나노기술 및 정책 정보

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● 오키나와(沖縄)과학기술대학원대학 연구그룹이 제조 과정을 가속시킴으로써 용해 발생 가능성을 줄이고 불필요한 생성물을 흡수하는 리튬유황 전지용 하이브리드 재료를 개발하고, 수명은 길고 충전 시간은 짧으며 재충전해야 하는 텀이 긴 리튬유황 전지를 개발

● 리튬유황 전지는 다른 이차 전지보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있으나, 유황이 리튬과 반응할 때 생성되는 다황화리튬이 폴리설파이드(polysulfide)에 용해되기 쉽게 되어 폴리설파이드가 전지의 성능을 저하시키는 단점을 보유

● 연구팀은 질화티타늄(TiN) 및 이산화티타늄(TiO2)을 이용한 하이브리드 재료를 개발하였으며, 본 재료는 탄소나노튜브(CNT)의 프레임 워크를 채용하여 위에서부터 질화티타늄 및 이산화티타늄층으로 코팅

● 이산화티타늄은 제조 과정에서 생긴 폴리설파이드를 흡수하고 질화티타늄은 다황화리튬의 최종 생성물인 황화리튬(Li2S2 또는 Li2S)으로의 변화를 가속시켰으며, 이를 통해 전지의 성능 저하를 억제했으며, 배터리의 효과를 극대화하기 위해 나노미터 단위로 조정한 결과, 10nm의 질화티타늄 및 5nm의 이산화티타늄을 이용한 구조가 가장 효율적인 것으로 확인

● 개발된 전지는 충·방전을 200회 반복하더라도 효율이 거의 변화하지 않았으며, 배터리의 성능을 더욱 향상시킬 것으로 기대

※ Nature Communications 게재, "Long-life lithium-sulfur batteries with high areal capacity based on coaxial CNTs@TiN-TiO2 sponge"