나노기술 및 정책 정보

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아키타대학(秋田大學) 대학원 공학연구과 연구그룹이 리튬 이온 커패시터(축전기)의 양극과 음극을 왕겨로부터 생산하는 데 성공함. 연구진은 벼의 수확 후 배출되는 왕겨에 주목, 2013년에는 왕겨 중에 나노 수준으로 분산된 실리카를 이용하여 전기 이중층 커패시터의 전극에 적합한 활성탄을 제조하는 데 성공한 바 있으며, 이 활성탄은 리튬 이온 커패시터의 양극 재료로서 사용할 수 있음. 연구를 거듭한 결과, 실리카를 부분적으로 제거한 왕겨탄이 리튬 이온 커패시터의 음극 재료로서 우수한 성능을 나타내는 것을 발견함. 왕겨탄으로부터 실리카를 부분적으로 제거함으로써, 규산 리튬의 팽창 공간을 확보하면서 리튬 이온의 높은 흡장 방출 용량을 살리는 데 성공했으며, 리튬 이온을 사전 도핑하는 공정에서 실리카가 과도한 리튬 이온을 거두어들임으로써 전극의 리튬 금속 석출이 억제되는 것을 발견함. 이를 통해 지금까지 정밀하게 진행되어 온 음극 재료에 대한 리튬 이온 사전 도핑 공정을 왕겨 유래 음극 재료를 이용하여 간편하게 실시할 수 있게 되었으며, 본 양극 재료의 제조는 간편하고 저렴한 가격으로 제공이 가능함. 본 연구 성과는 축전장치의 고성능화와 바이오매스를 활용한 에너지 및 환경 문제에 기여할 것으로 기대되며, 향후 연구진은 양음극 재료의 제조 조건 최적화, 커패시터 셀의 조립 조건 최적화 등 실용화를 위한 연구를 진행할 계획임.