나노기술 및 정책 정보

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중국 칭화(淸華) 대학교 선전(深圳) 국제 대학원 리바오화(李寶華) 교수 연구팀은 최근 관련 연구를 실행하는 과정에서 정전기 분사 기술과 결합하여 매끄러운 상용화 알루미늄박 상에서 산화 그래핀 층(GO)을 전기 분사하고, 저온 열처리 환원을 통해 치밀한 동시에 균일한 환원 산화 그래핀(RGO) 특성 개선 기능화 코팅 층 복합 알루미늄박 집류체(collecting fluid)(RGO/Al)를 개발하였는데 RGO/Al 복합 집류체는 RGO 층의 차단 역할과 정전기 배제 역할을 통해 집류체가 받는 전해질 침식을 방지하고 우수한 내 부식성을 보유하고 있는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 더욱 거친 RGO 인터페이스 층은 인터페이스와 효과적인 결합을 실현할 수 있기 때문에 높은 전압 하에서 배터리의 장기적인 순환 성능, 배율 성능 발휘에 유리할 뿐만 아니라 자체 방전 행위를 완화시키는데 유리하다는 점을 발견하였음.

연구팀이 이번 연구를 통해 실행한 디자인은 복합 집류체 양산을 가능할 수 있도록 하였으며, 연구팀은 이번 연구를 통해 차세대 5V 고 전압, 고 에너지 량 밀도의 발전을 위해 중요한 가이드라인을 제시하여 그 의미가 주목됨.

연구팀은 이번 연구를 통해 최초로 정전기 분사 기술과 열처리를 이용하여 알루미늄박 집류체 상에서 치밀한 동시에 균일한 RGO 기능성 코팅 층을 합성하고 고 전압 리튬전지 연구에 응용하였으며, 간단한 정전기 분사 기술을 통해 복합 집류체 양산을 가능할 수 있도록 하였으며, RGO/Al 복합 집류체가 보유하고 있는 양극 집류체의 부식 방지 능력과 인터페이스를 결합시켜 인터페이스의 안정성을 향상시키고 전지의 자체 방전 행위를 감소시키고, 전지 내부 저항을 낮추고, 극화(極化)를 감소시키고, 전지 수명을 연장시켰음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 일종 간단한 전기 분사 방법 및 열처리 공법을 통해 두께와 사이즈에 대한 조정이 가능한 RGO/Al 복합 기능화 양극 집류체를 개발하였으며, 균일한 동시에 치밀한 RGO 층을 통한 산화 기능 그룹의 정전기 배제 및 그래핀의 차단 성능을 이용하여 전해질 침식을 효과적으로 방지하였음.

연구팀은 알루미늄박 상의 RGO 완충 층상에서 인터페이스 접촉을 효과적으로 증가시켜 전극 입자와 집류체 간의 접착력을 증강시킴으로써 인터페이스 반응 동력학에 유리할 수 있도록 하였으며, RGO/Al가 까다로운 전기화학 환경 하에서(장 순환 및 고 전압) 우수한 부식 방지 능력을 발휘할 수 있도록 하였으며, LNMO 고 전압 양극 소재와 매칭 되는 RGO/Al 전지는 더욱 우수한 전기화학 성능을 발휘한다는 점을 입증하였음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 합리적인 디자인과 간단한 공법을 통해 차세대 5V 고 에너지 량 밀도의 리튬전지 연구를 위한 새로운 아이디어를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ ("Electrosprayed robust graphene layer constructing ultrastable electrode interface for high-voltage lithium-ion batteries") 지에 게재됨.