에너지 저장에 필요한 나노 구조의 속 황화물 전극-전기자동차용 리튬 이온전지와 슈퍼 축전지를 중심으로

전문가 제언

○ 리튬 전지, 슈퍼 축전지, 전력 공급을 포함하는 차세대 전극 재료의 개발은 에너지 저장 매체의 연구에 중심이 되는 요소이다. 이 가운데 금속황화물은 특이하고 뛰어난 특성 때문에 차세대 전극 재료로서 주목을 받고 있는 재료이다. 하지만 실제 응용 측면에 있어서 충·방전 관련된 속도와 안정성의 한계가 가장 큰 장애 요소이다. 이러한 한계를 극복하고자 나노 구조화에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다.

 

○ 2013년 중국의 Houlin Xin은 미국 에너지부 산하 로렌ㅅ버클리 국립연구소 및 신재생에너지 연구소와 함께 리튬 나노입자의 전지반응을 연구하엿다. Li+의 개재는 2H-LixMoS2 격자붕괴를 초래했으며 삼방 정계인 2H-LixMoS2는 주상 8면체인 1T-LixMoS2로 MoS2와 MoS6의 변태를 초래했다. 2010년 Zhang 등은 올레일아민과 1-옥타데칸을 혼합한 Sn-디에틸디티오칼바메이트-1, 10-페난트롤린의 단일 전구체를 열분해하여 단결정의 SnS 직사각형 나노 시트를 합성하였다. Li/Li+리튬화 반응의 전기용량은 669mAhg-1이었다. SnS나노 시트는 Li/Li+리튬화가 진행하는 50mAg-1인 3.0~0.01볼트 범위에서 550mAhg-1의 전기용량을 나타내었다.

 

○ 최근 국내 삼성 SDS와 LS화학에서도 리튬 이온전지의 음극용 나노 재료의 제조에 필요한 다양한 나노 형상으로 개발하고 있다. 에너지 저장에 필요한 나노 구조의 금속황화물을 제조하기 위하여 재료 이외에 전극, 전해액과 패키지 개발도 병행되고 있지만 철 황화물 나노 재료는 초기에 전기량이 낮다. 또 복합적인 충·방전 사이클 때문에 점진적으로 전극이 붕괴하여 비가역적인 성능이 감소하기 때문에 아직도 실용화가 지체되고 있다.

○ 에너지 저장 소자는 스마트폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터와 캠코더와 하이브리드 전기 플러그 인 하이브리드(HEV PHEV) 자동차와 같은 휴대용 전자 기기용 전력 공급원으로서 필수적이다. 향후, 에너지 저장에 필요한 나노 구조의 금속황화물을 적용하기 위하여 가격이 저렴하고 대량생산할 수 있는 시스템 구축이 요구되고 있어 금속황화물 나노 전극은 높은 에너지와 전력밀도, 재료개발에의 적용도 예상된다.

저자

Xianhong Rui, et al,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

6()

잡지명

Nanoscale

과학기술
표준분류

재료

페이지

9889~9924

분석자

김*상

분석물

• 에너지 저장에 필요한 나노 금속황화물-전기자동차용 리튬 이온전지와 슈퍼 축전지를 중심으로.pdf [378,984 byte]

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