본 기술은 박리된 2차원 이황화몰리브덴(MoS2) 나노시트 사이에 0차원 양이온성 크롬 수산화물 나노클러스터를 끼워 넣은 헤테로적층 나노하이브리드를 포함하는 이차전지 전극재료입니다. 음전하의 나노시트와 양전하의 나노클러스터가 정전기적으로 자기조립되어 층간이 넓어진 다공성 필라 구조를 이룹니다.
순수 이황화몰리브덴은 리튬 이온 배터리에서 충방전할 때 부피가 크게 변해 구조가 쉽게 무너졌습니다. 또한 층상 구조 특성상 리튬 이온의 확산과 전하 전달이 느려 용량과 고속 충방전 성능을 높이는 데 한계가 있었습니다.
본 기술은 크롬과 몰리브덴의 몰비를 3:1~5:1로 조절해 나노클러스터를 층간에 삽입함으로써 기저면 간격을 넓히고 기공을 만들어 부피 변화를 흡수하고 이온 확산 경로를 확보합니다. 제조는 벌크 MoS2에 리튬을 삽입해 박리한 분산액에 크롬염을 넣고 pH 4.5~7의 상온 조건에서 반응시키는 간단한 자기조립 공정으로 이루어집니다. 리튬 이차전지 음극, 나트륨 이차전지, 리튬-황 및 마그네슘 전지 전극에 적용될 수 있어 고온 소성 없이 상온 용액 공정만으로 MoS2 전극의 율속 특성과 구조 안정성을 동시에 높일 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 포스트 그래핀 무기 금속화합물 나노시트기반 에너지기능성 혼성 촉매 연구 지원을 통해 개발되었습니다.
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