본 기술은 음전하를 띠는 금속 디칼코게나이드 나노시트, 금속 산화물 나노시트, 그래핀을 함께 섞은 뒤 양이온 함유 용액을 넣어 상온에서 정전기적으로 재적층한 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체입니다. 세 가지 2차원 소재가 교대로 쌓인 하이브리드 구조를 이룹니다.
층상 화합물을 이차전지 음극 물질로 쓸 때에는 충방전 과정에서 그래핀 나노시트끼리 다시 뭉쳐 버렸습니다. 이 때문에 이온이 드나들 공간이 줄어 이온 전도도가 떨어지고 사이클 안정성이 낮다는 한계가 있었습니다.
본 기술은 MoS2 같은 디칼코게나이드 나노시트와 그래핀 사이에 TiO2 등 금속 산화물 나노시트를 그래핀 100 중량부 대비 0.5~5 중량부만 소량 넣어 그래핀의 뭉침을 막고 전극 반응 부위를 넓힙니다. Na+, Li+, Mg2+, Ca2+ 등 양이온의 양전하와 나노시트들의 음전하 사이 인력으로 상온에서 재적층되므로 공정이 간단합니다. 나트륨 이온 전지 음극, 리튬 자원 대체형 대용량 ESS, 고율 충방전용 하이브리드 전극에 적용될 수 있어 소량의 산화물 나노시트 첨가만으로 전하 이동 저항을 낮추고 그래핀 기반 음극의 용량 유지율을 높일 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 박리화된 2차원 무기 나노시트와 그래핀 나노시트를 플랫폼으로 이용한 에너지 및 바이오 기능성을 갖는 나노융합소재의 합성법 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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