| 초록 |
최근 유연하고 신축 가능한 전자기기의 수요가 급증함에 따라서, 이를 뒷받침하는 전기에너지를 공급할 수 있는 유연-신축 에너지 저장 소자의 필요성이 대두되고 있다. 이 중, CNT가 도포된 천 기반의 슈퍼캐패시터 에너지 저장 시스템은 신축성과 유연성이 좋기 때문에 유연-신축 에너지 저장 소자로 활용할 가능성이 높은 시스템이다. 하지만, 슈퍼캐패시터는 전기화학적 에너지 밀도가 낮기 때문에 활용폭이 좁아지는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서 이론 용량이 높은 금속 산화물을 표면적을 극대화 할 수 있는 나노 입자의 형태를 이용해서 많은 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 금속 산화물은 전기 전도성이 낮기 때문에 충방전 특성을 저해하는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 전도성 고분자 polypyrrole을 이용해서 낮은 전기전도성을 보완할 뿐만 아니라, 망간 산화물 나노 입자가 박리되는 현상을 막아 전기화학적 신뢰성 및 성능까지 향상시키는 결과를 보이는 연구를 진행하였다. 전도성 고분자 polypyrrole 박막의 유무에 따라서 충방전 시간이 확연하게 증가하는 것을 확인하였으며(최대 질량 당 에너지 저장 용량은 461.0F/g), 망간 산화물에 의해 낮아진 전기 전도성을 60% 이상 증가시킨 것을 전기화학적 임피던스 측정을 통해서 확인하였다. 뿐만 아니라 10,000번 충방전을 반복한 뒤의 전기화학적 신뢰성을 평가한 결과 전도성 고분자 polypyrrole 박막이 금속 산화물 나노입자의 박리를 막아서 최대 5% 이상의 전기화학적 성능 저하를 막을 수 있었다. 제작된 유연-신축 슈퍼캐패시터 에너지 저장 시스템의 활용성을 보이기 위해 Na 기반의 PEO(poly ethylene oxide) 겔 타입 전해질을 이용하여 21% 변형과 상온, 상압 조건에서도 전기화학적 성능이 유지됨을 입증하였다.
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