충북대 공과대학 공업화학과 조민수(석사 졸업)씨와 이재섭(석사 1년)씨의 연구가 존 와일리 앤 선즈(Wiley)에서 발간하는 저명한 학술지 스몰(Small, impact factor:11.459)에 지난달 24일 자로 게재됐을 뿐만 아니라 연구 결과의 중요성을 인정받아 표지논문으로도 선정됐다.

이번 논문은 ‘강아지풀 형태의 CoSe2 결정을 포함하는 CNT로 얽힌 그래핀 나노섬유의 고율 나트륨 전지 음극’이라는 제목으로 게재됐으며, 이번 연구를 통해 그래핀 기반 섬유에 탄소나노튜브를 균일하게 성장시킨 후 수 나노 크기의 전이금속 칼코겐화물을 탄소나노튜브 내에 포함시킴으로써 소듐이온 배터리로 적용 시 현저히 높은 출력 특성을 보고했다. 

또한 연구팀은 10.0 A g-1의 매우 높은 전류밀도에서 1만 번의 충 방전에도 불구하고 264mA h g-1의 용량을 지속적으로 유지했다. 따라서 기존의 상용 리튬 이차전지의 음극소재를 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

이는 코발트 셀레나이드의 충/방전 동안 발생하는 부피 변화를 주변을 둘러싸고 있는 탄소나노튜브가 수용해줌으로써 구조적인 안정성이 향상돼 1만 사이클의 긴 수명 특성을 나타낼 수 있었으며, 무엇보다 전기전도성이 매우 높은 2차원의 그래핀을 1차원의 탄소나노튜브가 연결해 주는 다리 역할을 해줌으로써 전지의 충 방전 과정 중 효율적이며 매우 빠른 전자의 흐름이 가능할 수 있었기에 매우 높은 출력 성능을 얻을 수 있었다.

이번 연구는 한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업 및 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며 충북대학교 공업화학과 조중상 교수, 화학공학과 정상문 교수가 연구 전반을 주도했다.

장기영 다른기사 보기