MXene과 MOF 유래 Fe2O3 이종계면 기반 고성능 유연한 비대칭 슈퍼커패시터 (2026.06.29)

MXene과 MOF 유래 Fe2O3 이종계면 기반 고성능 유연한 비대칭 슈퍼커패시터

기계공학부 전성찬 교수 연구팀은 (제1저자 김태현 석사) MXene과 금속유기골격체(MOF)를 결합한 하이브리드 전극 기반의 유연 슈퍼커패시터를 개발하였다. 기존 탄소 기반의 유연 전극은 가볍고 잘 휘어지는 대신 저장 용량이 부족하다는 단점이 있어, 본 연구에서는 MXene에 MOF 유래 Fe2O3을 롤코팅 방식으로 결합해 음극을, 탄소섬유에 MOF 유래 MnCo2O4를 직접 성장시켜 양극을 제작했다. 이렇게 완성된 MXene/Fe2O3 음극은 421 F/g의 높은 비축전용량을 달성했으며, 완성된 비대칭 슈퍼커패시터는 1만회 충방전 반복 후에도 92.2%의 용량을 유지하는 놀라운 내구성을 보였다. 또한 DFT 계산을 통해 MXene-산화철 계면에서의 전자구조 변화와 전하 이동 메커니즘을 규명하고, 실제 소자를 접고 펴는 기계적 변형 조건에서도 성능이 유지되며 LED를 구동할 수 있음을 시연해 웨어러블 기기용 에너지 저장 장치로서의 실용성을 입증했다. 센서 아닌 전극 소재의 설계부터 소자 제작, 실증까지 제시한 본 연구 결과는 Chemical Engineering Journal(IF: 12.5, JCR 상위 4%)에 게재되었다.

관련 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178799