 8배 정도된다. 이 방법은 Pt고효율 연료전지촉매제를 설계합성하는데 새로운 아이디어를 제공하였다.(Energy Environ. Sci. DOI: 10.1039/c1ee02044g) |
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