[한국기술뉴스] 한국연구재단은 부산대학교 조채용 교수 연구팀이 새로운 열증발-냉각법을 개발하여 수백 나노미터 크기의 균일하고 순수한 풀러렌 결정질 나노입자를 얻는데 성공했다고 밝혔다.

나아가 이렇게 얻은 결정질 나노입자를 기존 리튬 이온 이차전지 음극소재인 흑연과 비교해 비용량이 2배 이상 높았으며 1,000회 이상 충·방전 했을 때 탁월한 안정성을 보였다.

연구팀은 최초로 합성한 면심입방 구조의 순수한 풀러렌 나노입자는 이론적으로 예측된 것(12개)보다 훨씬 많은 리튬이온(최대 21개)을 저장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

실험 결과를 바탕으로, 풀러렌 분자로 구성된 면심입방 구조에서 추가로 리튬이 들어갈 가능한 공간을 계산하였다.

기존에도 풀러렌에 여러 기능성 그룹을 결합하거나 구조를 변형시켜 용량을 높이려는 시도는 있었으나 이번 연구결과는 순수한 풀러렌을 결정화하여 얻은 것으로 차별화된다.

연구팀은 흑연 대신 풀러렌을 음극으로 적용할 경우 리튬 이온 이차전지에서 높은 에너지 밀도와 장기 안정성을 유지할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 충·방전 과정 동안 풀러렌 결정 내 리튬이온의 증감에 따른 구조 변화를 동시 X-선 회절분석기와 비동시 투과전자현미경을 통해 확인하였다.

또한 연구팀은 리튬 이온 증가에 따른 풀러렌 결정구조 변화를 이론적으로 시뮬레이션하는 연구를 지속할 계획이다.