유승호 교수와 김미현 학생, 이지은 박사가 함께 등록한 수계 전지용 텔루륨 나노튜브 전극 활물질 기술이 특허로 등록되었습니다. 본 특허는 기존 수계 전지 전극 활물질의 낮은 용량과, 칼코겐계 전극 소재에서 반복적으로 발생하는 충방전 중 부피 변화 문제를 완화하기 위해 고안된 기술입니다. 특허의 핵심은 텔루륨 원자가 방향성을 가지고 쌓여 형성된 텔루륨 나노튜브를 수계 전지의 전극 활물질로 활용하는 데 있습니다. 특히 [001] 방향으로 성장한 단일 원자벽 기반의 육각기둥형 텔루륨 나노튜브 구조를 통해 전하 및 이온 수송을 촉진하고, 중공 구조를 바탕으로 충방전 과정에서 발생할 수 있는 부피 팽창을 효과적으로 완화할 수 있도록 설계되었습니다. 또한 텔루륨 나노튜브의 결정 구조와 표면 특성은 아연 이온의 확산을 원활하게 유도하여 수계 전지의 반응 동역학과 속도 특성 향상에 기여할 수 있습니다. 이를 통해 수계 전지에서 높은 용량, 우수한 속도 특성, 그리고 향상된 구조적 안정성을 확보할 수 있으며, 반복적인 충방전 이후에도 전극 활물질의 형태 안정성을 유지하는 데 기여할 수 있습니다. 본 기술은 고용량과 고안전성을 동시에 요구하는 차세대 수계 배터리 및 에너지 저장 장치의 실용화 가능성을 높이는 전극 소재 설계 전략으로 기대됩니다.
A patent has been granted for a tellurium nanotube electrode material technology for high-performance aqueous batteries, jointly developed by Prof. Seung-Ho Yu, Mihyun Kim, and Dr. Jieun Lee. This invention was designed to address key limitations of conventional electrode materials for aqueous batteries, including low capacity and severe volume changes of chalcogen-based electrode materials during repeated charge–discharge cycling. The core concept of the patent is the use of tellurium nanotubes, formed by directionally stacked tellurium atoms, as electrode active materials for aqueous battery systems. In particular, the technology employs single-wall hexagonal tellurium nanotubes grown along the [001] direction, enabling efficient charge and ion transport while mitigating volume expansion through their hollow tubular structure. The unique crystal structure and surface characteristics of the tellurium nanotubes can also facilitate zinc-ion diffusion, contributing to improved reaction kinetics and rate capability in aqueous batteries. As a result, the electrode material can provide high capacity, improved rate performance, and enhanced structural stability, while maintaining its morphology even after repeated cycling. This patent is expected to provide a promising electrode material design strategy for the practical development of next-generation aqueous batteries and energy storage devices requiring both high capacity and high safety.
