| 나트륨이온전지의 충방전 사이클을 500 라운드에서 900 라운드로 향상 | ||
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 최근, 화난(華南)이공대학교 환경·에너지대학 슝쉰후이(熊訓輝) 부교수 및 미국조지아공과대학교(Georgia Institute of Technology) 재료과학·공학대학 류메이린(劉美林) 교수 등은 새로운 구조의 황화안티몬 기질 음극 재료를 공동으로 개발하여 황화안티몬 기질 나트륨이온전지의 충방전 사이클을 기존의 500 라운드에서 900 라운드로 향상시켜 수명을 리튬전지와 동등하게 개선시켰으며 또한 비용량(specific capacity)을 리튬이온전지 음극재료(흑연) 용량의 1.5배로 향상 시켰다. 관련 연구 성과는 나노 분야의 최고 학술지 “ACS Nano”에 발표되었으며 해당 논문의 제1 저자는 슝쉰후이이다. 나트륨이온전지의 작동 원리는 리튬이온전지와 마찬가지로 모두 이온 양극과 음극 사이의 삽입-탈리 과정을 이용하여 충방전을 구현한다. 풍부한 나트륨 자원과 높은 전압 플랫폼으로 인하여 나트륨이온전지는 리튬이온전지에 비하여 원가가 낮고 안전성능이 더욱 양호하다. 그러나 기존의 나트륨이온전지 전극재료의 성능 제한으로 인해 사용 수명이 짧기에 실제로 응용되지 못하고 있다. 따라서 적합한 적극재료를 개발하는 것은 나트륨이온전지 발전의 핵심이다. 연구팀은 상업용 황화안티몬과 산화그래핀을 황화나트륨 용액에 첨가하여 혼합한 다음 결정(Crystals) 및 소결 제어를 통하여 개질 그래핀 및 나노 황화안티몬 복합재료를 제조하였다. 해당 재료와 나트륨 태블릿을 반전지(half cell)로 조립할 경우 900 라운드의 쾌속 충방전(충방전 완성 시간 약 40분) 후에도 용량 보존율을 최대로 83%에 도달시킬 수 있다. 이론 계산을 통하여 검증한 결과 개질 후의 그래핀은 황화안티몬 및 방전 생성물에 대하여 더욱 양호한 고정 작용을 보유하고 있으므로 더욱 효과적으로 재료의 구조를 안정화시킬 수 있을 뿐만 아니라 활성물질이 그래핀에서의 탈리를 방지할 수 있다. 기존의 재료에 비하여 해당 복합재료는 나트륨이온전지 안티몬 기질 음극재료의 가장 우수한 순환성능을 보유하고 있으므로 나트륨이온전지의 실제 응용에 큰 걸음을 내디디었다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/yaowen/2017-02/20/content_516398.shtml |
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