산화 금속 고르게 분포된 신소재 '맥신' 합성 성공

KAIST "공정 단순하고 제작비도 저렴…리튬 황 전지에 적용"

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀이 나노 신소재 '맥신'(MXene)에 산화타이타늄을 고르게 분포시키는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

맥신은 타이타늄과 탄소가 2차원 구조로 층층이 이뤄진 2차원 나노 물질이다.

전기전도도가 높고 유연성이 뛰어나 그래핀(흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질)과 함께 신소재로 주목받는다.

맥신의 이 같은 높은 전기 전도성을 이용해 '리튬 황 전지'의 양극 물질에 적용하려는 연구가 시도되고 있다.

리튬 황 전지는 값이 싸고 독성이 없어 리튬 이온 전지를 대체할 차세대 이차전자로 주목을 받고 있다.

하지만 전지 내 황이 방전되고 남은 '리튬 폴리 설파이드'가 전해질에 녹아 음극 쪽으로 이동하면서 활물질 손실, 전지 성능 저하 등의 문제를 일으킨다.

연구팀은 맥신을 양극재와 분리막으로 이용, 리튬 황 전지의 활물질 손실과 성능 저하 문제를 해결했다.

수용액 상태에서 표면을 벗겨낸 맥신과 이산화탄소를 반응 시켜 산화타이타늄 나노 입자를 맥신 표면에 고르게 분포시키는 데 성공했다.

맥신 표면의 다량의 산화타이타늄 나노 입자가 리튬 폴리 설파이드를 흡착할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이재우 교수는 "수용액 처리와 이산화탄소 반응으로만 이뤄진 단순화된 공정으로 제작 비용을 절약할 수 있다"며 "리튬 황 전지 성능을 높이는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 'ACS 나노' 지난달 30일 자 온라인판에 실렸다.

/연합뉴스