| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 |
| 제목 | 고용량 박막 슈퍼커패시터 구현을 위한 층상 구조의 그래핀/탄소나노튜브 복합체 전극 |
| 초록 | 박막 슈퍼커패시터는 고 출력, 긴 수명, 고 효율의 커패시터의 장점과 유연성의 박막 전극의 특성을 바탕으로, 최근들어 MEMS 소자, RFID 소자 등의 차세대 초소형 집적 소자와 유연한 웨어러블 소자의 전원 장치로 많은 관심을 받고 있다. 그래핀 플레이크는 나노미터 크기의 두께, 우수한 전기전도도와 높은 표면적의 특성으로 인하여 차세대 고용량 전극 소재로 각광을 받고 있으나, 전극 제조 시에 그래핀 플레이크의 재적층 (restacking)이 발생되어 이온 흡착에 필요한 표면적이 감소하며, 다공성의 전극 구조로 인하여 전극의 부피당 용량이 작은 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구에서는 그래핀 플레이크 사이에 탄소나노튜브가 결합된 그래핀/탄소나노튜브 복합체 전극을 제안하고, 전극의 전기화학적 특성 최적화를 위한 실험적인 내용을 소개한다. 그래핀과 탄소나노튜브 각각의 표면 기능화를 이용한 화학 결합을 통하여 그래핀 표면에 선택적으로 탄소나노튜브가 결합된 복합체를 제조하였다. TEM, XRD 분석을 통하여 그래핀/탄소나노튜브 복합체 전극의 층간 거리가 약 0.55nm까지 증가된 것을 확인하였다. 증가된 층간 거리로부터 전극 내에서 그래핀 플레이크 간의 재적층 없이 이온 흡착 표면적이 증가되어 높은 질량당 용량 (220F/g)을 가짐을 확인하였다. 또한 층상으로 적층된 전극 구조를 통하여 높은 전극 밀도(1.1g/cc)를 확보하였다. 결과적으로 제안된 복합체 전극은 그래핀 플레이크 층 사이에 개별의 탄소나노튜브가 삽입됨으로써 높은 부피당 용량 (>200F/cc) 특성을 가짐을 보여준다. |
| 저자 | 이재종1, 최기봉1, 김기홍1, 임형준1, 현승민1, 정내영2, 박영민3, 권순근1 |
| 소속 | 1한국기계(연), 2보스턴 컨설팅 그룹, 3삼성전자 DMC (연) |
| 키워드 | 박막 슈퍼커패시터; 그래핀 전극; 탄소나노튜브; 층상 구조; 부피당 용량 |
