| 2차원 재료 MXene 기반 금속이온 배터리 연구 성과 | ||
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 중국과학원 다롄(大连)화학물리연구소 2차원재료에너지소자연구그룹 우중솨이(吴忠帅) 연구팀은 "Advanced Functional Materials"에 「이차원재료 MXene 기반 고성능 금속입자 배터리의 연구 진전과 전망(Recent Advances and Promise of MXene based Nanostructures for High-Performance Metal Ion Batteries)」을 발표했다. 연구팀은 기존의 연구를 기반으로 고성능 금속(리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 아연, 칼슘) 이온 배터리 분야에서 MXene 기반 나노 구조의 연구 진전과 향후 발전 방향을 체계적으로 종합 서술하였다. MXene 재료가 금속입자 배터리에서 수행하는 활성 전극 재료, 전도성 캐리어 및 집전체 등 세 가지 중요한 역할을 총화하고, MXene 기반 다양한 차원(0차원, 1차원 및 2차원)의 나노 활성 전극 재료 및 하중형, 코팅형, 샌드위치형 등 3가지 복합 모델에 대해 상세히 설명했다. 다양한 유형의 금속 입자 배터리에 응용되는 서로 다른 MXene 복합 재료의 장단점과 구조 활성 상관관계에 대해 중점적으로 설명하고, MXene과 활성 재료의 밀접결합 복합 계면 구축 및 시너지 결합이 배터리 성능을 증강시키는 내재적 메커니즘을 강조하였으며, MXene 기반 나노 구조가 고성능 금속이온 배터리 응용 분야에서 직면한 도전과 발전 기회를 간략히 논의하고 일부 솔루션과 향후의 발전 방향을 제안했다. 연구팀은 2차원재료 MXene의 제어 가능한 제조, 구조 설계 및 고효율 전기화학적 에너지 저장 장치의 구축에서 일련의 성과를 거두었다. 진동 알칼리화, 산화-알칼리화의 새로운 전략을 개발하고, 나트륨 또는 칼륨 저장 성능이 우수한 MXene 나노 벨트(Nano Energy, 2017, 40, 1) 및 그로부터 파생된 티탄산나트륨 또는 티탄산칼륨 나노 벨트(ACS Nano, 2017, 11, 4792)를 제어 가능한 제조를 달성하였다. MXene 파생 티탄산나트륨을 음극으로 고성능 나트륨이온 소형 슈퍼 커패시터(Adv. Sci., 2019, 6, 1902147)와 소형 배터리(Energy Environ. Sci., 2020, 13, 821)를 개발하였다. 혁신적으로 전체 MXene 기반 일체화 황 양극(ACS Nano, 2018, 12, 2381)을 구축하고, 고용량의 수지상 결정이 없는(Dendrite free) 3차원 MXene/금속 리튬 복합 음극(ACS Nano, 2019, 13, 14308)을 개발하였으며, MXene을 음극으로 수소이온 "흔들의자"식 슈퍼 커패시터(ACS Nano, 2019, 13, 6899)를 개발하고, 이온성 액체 사전 삽입층의 MXene 박막을 전극으로 높은 비에너지를 갖는 소형 슈퍼 커패시터(J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 9478)를 획득했다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/ikwTZpESIHyYxqcArI1KYA?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg |
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