나노튜브를 이용한 배터리 성능 향상

전기를 보다 효율적으로 저장하는 것이 필요한가? 최근 라이스대(Rice University) 

연구진은 리튬 이온 배터리(lithium-ion batteries)의 성능을 향상시킬 수 있는 전극 

재료로서 하이브리드 탄소 나노튜브 금속 산화물 어레이(hybrid carbon nanotube 

metal oxide arrays)를 제조하였다. 전하를 보다 오랫동안 저장하는 전기 자동차 

및 장치에 대한 세계적 요구에 최우선으로 부응하는 배터리 기술을 이용하기 위해

선 이러한 혁신적 기술 개발이 핵심이다. 또한 전기화학적 캐패시터(capacitors ) 

및 연료 전지(fuel cells)도 유용하게 사용될 수 있다. 

라이스대 풀릭켈 아자얀(Pulickel Ajayan) 연구진은 나노튜브가 전선에 사용되는 동

축 케이블처럼 작동하도록 하는 원리 검증 실험을 최근 보고하였다. 동축 튜브는 산

화 망간(manganese oxide) 껍질과 전도성이 우수한 나노튜브(nanotube) 중심으

로 구성된다. 이번 연구 결과는 나노 공학의 우수한 연구 사례로 연구진은 평가하고 

있다. 

연구진은 두 가지 재료를 이용하였는데, 하나는 전기 전도성이 매우 우수하고 리튬 

이온을 흡수하는 나노튜브이며, 다른 하나는 캐패시턴스는 우수하지만 전기 전도도

가 떨어지는 산화 망간이다. 이러한 각각의 재료를 조합하면 보다 흥미로운 사실이 

나타난다. 개발된 재료는 전기를 많이 보유할 수 있어 이를 효율적으로 운송할 수 있

다. 연구진은 위와 같은 배터리가 나타내는 충전/방전 싸이클의 수는 보다 큰 캐패시

턴스를 지닐지라도 크게 향상될 것으로 기대하고 있다. 

비록 위와 같은 재료의 조합이 몇몇 연구진에 의해 복합 전극으로 연구되었었지만, 

개발된 디자인은 리튬 배터리용 전극 재료로서 향상된 성능을 제공하는 동축 케이블

의 의미를 지닌다. 현재 연구진은 최대의 성능을 뽑아내기 위해 개발된 디자인의 구

조를 변경 중에 있다. 단지 몇 나노미터의 직경을 갖는 나노튜브는 다수의 배치 구조

로 병합될 수 있다. 미래의 배터리는 얇고 유동적인 특징을 가질지도 모르며, 이러

한 개념은 대형의 배터리에도 적용될 수 있다. 또한 라이스 연구진이 개발한 하이브

리드 나노케이블은 배터리 요소를 결합시키지만, 전도성을 저해하지는 않는 재료인 

결합제가 필요 없다.

http://www.physorg.com/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-10