๋๊ตญ์์
์๋์ง์ ์์ฌ๊ณตํ๊ณผ ์๊ฑดํ ๊ต์ ์ฐ๊ตฌํ, ์๊ทน ๊ณ๋ฉด ์ ์ด๋ก โ์๊ณ ์ ์ง ์ฒซ ์ถฉยท๋ฐฉ์ โ๋ถํฐ ๊ณ ์ฑ๋ฅ ๊ตฌํ
- PEO ๊ธฐ๋ฐ ๊ณ๋ฉด์ธต์ผ๋ก MnOโ ์๊ทน์ ๋ณ๋ ํ์ฑํ ๊ณผ์ ์ ๊ฑฐ… ๊ณ ์ถ๋ ฅ·์ฅ์๋ช
ํน์ฑ ํ๋ณด
- Zn2+ ์ด๋ ์ด์ง ๋ฐ H+ ๊ฒฝ์ ๋ฐ์ ์ต์ … ์ฒซ ์ฌ์ดํด๋ถํฐ Zn2+ ์ค์ฌ ๋ฐ์ ๊ตฌํ
- ์๋์ง·ํํ๊ณตํ ๋ถ์ผ ๊ตญ์ ํ์ ์ง Chemical Engineering Journal ๊ฒ์ฌ

โฒ ์ผ์ชฝ๋ถํฐ ์๊ฑดํ ์๋์ง์ ์์ฌ๊ณตํ๊ณผ ๊ต์, ์ฅ์ธ์ฑ ์ฐ๊ตฌ์
๋๊ตญ๋ถฤว๊๊ต ์๋์ง์ ์์ฌ๊ณตํ๊ณผ ์๊ฑดํ ๊ต์(๊ต์ ์ ์)์ ์ฅ์ธ์ฑ ์ฐ๊ตฌ์(์ 1์ ์)์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์ฐ๊ตฌํ์ด ์ฒซ ์ถฉ·๋ฐฉ์ ๋ถํฐ ์์ฐ์ด์จ(Zn2+) ์ค์ฌ์ ๋ฐ์์ ์ ๋ํ๋ ์๋ก์ด ๊ณ๋ฉด ์ ์ด ๊ธฐ์ ์ ๊ฐ๋ฐํ๋ค. ์ด๋ ์๊ณ ์์ฐ์ด์จ์ ์ง(Aqueous Zinc-Ion Batteries, AZIBs)์ MnO2 ์๊ทน์์ ์๊ตฌ๋๋ ์ ๊ธฐํํ์ ํ์ฑํ(activation) ๊ณผ์ ์ ์ ๊ฑฐํ ๊ฒ์ผ๋ก, ์ฐ๊ตฌํ์ ํด๋ฆฌ์ํธ๋ ์ฅ์ฌ์ด๋(Polyethylene Oxide, ์ดํ PEO) ๊ธฐ๋ฐ ๊ณ๋ฉด์ธต์ ์ด์ฉํด Zn2+์ ์ด๋์ ์ด์งํ๋ ZIA(Zn2+-Insertion-Accelerated) ์๊ทน์ ๊ตฌํํ๋ค.
์๊ณ ์์ฐ์ด์จ์ ์ง๋ ๋ฌผ ๊ธฐ๋ฐ ์ ํด์ง์ ์ฌ์ฉํด ํ์ฌ ์ํ์ด ๋ฎ์ ์ฐจ์ธ๋ ๋๊ท๋ชจ ์๋์ง์ ์ฅ์ฅ์น(ESS) ํ๋ณด๋ก ์ฃผ๋ชฉ๋ฐ๊ณ ์์ง๋ง, ๋ํ์ ์ธ MnO2 ์๊ทน์ Zn2+์ ๋๋ฆฐ ํ์ฐ์ผ๋ก ์ธํด ์ด๊ธฐ ํ๋ฌผ์ง ํ์ฉ๋๊ฐ ๋ฎ๊ณ ์ถฉ๋ถํ ์ฑ๋ฅ์ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํด ๋ณ๋์ ํ์ฑํ ๊ณผ์ ์ด ํ์ํ๋ค๋ ํ๊ณ๊ฐ ์์๋ค. ๋ํ ์ฅ๊ธฐ ์ถฉ·๋ฐฉ์ ๊ณผ์ ์์ ๋ฐ์ํ๋ Mn ์ฉ์ถ๊ณผ ๊ณ๋ฉด ์ดํ๋ ์ ์ง์ ์ถ๋ ฅ ํน์ฑ๊ณผ ์๋ช ์ ์ ํ์ํค๋ ์ฃผ์ ์์ธ์ด์๋ค.
