혁신적인 슈퍼커패시터는 탁월한 전력을 제공하면서 배터리 에너지를 일치시킵니다.

모나쉬 대학교, 호주 멜버른

엔지니어들은 단일 패키지에서 높은 에너지 밀도와 높은 전력 밀도를 모두 제공하는 슈퍼커패시터를 설계했습니다. (이미지 :연구원)

Nature Communications에 발표된 연구에서 , 팀은 슈퍼커패시터가 기존 납축 배터리만큼 많은 에너지를 저장할 수 있는 동시에 기존 배터리가 관리할 수 있는 것보다 훨씬 빠르게 전력을 공급할 수 있는 새로운 종류의 탄소 기반 소재를 공개했습니다.

슈퍼커패시터는 배터리와 같은 화학 반응을 통하지 않고 정전기적으로 전하를 저장하는 새로운 종류의 에너지 저장 장치입니다. 지금까지 가장 큰 장벽은 에너지 저장에 필수적인 탄소 소재의 표면적 중 일부만 사용할 수 있다는 점이었습니다.

모나쉬 대학교 기계항공우주공학과 산하 2D 재료를 이용한 첨단 제조를 위한 ARC 연구 허브(AM2D) 소장인 마이낙 마줌데르(Mainak Majumder) 교수가 연구팀의 일원이었습니다.

Majumder 교수는 “우리 팀은 단순히 재료의 열처리 방식을 변경하여 더 많은 표면적을 확보하는 방법을 보여주었습니다.”라고 말했습니다. "이 발견을 통해 우리는 많은 응용 분야에서 배터리를 교체하고 훨씬 더 빠르게 전달할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 저장하는 고속 충전 슈퍼커패시터를 구축할 수 있습니다."

그 비밀은 천연 흑연에서 합성된 M-rGO(Multiscale Reduced Graphene Oxide)라는 팀이 개발한 새로운 재료 아키텍처에 있습니다.

급속 열 어닐링 공정을 사용하여 연구진은 이온이 빠르고 효율적으로 이동할 수 있는 정확한 경로를 갖춘 고도로 구부러진 그래핀 구조를 만들었습니다. 그 결과 높은 에너지 밀도와 높은 전력 밀도를 모두 제공하는 소재가 탄생했습니다. 이는 단일 장치에서는 거의 달성할 수 없는 조합입니다.

ARC AM2D Hub의 연구원이자 이번 연구의 공동 저자인 Petar Jovanović는 Monash 슈퍼커패시터가 파우치 셀 장치로 조립되었을 때 최대 99.5Wh/L(이온성 액체 전해질에서)의 체적 에너지 밀도를 제공했다고 말했습니다. 69.2kW/L의 높은 전력 밀도; 탁월한 사이클 안정성을 갖춘 급속 충전 기능을 제공합니다.

Jovanović는 "이러한 성능 지표는 탄소 기반 슈퍼커패시터에 대해 보고된 것 중 최고이며, 결정적으로 공정이 확장 가능하고 호주 원자재와 호환된다는 점입니다."라고 말했습니다.

Monash 대학에서 분사한 Ionic Industries의 CTO이자 이번 연구의 공동 저자인 Phillip Aitchison은 이 기술이 현재 상용화되고 있다고 말했습니다. Aitchison은 “Ionic Industries는 이와 같은 혁신 기술을 상용화하기 위해 설립되었으며 현재 이러한 그래핀 재료를 상업적으로 대량 생산하고 있습니다.”라고 말했습니다. "우리는 에너지 저장 파트너와 협력하여 높은 에너지와 빠른 전력 공급이 필수적인 시장 주도 응용 분야에 이러한 혁신을 가져오고 있습니다."

자세한 내용은 Petar Jovanovic에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.