| 창춘응용화학연구소, MOF를 템플릿으로 새로운 리튬 이온 배터리 음극 재료 제조 | ||
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 최근, 중국과학원 창춘(長春)응용화학연구소 희토자원이용 국가중점실험실의 경금속 & 전지재료 연구팀은, 금속-유기 구조화합물(metal-organic framework, MOF)을 템플릿으로, 리튬 이온 배터리 음극 재료를 합성하였다. 관련 연구 결과는 ACS Nano, 2015, 9, 1592-1599; Nanoscale, 2014, 6, 5509-5515; J.Mater.Chem.A, 2014, 2, 8048-8053과 Chem.Eur.J., 2014, 20, 11214-11219 등 저널에 발표되었다. 나노 다공성 MOF는 조절 가능한 구경, 큰 비표면적, 다양한 골격구조, 수식 가능한 표면 등 장점을 갖고 있으며, 흡착 및 분리, 불균일 촉매(heterogeneous catalysis), 금속 나노입자의 벡터와 템플릿 및 미세반응기 등 분야에 광범위하게 응용된다. 해당 유형의 재료는 높은 용량방전(Discharge capacity)과 양호한 작동 사이클의 안정성을 보유하고 있다. 하지만 효과적으로 해당 재료를 합성하여 전기전도성을 높이는 것은 리듐이온 배터리 음극 재료 제조의 핵심이다. 연구팀은 공침법(Co precipitation technology)으로 금속 양이온을 산소가 많은 그룹의 탄소나노관 표면에 효과적으로 흡착시켰다. 유기 리간드(organic ligand) 용액을 첨가한 후, 리간드는 탄소나노관 표면의 금속 이온과 배위되어 MOF 결정핵을 형성하였다. 결정핵이 MOF 결정체로 성장된 후, 최종적으로 탄소나노관을 원위치대로 MOF 에 삽입시켰다. 열처리를 거친 후 새로운 구조의 다금속 산화물 나노복합재료를 제조하였다(그림). 해당 나노복합재료는 0.01-3.0V 전압범위에서 100mAg-1전류 밀도로 100번 충방전(charge-discharge)한 후 비용량(specific capacity)이 813mAg-1이상으로 되었다. 충방전 전류 밀도가 1,000mAg-1일 때 비용량은 여전히 최고로 514mAg-1에 달하였으며 우수한 전기화학에너지 저장 특성을 나타냈다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201506/t20150608_4369976.shtml |
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