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기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단(단장이영희)은 휴대전화 등 휴대용 초소형 전자기기에 활용할 수 있는 '고성능 마이크로슈퍼커패시터' 기술을 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
전자기기를 작게 만들려면 전기 저장장치의 소형화가 필수적이다.
현재 리튬이온전지(2차 전지) 등 고체형 마이크로 전지가 상용화되기는 했지만충전 속도가 느리고 반복 충전 시 안정성이 떨어지는 것이 문제점으로 지적되고 있다.
이의 대안으로 초소형 고성능 전기 저장장치인 마이크로 슈퍼커패시터가 기대를모았지만 높은 출력에 비해 에너지 밀도가 떨어져 상용화에 걸림돌이 돼 왔다.
연구진은 이번에 기존 기술의 한계를 뛰어넘어 출력 성능이 매우 높으면서 에너지 밀도는 기존 리튬이온전지를 능가하는 고성능 마이크로 슈퍼커패시터를 만드는데 성공했다.
이번 연구결과는 미국화학회가 발간하는 에너지과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 2월 20일자 온라인 게재됐다.
연구진은 나뭇잎 줄기의 구조에 착안, 이온 이동경로를 최대한 짧게 만들어 비표면적(입방체에서 다른 물질과 접촉할 수 있는 면적)이 높은 그래핀 표면에 이온을최대한 흡착시키는 구조를 만들었다.
고체 전해질에 나노선을 섞고 이를 산화흑연 층간에 삽입해 전극을 형성한 뒤나노선을 녹여 내 이온이 잘 통과하는 이동경로를 인위적으로 만들어 에너지 밀도를늘리고 높은 출력밀도를 유지한 것이다.
이런 실험 끝에 마이크로 리튬이온전지의 에너지밀도에 가까우면서도 출력밀도는 1만배 이상 개선된 값을 얻었다.
이는 지금까지 보고된 어떤 값보다 큰 것이라고 연구진은 설명했다.
이영희 단장은 "이 연구를 통해 제작이 간편하고 폭발위험이 없는 마이크로 슈퍼커패시터를 직접 휴대용 전자기기에 사용할 수 있는 계기를 마련했다"며 "다만 전극 두께가 지금보다 굵어야 장시간 사용할 수 있는 만큼 이를 개선하기 위한 연구를이어갈 것"이라고 말했다.
sw21@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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