[대전=뉴스핌] 오영균 기자 = 충남대 화학과 이재범 교수 연구팀과 소재화학연구소 은제무와 박사가 저비용 전구체를 활용해 금속 유기 프레임워크(MOF) 기반 슈퍼커패시터 합성에 성공하고, 이를 대량 생산할 수 있는 상온 침전합성법을 개발했다고 13일 밝혔다.

이번 연구 결과는 'Journal of Material Chemistry A에 1월 자 온라인으로 게재됐다.

충남대 화학과 이재범 교수 연구팀과 소재화학연구소 은제무와 박사가 저비용 전구체를 활용해 금속 유기 프레임워크(MOF) 기반 슈퍼커패시터 합성에 성공하고, 이를 대량 생산할 수 있는 상온 침전합성법을 개발했다고 13일 밝혔다. [사진=충남대] 2023.02.13 gyun507@newspim.com

슈퍼커패시터는 차세대 소비자 가전, 생체 의학 기기 및 하이브리드 전기 자동차에 필요한 청정 에너지 기술로써 배터리 기술과 비교했을 때 더 빠른 충전-방전 속도, 더 낮은 내부 저항, 향상된 전력 밀도 및 효율적인 사이클링 안정성이 장점으로 손꼽힌다.

현재 개발된 슈퍼커패시터는 고온 접근 방식을 통해 복잡한 표면적을 생성함으로써 전극의 반응 동역학을 개선하고 있다. 하지만 이 방법은 고비용, 저효율이 단점이다.

이에 이재범 교수 공동연구팀은 기존 고온 접금 방식에서 벗어나 철이온 도핑, 공석 공학을 통해 저비용 고성능의 금속 유기 프레임워크(MOF) 기반 슈퍼커패시터를 합성하는 데 성공했다.

공석 공학(vacancy engineering)은 상온 기술을 사용해 전극 재료에 빈자리 사이트를 유도하는 기술로써 전이 금속 나노 물질의 표면 특성과 전자 구조를 개선하는 기술이다.

연구팀은 슈퍼커패시터를 대량 생산할 수 있는 상온 침전합성법을 개발했다.

또 연구팀은 이번 연구에서 제안한 상온 침전합성법이 에너지 저장을 위한 다른 종류의 전극 재료를 개발하는 잠재적인 수단으로 확장될 수 있음을 확인했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 해외우수과학자 초청과제의 지원을 받아 수행됐다.

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