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중국과학원 다롄(大連) 화학물리 연구소 산하 2차원 재료 및 에너지디바이스 혁신 특구(特區) 연구팀이 공동 연구를 통해 인(phosphorus) 기반 복합 재료로 칼륨 이온 배터리 음극 재료 개발에 성공함.

칼륨 이온 배터리(KIBs)는 한 가지 핵심 에너지 저장 설비에 속하며, 리튬 이온 배터리와 유사한 에너지 저장 메커니즘을 보유하고 있는 동시에 원가가 낮고 금속 칼륨 저장량이 풍부하기 때문에 향후 대규모 에너지 저장 설비를 개발하는 분야에서 중대한 역할을 발휘하게 될 것으로 여겨짐. 특히, 고성능 전극재료를 발전시키는 것은 KIBs 성능을 향상시킬 수 있는 핵심적인 요소가 되고 있으며, 인(phosphorus) 기반 재료는 인(phosphorus base) 단일 체(simple substance)와 각종 전이 금속 인화물(phosphide) 등이 포함되며, 높은 이론 용량과 낮은 산화 환원 전위 특징을 보유하고 있기 때문에 거대한 잠재력을 보유하고 있는 일종 고성능 칼륨 이온 배터리 음극 재료로 될 수 있으며, 최근 년 간 과학연구 인원들의 큰 관심을 받고 있는 상황임. 연구팀은 중점적으로 인(phosphorus) 기반 음극 재료의 구조 특성, 합성방법과 칼륨 저장 메커니즘에 대한 연구를 실행하고, 인(phosphorus) 기반의 양극 재료 구조와 전기화학 성능 간의 관계를 밝혀내는데 성공하였음. 연구팀은 칼륨 이온 배터리의 전기 화학 성능에 영향을 끼치는 기타 핵심적인 요소들을 분석하였는데 예를 들면 전해질, 접착제 등이 포함되어 있으며, 연구팀은 체계적으로 현재 인(phosphorus) 기반의 음극 칼륨 저장 성능을 개선할 수 있는 특성 변환 전략을 제시하였음.

연구팀은 이번 종합 논술 문장에서 고성능 인(phosphorus) 기반의 음극 재료를 디자인하는 과정에서 직면하고 있는 도전 및 기회에 대한 논술을 하였으며 부분적으로 실행 가능한 솔루션과 미래 발전 방향을 제시하였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’에 게재됨