์ฐ๊ตฌํ์ MnO2 ์๊ทน ํ๋ฉด์ PEO ๊ธฐ๋ฐ ๊ณ๋ฉด์ธต์ ํ์ฑํ ZIA ์๊ทน์ ๊ฐ๋ฐํด ๋ฌธ์ ๋ฅผ ํด๊ฒฐํ๋ค. PEO ๊ณ๋ฉด์ธต์ ์ ๊ทน๊ณผ ์ ํด์ง ์ฌ์ด์ ์นํ์ฑ์ ๋์ด๊ณ ๊ณ๋ฉด ์ ํญ์ ๋ฎ์ถ๋ฉฐ, Zn2+์ ์ด๋์ ์ด์งํ๋ค. ์ด๋ฅผ ํตํด H+์ Zn2+ ์ฌ์ด์ ๊ฒฝ์์ ์ด๋์ ์ต์ ํ๊ณ , ๊ธฐ์กด MnO2 ์๊ทน๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ ๋ณ๋์ ์ฌ์ ํ์ฑํ ๊ณผ์ ์์ด ์ฒซ ์ฌ์ดํด๋ถํฐ Zn2+ ์ค์ฌ์ ์ ๊ธฐํํ ๋ฐ์์ด ์งํ๋๋๋ก ์ ๋ํ๋ค. ์ค์ PEO ๊ณ๋ฉด์ธต ์ ์ฉ ํ ์ ํด์ง ์ ์ด๊ฐ์ ๊ธฐ์กด ์๊ทน์ 121o์์ 37o๋ก ํฐ ํญ์ผ๋ก ๊ฐ์ํ์ผ๋ฉฐ, ์ ํด์ง ์ ์์ฑ์ด ํฅ์๋๋ค.
๋ํ, ์ฐ๊ตฌํ์ GITT, EIS, XRD ๋ฐ XPS ๋ถ์์ ํตํด ZIA ์๊ทน์ ์๋ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๊ท๋ช ํ๋ค. ZIA ์๊ทน์ ๊ธฐ์กด ์๊ทน๋ณด๋ค ๋น ๋ฅธ Zn2+ ์ด๋ ํน์ฑ์ ๋ํ๋์ผ๋ฉฐ, ํนํ Zn2+ ์ฝ์ ์์ญ์์ ์ฝ ํ ์๋ฆฟ์ ๋์ ํ์ฐ๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ๋ํ ๋น๊ฐ์ญ์ H+ ์ฝ์ ๊ณผ MnOOH ํ์ฑ์ด ์ต์ ๋ผ PEO ๊ณ๋ฉด์ธต์ด Zn2+ ์ค์ฌ์ ๋ฐ์๊ณผ MnO2 ๊ตฌ์กฐ ์์ ํ๋ฅผ ์ ๋ํ๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ๋ค.
ZIA ์๊ทน์ ํ์ฑํ ๊ณผ์ ์์ด 0.2C์์ 265.7 mAh g-1, 2C์์๋ 127.8 mAh g-1์ ๋์ ์ฉ๋์ ๋ํ๋์ผ๋ฉฐ, ์ถฉ·๋ฐฉ์ ํ Mn ์ฉ์ถ๋๋ ๊ธฐ์กด ์๊ทน ๋๋น ์ฝ 52% ๊ฐ์ํ๋ค. ๋ํ ๊ณ ์ง๋ ์ ๊ทน๊ณผ 300ํ ์ถฉ·๋ฐฉ์ ํ ํ์ฐ์น์ ์์๋ ํฅ์๋ ์ฌ์ดํด ์์ ์ฑ์ ๋ณด์ฌ ์ค์ ESS ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํ์ธํ๋ค.
์๊ฑดํ ๊ต์๋ “์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ๋ ๊ณ๋ฉด์์ ์ด์จ ์ด๋์ ์ ์ดํด ๋ณ๋์ ํ์ฑํ ๊ณผ์ ์์ด ์ฒซ ์ฌ์ดํด๋ถํฐ Zn2+ ์ค์ฌ ๋ฐ์์ ๊ตฌํํ ์๋ก์ด ์ ๊ทน ์ค๊ณ ์ ๋ต”์ด๋ผ๋ฉฐ “AI ๋ฐ์ดํฐ์ผํฐ์ ๋๊ท๋ชจ ESS์ ์ ์ฉํ ์ ์๋ ์์ ํ๊ณ ์ฅ์๋ช ์ ์๊ณ ์์ฐ์ด์จ์ ์ง ๊ฐ๋ฐ์ ๊ธฐ์ฌํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋ํ๋ค”๊ณ ๋ฐํ๋ค.
์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ๋ ์๋์ง·ํํ๊ณตํ ๋ถ์ผ ๊ตญ์ ํ์ ์ง Chemical Engineering Journal์ “Interfacial engineering-enabled activation-free Zn2+-dominated kinetics in MnO2 cathodes for aqueous zinc-ion batteries”๋ผ๋ ์ ๋ชฉ์ผ๋ก ๊ฒ์ฌ๋๋ค. ๋ ผ๋ฌธ์ 2026๋ 8์ 22์ผ ๊ฒ์ฌ ์น์ธ๋์ผ๋ฉฐ 8์ 24์ผ ์จ๋ผ์ธ ๊ณต๊ฐ๋๋ค.
ํํธ, ์ด๋ฒ ์ฐ๊ตฌ๋ ํ๊ตญ์ฐ๊ตฌ์ฌ๋จ(NRF) ์ค๊ฒฌ์ฐ๊ณ ์ ์งํ์ ์ฌ์ , ์ฐ์ ํต์์์๋ถ ๊ธฐ์ ํ์ ์ฌ์ , ํ๊ตญ์ ๊ธฐ์ฐ๊ตฌ์(KERI) ๊ธฐ๋ณธ์ฌ์ ์ ์ง์์ ๋ฐ์ ์ํ๋์๋ค.