| 상하이규산염연구소, 7초만 충전하면 35km 달리는 전기자동차 슈퍼배터리 소재 개발 | ||
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 최근, 중국과학원 상하이(上海)규산염연구소, 베이징(北京)대학, 미국펜실베이니아대학(niversity of Pennsylvania) 공동연구팀의 황푸창(黃富強) 연구원, 천이웨이(陳一葦) 교수, 린톈취안(林天全) 박사 등은 완벽한 전기화학적 에너지 저장 특성을 보유한 질소 첨가 정렬성 메조 포러스 그래핀(Mesoporous grapheme)을 디자인 합성하였다. 해당 그래핀의 최대 비용량은 855 F/g에 달하여 전기자동차의 “슈퍼배터리”로 이용할 경우 단 7초의 충전 시간만으로 지속적으로 35 Km 운행할 수 있다. 해당 연구 성과는 세계 최고 학술지 “Science”에 게재되었다. 슈퍼 커패시터는 기존 콘덴서와 배터리 사이의 일종 전기 화학 에너지 저장 장치로서 출력 밀도가 높고, 순환 수명이 길며, 안전하고 신뢰도가 높은 특성을 갖고 있다. 현재 슈퍼 커패시터는 이미 하이브리드 전기자동차, 거대한 동력 출력 장치 등 분야에 광범위하게 응용되고 있다. 그러나 슈퍼 커패시터의 비용량(＜250 F/g)이 비교적 낮은 원인으로 에너지 밀도가 리튬 축전지(＞80 Wh/Kg)에 비하여 아주 낮다. 이는 슈퍼 커패시터의 산업화를 제한하는 주요 걸림돌로 되고 있다. 탄소족에 속하는 그래핀은 비표면적이 크고, 우수한 전기전도율과 안정한 화학구조를 보유하고 있으므로 이미 국제 연구 분야의 핫이슈로 되고 있다. 연구팀은 반복적인 시험과 디자인 합성을 통하여 질소 첨가 정렬성 메조 포러스 그래핀이 슈퍼 커패시터의 이상적인 전극 재료임을 발견하였다. 해당 그래핀에 질소를 첨가할 경우 산화 환원 반응을 유도하여 전기화학적 에너지 저장 활성은 증가되지만 재료 자체가 보유하고 있는 높은 전기전도율 특성은 감소되지 않는다. 연구팀이 개발한 대칭 소자는 수용액에서 무독성으로 안전하게 작동하였으며, 에너지 밀도가 41 Wh/Kg(활성물질의 에너지 밀도 63 Wh/Kg)에 달하였고, 출력 밀도가 26 Kw/Kg(활성물질의 출력 밀도 44 Kw/Kg)에 달하였다. 해당 재료의 성능은 연산 축전지, 니켈 수소 축전지 등에 비하여 아주 양호하고 급속 충방전 면에서도 리튬 축전지에 비하여 아주 우수하다. 또한 부피가 작고 인화성이 없으며 쉽게 폭발하지 않으므로 향후 중국의 슈퍼 커패시터 산업의 발전 촉진 그리고 업종 경쟁력을 강화하는데 중요한 의미가 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/12/334339.shtm |
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