포항공대, 차세대 에너지 저장장치 성능개선 물질 발굴
차세대 에너지 저장장치 하이브리드 슈퍼커패시터 성능개선 물질
메조다공성 니오비윰계 산화물/탄소 복합체를 기반으로 한 하이브리드 슈퍼커패시터 개발
하이브리드 슈퍼커패시터 모식도 및 합성법
국내 연구진이 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 하이브리드 슈퍼커패시터*의 용량과 충전속도를 높이고 수명을 향상시킬 수 있는 물질을 발굴했다.
배터리의 높은 에너지와 축전지의 우수한 출력특성을 모두 만족해 전기자동차의 에너지원으로 주목받는 하이브리드 슈퍼커패시터의 효율향상을 위한 실마리가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 티타늄 보다 전기화학적 성능이 우수한 나노기공이 있는 니오비윰계 산화물*에 탄소를 코팅한 복합체를 음극물질로 활용한충전이 빠른 고용량 하이브리드 슈퍼커패시터를 구현했다.
만들어진 하이브리드 슈퍼커패시터는 약 1분 만에 최대 용량의 60%를 충전할 수 있는 고속 충전성능을 나타냈다.
또 기존 티타늄을 음극소재로 활용한 경우에 비해 에너지용량이 약 1.5배에 달하는 것으로 나타났다. 기공을 통해 이온이 이동하면서 많은 이온을 저장할 수 있고 탄소 코팅으로 전기전도성을 높여 전자가 원활히 움직일 수 있기 때문이다.
한편 1,000회의 충/방전에도 초기 용량의 90% 이상을 유지하는 것으로 나타나 300회의 충/방전에 초기 용량의 90%를 유지하는 기존 티타늄 기반 배터리에 비해 장수명 특성을 보인다는 설명이다.
이 교수는 “최근 개발된 하이브리드 슈퍼커패시터 중에서도 우수한 에너지 및 출력밀도를 갖는 사례로 향후 추가 연구를 통하여 하이브리드 전기자동차 또는 전기자동차의 차세대 에너지 저장 장치로의 활용이 기대된다”고 밝혔다.
미래창조과학부 |
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