| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | 전기화학 커패시터용 금속 산화물 담지된 다공성 탄소나노섬유 제조 |
| 초록 | 에너지 저장 시스템에 대한 개발이 진행됨에 따라 리튬이온 전지, 연료전지 및 전기화학 커패시터 등과 같은 에너지 저장 소자에 대한 관심이 증대되고 있다. 이 중 전기화학 커패시터의 경우 높은 출력 밀도, 우수한 수명 및 낮은 작동 온도와 같은 장점을 보유하고 있다. 전기화학 커패시터는 크게 전기 이중층 커패시터 (electric double layer capacitors), 의사 커패시터 (pseudo capacitors), 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitors)로 구분된다. 의사 커패시터의 경우 전극 소재와 이온 사이의 faradaic redox 반응을 통해 전기를 저장하는 커패시터로 높은 용량 및 우수한 에너지 밀도를 보유하고 있다. 이러한 의사 커패시터의 전극 소재로는 주로 니켈 산화물 (NiO), 코발트 산화물 (Co3O4) 및 망간 산화물 (MnO2) 등과 같은 전이 금속 산화물이 이용된다. 특히, 망간 산화물의 경우 높은 이론 용량 (1370 F/g), 낮은 가격 및 환경친화적이라는 장점을 보유하고 있지만, 그들의 낮은 전기 전도도 (10-5-10-6 S/cm) 및 낮은 사이클 수명으로 인해 의사 커패시터용 전극소재로 사용이 제한되고 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 높은 전기 전도도를 갖는 탄소 기반 지지체 (흑연, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유)의 도입이 연구되고 있다. 탄소 기반 지지체중 탄소나노섬유는 높은 전기전도도 및 열적/화학적 안정성을 보유하고 있어 많은 연구가 진행되고 있지만 표면의 강한 탄소-탄소 결합으로 망간 산화물을 담지하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 높은 비표면적을 갖는 다공성 탄소나노섬유를 망간 산화물 지지체로 도입하여 고분산성 망간 산화물이 담지된 다공성 탄소나노섬유를 제조하였다. 제조한 샘플의 형상 및 구조는 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 분석하였다. 또한, X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 결정 구조 및 화학적 결합 상태를 규명하였고, 순환 전압전류법 (cyclic voltammetry)을 이용하여 전기화학적 특성 평가를 진행하였다. 위 내용은 2017년 춘계 학술대회에서 더 자세히 논의 될 것이다. |
| 저자 | 신동요, 안건형, 안효진, 이태근 |
| 소속 | 서울과학기술대 |
| 키워드 | Metal oxide; Porous carbon nanofiber; Electrospinning; Electrochemical capacitors |
