나노기술 및 정책 정보

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● 중국 하얼빈 공업 대학교의 유지에 교수 연구팀이 카본블랙(carbon black, CB) 표면에 수직 그래핀 나노시트를 성장시켜 표면화학적 특성이 개선된 카본블랙을 개발

● 탄소 기판와 유사한 용량을 가지는 재료를 결합하는 것이 고성능 슈퍼커패시터 소재를 개발하는 중요한 전략이 되고 있음.

카본블랙은 낮은 원가, 높은 전도성, 우수한 전해질 흡착 등의 장점으로 에너지 저장장치 분야에서 전도성 첨가제로 폭넓게 사용되고 있지만, 카본블랙을 기판 소재로 사용하는 연구는 매우 적은 상황

● 이에 연구팀은 카본블랙 상에서 MnO2 나노시트를 성장시켰고, 해당 과정을 통해 취득한 나노 복합소재는 높은 전기용량과 순환 안정성을 보유하고 있는 것을 확인

● 해당 나노 복합소재를 바탕으로 조립한 대칭형 슈퍼커패시터는 181Wkg-1의 높은 에너지 밀도를 나타냄.

● 특히, 연구팀은 수직 그래핀 나노시트를 성장시켜 복합소재의 전도율, 열 안정성, 공극 구조 개선을 통해 슈퍼커패시터의 전기화학적 성능을 향상시키는 면에서 큰 기여

※ 용어설명

- 카본블랙(carbon black, CB): 흑색의 미세한 탄소분말로, 열경화 및 열가소성 플라스틱에 혼합될 수 있으며 입자 크기, 응집 체크기(구조), 표면화학적 특성을 조합해 수많은 품종을 생산이 가능

- 그래핀(graphene): 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재

- 슈퍼커패시터(super capacitor): 커패시터(콘덴서)의 성능 중 특히 전기용량을 중점적으로 강화한 것으로, 전지의 목적으로 사용하도록 한 부품

※ Energy Technology 게재(2022.01.08.), “Nano Carbon/Vertical Graphene/MnO2 Nanosheets Composite Particles for High-Performance Supercapacitors”