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동향 기본정보
더 나은 배터리의 물리학
동향 개요
| 기관명 | NDSL |
|---|---|
| 작성자 | KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 | 2018-06-27 00:00:00.000 |
| 내용 | 하버드 대학의 연구자들은 물리학을 사용하여 경량의 배터리를 설계하는데 있어 가장 큰 과제 중 하나인 더 적은 공간에 더 많은 에너지를 집어 넣는 방법을 해결했다. 연구팀은 그래핀처럼 적층 2 차원 재료의 원자적으로 얇은 시트 사이의 공간에 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 조정 가능한 전기 화학 시스템을 개발했다. 이 연구는 네이처 (Nature, ldquo;Heterointerface effects in the electrointercalation of van der Waals heterostructure rdquo;)에 발표되었다. 원자 밀도가 다른 물질들을 서로 겹쳐 쌓는 방법으로 보다 높은 전기 화학적 용량을 설계할 수 있었으며 하이브리드 물질의 전하 축적량을 10 배 이상으로 향상시킬 수 있었다. 연구팀은 반 데르 발스 힘 (van der Waals force)으로 알려진 물리 효과를 이용했다. 이 효과는 직접적인 화학적 상호 작용보다는 원자의 총 개수와 근접성에 기반한 분자 간의 약한 결합이다. 물질을 개선하기위한 전통적인 기술 (예: 리튬 이온 배터리에서 더 나은 전극을 만드는 기술)은 화학적으로나 구조적으로 호환되는 코발트 및 니켈과 같은 원소와 화합물로 제한된다. 그러나 반 데르 발스 힘으로 재료를 결합함으로써 연구자들은 반 데르 발스 인터페이스로 알려진 두 층 사이의 '빈' 공간에서 새로운 전기 화학적 환경을 만들기 위해 두 개의 층을 이룬 재료를 결합할 수 있다는 것을 발견했다. 연구팀은 질화 붕소, 그래핀, 몰리브덴 디칼코게나이드 (MoX2) 층을 적층하고 층 사이에 리튬 이온을 주입했다. 그래핀은 저 저항 전자 경로를 제공하여 MoX2 층을 리튬 이온에 보다 효율적으로 고정시킬 수 있었다. 이러한 실험적 관측은 리튬 원자가 어디에 위치하는지에 대한 상세한 이론적 모델링에 의해 확인되었다. 이론적인 모델링은 충전식 배터리로 작동하는 장치의 기능을 이해하는데 중요한 단계인 리튬 원자의 삽입 및 제거 메커니즘을 설명한다. 연구팀은 이 층들 사이에 독특한 전기 화학적 환경을 만들었고, 더 긴 시간과 원하는 전압에서 더 많은 리튬 이온을 저장하기 위해 측정, 제어 및 조정할 수 있다고 말했다. 더 많은 리튬 이온을 공간에 넣을 수 있으면 배터리 용량이 높아진다. 이온이 쉽게 나오면 높을수록 전압이 높아진다. 에너지 저장 이외에도, 계층화된 시스템의 전기 화학적 행동을 조작하고 특성화하는 이 방법은 2 차원 전자 및 광전자 장치에서 큰 전하 밀도를 제어할 수 있게 해준다. |
| 출처 | |
| 원문URL | http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=TREND&cn=GTB2018004169 |
| 첨부파일 |
추가정보
| 과학기술표준분류 | |
|---|---|
| ICT 기술분류 | |
| 주제어 (키워드) | 1. 2차원 물질,반 데르 발스 힘,그래핀,몰리브덴 디칼코게나이드,배터리 2. 2D material,Van der Waals force,graphene,molybdenum dichalcogenide,battery |