나노기술 및 정책 정보

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● 중국과학원 산시석탄화학연구소의 리 카이시 박사 연구팀이 템플릿이 필요 없는 간단한 미세상 분리법(Microphase Separation)을 활용하여 양친매성 콜타르 피치(coal tar pitch)와 키토산에서 계층형 다공성 나노시트(HCA)로 구성된 3D 다공질 탄소재료를 제조

● 계층형 다공성 구조의 탄소재료는 새로운 플렉시블 에너지 저장장치 소재로 주목받고 있지만, 비표면적, 기공 구성 및 전도율의 적절한 균형을 찾는 것은 여전히 어려운 과제

● 연구팀은 미세상 분리법으로 얻어낸 3D 다공성 탄소나노 재료로 대칭형 전고체 슈퍼커패시터를 제조

● 슈퍼커패시터는 메조 다공성 구조, 큰 비표면적 및 높은 질소 함량 등 성질의 복합적인 작용으로 인해 전압 범위가 0~1.8V이고, 0.2ag⁻¹의 전류밀도에서 296Fg⁻¹의 비정전용량을 나타내며, 450Wkg⁻¹의 출력밀도에서 27Whkg⁻¹의 에너지 밀도를 나타냄.

● 또한, 키토산의 극성분자 사슬과 주변의 π-π* 결합 역청분자는 단계별 열분해 과정에서 각자 자가조립을 통해 계층형 다공성 구조와 나노시트 네트워크를 형성

● 해당 연구 성과는 지속적으로 증가하는 휴대용 전원장치 수요를 충족시키기 위해 값싼 산업 부산물을 활용한 고성능 전극재료 대량 생산의 돌파구를 제시

※ ACS Applied Materials & Interfaces 게재(2022.03.08.), “Microphase Separation Engineering toward 3D Porous Carbon Assembled from Nanosheets for Flexible All-Solid-State Supercapacitors”