나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 박선아 교수(포항공대) 연구팀은 차세대 고성능 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터(Supercapacitor)의 성능을 크게 향상할 수 있는 전극 소재를 개발

● 연구팀은 MOF에 극성을 띠는 아민기를 도입해 기공 내부의 친수성을 높여 전해질이 MOF 내부로 더 쉽게 이동하도록 유도함으로써 ‘펜던트(pendant)* 도입’이라는 새로운 접근법을 이용해 슈퍼커패시터의 성능을 향상

* 펜던트(pendant) : 주요한 구조물에 결합하여 특정 성질이나 기능을 부여하는 그룹

● 실험 결과 펜던트 아민기를 추가한 MOF(Cu3(HHTATP)2)가 아민기가 없는 MOF 대비 약 47% 증가한 340±15 F/g의 정전용량을 나타냄을 확인하였고, 펜던트가 추가적인 산화-환원 활성을 가져 높아진 정전용량에 기여했음을 입증

● 또한, MOF를 전극 활물질로 활용한 슈퍼커패시터 디바이스 성능 평가에서 7,000번의 충·방전 후에도 약 90% 이상의 성능을 유지하며 높은 안정성을 확인

● 본 연구는 큰 구조적 변화 없이 분자 단위에서 기공의 극성을 조절해 기공 환경과 전기화학적 특성 간의 상관관계를 규명함으로써 차세대 전극 소재 개발에 있어 새로운 접근법이 될 수 있을 것으로 기대    

Journal of American Chemical Society (2024.10.21.), Molecular-Level Pore Tuning in 2D Conductive Metal–Organic Frameworks for Advanced Supercapacitor Performance

※ 한국연구재단과 과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업 지원