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1분 이내에 휴대전화가 충전되는 시대가 다가오고 있다. 미국 드렉셀대 연구팀은 ‘멕신(MXene)’을 이용해 새로운 구조의 전극을 개발했다. 멕신은 전기전도도가 매우 높은 2차원 신소재다.

일회용 전지에 쓰이는 슈퍼 축전기는 에너지를 배터리보다 빠르게 방출하지만, 많이 저장하지 못한다. 반면 배터리는 에너지 방출량은 적지만 많은 에너지를 저장할 수 있다. 이번에 개발된 전극은 슈퍼 축전기의 속도, 배터리의 전기용량 등 장점만을 합쳤다. 수초 만에 충전이 가능하다.

이것이 가능한 이유는 전극의 독특한 구조 덕분이다. 전하는 전극의 산화환원 활성부위에 저장되기 때문에 이 부위가 많을수록 더 많은 에너지를 저장할 수 있다.

새로운 전극은 활성부위의 양을 늘리면서 이온이 이동할 수 있는 구멍(공극)을 크게 만들어 이온의 이동을 원활하게 만들었다.

드렉셀대 드렉셀 나노재료연구소 마리아 루카츠카야 박사는 “여러 차선을 가진 고속도로와 같아 빠르게 충전할 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 ‘네이처 에너지’ 7월 10일자에 발표됐다.

doi:10.1038/nenergy.2017.105