나선형 펩타이드 구조로 차세대 배터리 고체 전해질의 전도성 및 안정성 향상

Seoul일리노이 대학교 어바나-샴페인에서 연구자들은 나선형 펩타이드 구조를 활용해 고체 전해질을 개선하는 새로운 방법을 발견했습니다. 고체 전해질은 통상적인 배터리에 사용되는 액체 전해질보다 안전하다는 점에서 중요합니다. 이러한 새로운 나선형 구조는 전해질의 전기 전도성과 안정성을 크게 향상시켜, 첨단 소재의 새로운 기준으로 자리매김하게 되었습니다.

연구는 나선형 펩타이드 구조 사용의 여러 가지 이점을 발견했습니다.

• 무작위 코일 대비 향상된 전기 전도도
• 고온 및 고전압에서의 안정성 증가
• 개선된 유전 상수
• 재활용을 위해 단량체로 되돌리는 능력

전통적인 폴리머는 대개 무작위적인 구조를 가지고 있습니다. 하지만 나선형으로 설계하면 그 특성이 향상됩니다. 나선 구조는 생물학적 펩타이드의 구조를 모방하여 에너지를 저장하는 데 도움을 줍니다. 이 구조는 나선에 작은 쌍극자 모멘트를 정렬시켜 강한 매크로 쌍극자 모멘트를 형성합니다. 이는 재료의 전하 전달을 향상시켜 유전 상수를 증가시켜 전기 에너지를 더 효율적으로 저장하게 만듭니다.

더 긴 나선형 펩타이드는 전도성이 높아 길이가 미래 디자인에서 중요합니다. 책임 연구원인 크리스 에반스 교수는 이러한 폴리머가 매우 강하다고 강조했습니다. 이들은 높은 스트레스에도 구조를 유지하며, 전통적인 폴리머처럼 쉽게 분해되지 않습니다.

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나선형 펩타이드 폴리머는 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 환경에도 더 이롭습니다. 배터리의 수명이 다하면, 효소나 산이 펩타이드 물질을 그 기본 단위로 분해할 수 있습니다. 이 과정을 통해 재료의 회수와 재사용이 가능해져 폐기물과 환경적 영향을 크게 줄일 수 있습니다.

연구에 따르면, 나선형 펩타이드 구조는 미래의 고체 배터리에 중요한 역할을 할 수 있다고 합니다. 이러한 구조는 배터리의 전기 전도성 및 안정성을 개선하며 환경에도 더 친화적입니다. 이는 현재 배터리 기술의 많은 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 중요한 연구는 Nature Materials에 게재되었으며, 미국 국립과학재단과 에너지부의 지원을 받았습니다. 일리노이 대학교의 다양한 부서와 연구소가 참여한 팀이 함께 작업하여, 여러 분야 간 협력의 필요성을 강조했습니다.