나노기술 및 정책 정보

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● 김원배 교수(포항공대) 및 서민호 교수(부경대) 공동 연구팀은 니켈-코발트(Ni-Co) 황화물 촉매에 질소 도핑된 탄소나노튜브를 결합해 리튬-황(Li-S) 배터리의 안정성과 충ㆍ방전 속도를 개선하는 데 성공

● 연구팀은 코발트 황화물만 사용할 때와 니켈-코발트 황화물 촉매를 사용하는 경우를 나눠 실험한 결과, 후자에서 흡착력 조절이 가능해 촉매의 효율이 높아지고 배터리의 성능도 개선되는 것을 관찰

● 이어 연구팀은 니켈-코발트 황화물 촉매에 질소 도핑된 다공성 탄소나노튜브를 결합해 복합 전기 촉매를 개발하였으며, 이는 리튬 폴리설파이드를 물리적으로 포획하고, 폴리설파이드의 자유로운 이동을 막을 수 있음을 확인

● 연구팀은 범밀도함수 이론으로 분자 내 원자의 상태밀도와 흡착에너지를 계산하여 니켈-코발트 황화물은 황과 황 사이의 결합 길이와 세기가 적절해 안정성과 용량 모두 높일 수 있음을 규명

● 본 연구는 리튬-황 배터리의 상용화를 막는 리튬 폴리설파이드의 용출 현상*을 해결하여, 향후 리튬-황 배터리뿐 아니라 전기화학적 전환 반응을 위한 황화물 촉매 개발에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대

* 용출 현상(Shuttle effect) : 배터리 충 · 방전 과정에서 생성되는 리튬 폴리설파이드가 전해액에 녹아 양극과 음극 사이를 이동하며 불필요한 화학 반응을 일으키고 배터리 효율ㆍ수명ㆍ용량을 감소시키는 현상

Advanced Science (2024.06.12.), Accelerated Conversion of Polysulfides for Ultra Long-Cycle of Li-S Battery at High-Rate over Cooperative Cathode Electrocatalyst of Ni0.261Co0.739S2/N-Doped CNTs