경상국립대 김주형 교수팀, 은 나노입자 에너지저장 성능 분석

입자 크기·형태·표면 특성부터 소자 성능까지 연결

제조비용·장기 안정성·대량생산 등 실용화 과제도 제시

경상국립대 김주형 교수팀, 은 나노입자 특성과 에너지 저장장치 성능의 상관관계 종합 분석관련 이미지[사진=경상국립대]

경상국립대학교 김주형 교수 연구팀이 은 나노입자의 크기와 형태, 표면 화학, 분산 특성이 에너지 저장장치의 성능에 어떤 영향을 미치는지 기존 연구 성과를 종합 분석했다.

경상국립대는 신소재공학부 세라믹공학전공 김주형 교수 연구팀이 은 나노입자(Silver Nanoparticles·Ag NPs)의 소재 특성과 전기화학적 성능 간 관계를 정리한 리뷰 논문을 국제학술지에 발표했다고 밝혔다.

은 나노입자는 높은 전기전도성을 바탕으로 슈퍼커패시터와 이차전지, 금속전지, 전고체전지 등 다양한 에너지 저장장치에 활용되고 있다.

연구팀은 은 나노입자가 전극 내 전도성을 높이는 첨가제 역할에 그치지 않고 전하 전달을 촉진하고 전극 구조를 안정화하며, 서로 다른 소재가 맞닿는 계면에서 발생하는 반응에도 영향을 미칠 수 있다는 점에 주목했다.

특히 입자 크기와 형태, 표면 화학, 분산 상태를 실제 전기화학적 성능과 연결해 소재 합성부터 소자 적용까지 이어지는 ‘구조-물성-성능’ 관계를 종합적으로 정리했다.

연구팀은 은 나노소재가 실제 에너지 저장장치에 폭넓게 적용되기 위해서는 제조 비용과 장기 안정성, 대량생산, 지속가능성 등의 문제도 해결해야 한다고 분석했다.

향후에는 원자 수준에서 소재 특성을 제어하고 첨단 분석기술을 이용해 소재와 계면에서 일어나는 반응을 보다 정밀하게 규명할 필요가 있다고 제안했다.

이번 연구는 ‘Silver nanoparticles for energy storage devices: synthetic strategies, interfacial chemistry, and emerging applications’라는 제목으로 엘스비어가 발행하는 국제학술지 'Coordination Chemistry Reviews'에 게재됐다. 제1저자는 Khaja Hussain Shaik이다.

김주형 교수는 “에너지 저장기술의 발전을 위해서는 개별 소재의 성능뿐 아니라 소재와 계면 사이의 상호작용을 통합적으로 이해하는 것이 중요하다”며 “이번 논문이 관련 분야 후속 연구의 방향을 제시하는 데 활용되기를 기대한다”고 말했다.