계면 강화형 TiO2@C@CNTs 초구체 리튬이온 저장

나노구조 복합재료는 첨단 전기화학 에너지 저장 분야에서 중요하게 다뤄지지만, 기존 복합재료는 계면 결합 및 상호작용 부족으로 인해 집합적 특성이 저하되는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 에멀션 보조 자가 조립 전략을 통해 균일한 구형 나노복합체를 제작했습니다. 연구팀은 탄소 나노튜브(CNTs)와 침상형 TiO2 결정을 장쇄 탄화수소 리간드로 표면 개질한 후, 에멀션 기반 공정을 통해 균일한 구형 나노복합체로 공동 조립했습니다. 후속 탄화 과정을 거치면서 리간드의 탄화수소 사슬이 얽히며 초박형 탄소층으로 변환되었고, 이 탄소층이 TiO2와 CNTs를 견고하게 연결하여 초구체 내부의 계면 결합을 강화했습니다. TiO2/CNTs 비율이 초구체의 공동 조립 거동과 리튬이온 배터리 음극 재료로서의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. 최적화된 TiO2@C@CNTs 초구체는 강화된 계면 효과와 전도성 CNTs 네트워크 덕분에 0.5 A g−1에서 261 mAh g−1의 가역 용량을 보였으며, 2, 5, 10, 20 A g−1의 고전류 밀도에서도 각각 198, 156, 115, 78 mAh g−1의 우수한 용량을 유지했습니다. 이는 높은 리튬 저장 용량, 뛰어난 속도 성능, 우수한 장기 사이클 안정성을 입증합니다. 본 연구에서 개발된 에멀션 보조 공동 조립 접근 방식은 첨단 에너지 저장 장치를 위한 향상된 집합적 전기화학적 특성을 갖는 고성능 나노복합체를 구축하는 보편적인 경로를 제공합니다.