나노기술 및 정책 정보

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● 김원배 교수(포항공대) 연구팀은 ‘망간-철 산화물’ 음극재를 나노스케일의 시트 형태로 합성하여 이론 저장 용량의 한계보다 약 1.5배의 높은 용량을 구현해 단 6분 만에 전기차를 충전시킬 수 있는 음극소재 기술을 개발

● 연구팀은 망간 산화물이 있는 용액에 철을 넣어 갈바닉 치환 반응을 통해 안쪽에는 망간 산화물이, 바깥쪽에는 철 산화물이 분포된 이중구조물을 형성한 후, 수열합성법 등의 과정을 통해 ‘망간-철 산화물’ 음극재를 표면적이 큰 나노미터 두께의 시트 형태로 만드는 새로운 합성 방법을 설계

● 그 결과, 치환 반응으로 형성된 철 금속 나노입자의 스핀-분극화된 전자 사용이 극대화되어 많은 양의 리튬이온을 추가적으로 저장할 수 있게 되어 ‘망간-철 산화물’ 음극재가 낼 수 있는 이론적인 용량보다 50% 이상 늘고 배터리 충전 속도도 향상

● 본 연구는 기존 음극재의 전기･화학적 한계를 극복하고, 배터리 용량을 높일 수 있는 전자스핀 활용 표면 설계에 대한 새로운 통찰력을 제공한 것으로, 전기차의 내구성과 충전 속도 모두를 개선할 수 있을 것으로 기대

Advanced Functional Materials (2023.05.17.), Exceeding Theoretical Capacity in Exfoliated Ultrathin Manganese Ferrite Nanosheets via Galvanic Replacement-Derived Self-Hybridization for Fast Rechargeable Lithium-Ion Batteries