KIST, 인공번개 내린 그래핀으로 슈퍼커패시터 용량 늘린다

[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 김명종, 김남동 박사 연구팀이 전기용접에 주로 사용하는 아크방전을 이용해 고농도의 질소가 도핑된 그래핀 분말 제조에 성공했다. 이를 통해 슈퍼커패시터의 대용량화에 대한 발전 가능성도 높아졌다.

기존의 슈퍼커패시터는 일반 배터리에 비해 낮은 에너지 저장량이 한계였다. 연구진이 이를 극복하기 위해 개발한 아크방전 그래핀 제조기술은 원료로 사용되는 탄소봉 내부에 그래핀 산화물과 함께 질소가 포함된 폴리아닐린을 첨가한다. 이를 고온에서 아크로 가열하면, 그래핀 산화물과 첨가물이 원자화되고 재조합되는 과정에서 고농도 질소가 도핑된 그래핀 분말이 생성된다. 이 아크방전은 인공번개의 일종이다.

특히, 고농도 질소가 도핑된 그래핀은 우수한 전도도를 가지며, 표면 이온 흡착성으로 인해 기존 탄소전극 대비 전하저장능력이 2~3배 높고, 단위면적당 충전량 또한 뛰어나다. 이 기술을 통해 슈퍼커패시터의 저장량 한계를 해결을 기대해볼 수 있다.