나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 다롄(大連, 대련) 화학물리 연구소 산하 "촉매 기초 국가 중점 실험실" 소속 "마이크로 나노 반응기 및 반응 공정학 연구 그룹"의 류졘(劉健, 유건) 연구원 연구팀은 "2차원 소재 화학 및 에너지 응용 연구 그룹" 우쭝솨이(吳忠帥, 오충수) 연구원 연구팀, 톈진(天津, 천진) 대학교 리앙지(梁驥, 양기) 교수 연구팀과 공동 연구를 수행하여, 금속 황족 배터리(Metal sulfur family battery)용 나노 반응기(nano reactor) 개발에 성공함.

전기화학 에너지 저장 기술 분야에서 금속 황족 배터리는 원가가 저렴하고 에너지 밀도가 높은 강점을 보유하고 있기 때문에 전통적인 리튬 이온 배터리의 대체품이 될 것이라는 평가를 받고 있음.

하지만 전극 소재의 합리적인 디자인과 제어 가능한 합성을 실현하는 과제는 도전적이며, 금속 황족 배터리 전극의 기본 기능은 전기 전도 기본체, 활성 물질 수용, 중간물질 종류 고정, 활성 물질의 산화 환원과 안정성을 가속화 하는 금속 음극을 포함하고 있음.

기존의 연구 결과에 따르면, 금속 황족 배터리 나노 반응기의 전극에 대한 이성적인 디자인은 단일 전극 소재로 하여금 금속 황족 배터리 전극의 기본 기능 중의 일종 기능 혹은 다양한 기능을 실현할 수 있게끔 하기 때문에 폭넓은 관심을 받고 있다고 함.

연구팀은 이번 연구를 통해 나노 반응기 기본 개념과 특징을 분석하고, 다양한 구성 형태와 사이즈를 구성하는 나노 반응기 합성 전략을 제시함. 금속 황족 배터리 전극 소재의 주요 기능을 분석하고, 나노 반응기의 디자인과 공정을 통해 전극에 나노 구조를 제공하여 높은 비례의 에너지를 보유한 금속 황 배터리를 개발하는 공법 연구를 수행함. 금속 황족 배터리용 나노 반응기를 개발하고, 금속 황족 배터리용 나노 반응기 응용 전망에 대한 분석도 수행함.

류졘(劉健, 유건) 연구원 연구팀은 장기간 나노 다공성 탄소 소재 및 나노 반응기 연구개발을 수행해온 동시에 지속 가능한 에너지 저장 및 전환 관련 응용 연구를 수행해왔으며, 우쭝솨이(吳忠帥, 오충수) 연구원 연구팀은 장기간 높은 비례 에너지를 보유한 배터리 연구를 수행해옴.

류졘(劉健, 유건) 연구원 연구팀과 우쭝솨이(吳忠帥, 오충수) 연구원 연구팀은 관련 연구개발을 수행하는 과정에서 상호 우세를 보완하여 나노 반응기 공간 제한 구역 전극 소재의 높은 비례 에너지 특징을 보유하고 있는 금속 황 배터리에 대한 혁신적인 연구를 개척하였으며, 황화철 베이스와 단일 원자 아연의 나노 다공성 탄소 볼 나노 반응기를 개발하여 고성능 리튬 황 배터리에 응용하고, 중공 탄소 볼에 로드 한 Co 단일 원자 촉매를 개발하여 고 배율 Li-Se 배터리 양극 소재에 응용하는데 성공함.

본 연구 성과는 Energy Environmental Science ("Engineering Nanoreactors for Metal-Chalcogen Batteries")에 게재됨.