초록 ▼

-- 본 연구는 1) CNT 분산된 액적 건조를 통해 밀집된 구형의 CNT 입자를 제작하고 이를 캐패시터 전극재로 사용함. 2) 질소 도핑 및 3) 전이금속 산화물을 코팅하여 유사캐패시터 특성을 향상시키고 궁극적으로 2전극 소자를 구현하는 것을 제안함. 이를 통해 >300F/g수준의 용량 달성을 목표로 함.

- CNT가 분산된 액체의 증발 시 수반되는 수력학적 힘을 통해 밀집된 형태의 CNT를 제작함. 구형의 밀집된 CNT (CNT 볼) 구조를 제작하였다는데 의의가 있음. 액적을 통해 제작된 밀집된 CNT 볼과 일반적인

-- 본 연구는 1) CNT 분산된 액적 건조를 통해 밀집된 구형의 CNT 입자를 제작하고 이를 캐패시터 전극재로 사용함. 2) 질소 도핑 및 3) 전이금속 산화물을 코팅하여 유사캐패시터 특성을 향상시키고 궁극적으로 2전극 소자를 구현하는 것을 제안함. 이를 통해 >300F/g수준의 용량 달성을 목표로 함.

- CNT가 분산된 액체의 증발 시 수반되는 수력학적 힘을 통해 밀집된 형태의 CNT를 제작함. 구형의 밀집된 CNT (CNT 볼) 구조를 제작하였다는데 의의가 있음. 액적을 통해 제작된 밀집된 CNT 볼과 일반적인 분산액 코팅으로 제작한 CNT 필름의 전기이중층 캐패시터 특성을 비교하였으며, 동일한 전극 두께 수준에서 1.4배 더 높은 용량을 보였으며, 이를 통해 밀집된 구조의 장점을 증명함.

- 본 연구에서는 N-doping CNT 볼을 제작하여 전기화학적 특성을 평가 및 표면 물성을 제어함. 멜라민을 질소원으로 적용하여, CNT/멜라민의 질량비를 제어하는 열처리를 통해 도핑을 8.8, 11.2 at%수준으로 제어하고 용량 특성을 평가하였음. 낮은 질소도핑 정도를 갖는 CNT 볼에는 pyrrolic-N이 높은 질소도핑 정도를 갖는 CNT 볼에는 pyridinic-N이 주로 존재함. N-doping CNT 볼은 1M H₂SO₄ 전해질 조건에서 충방전을 평가 시, 130 F/g 이상의 용량을 나타내며, 기존 CNT 볼에 비해 310% 향상된 용량 특성과 안정적인 수명 특성(1500 cycle)을 확인함. 0.2-5A/g의 전류밀도 조건 향상에 70% 용량 유지하는 높은 율속 특성을 나타냄.

- 본 연구에서는 또한 MnO₂ nanoflake를 표면에 코팅한 CNT볼을 제작하였음. 구체적으로 과망간산칼륨과 황산을 통해 CNT 표면을 부분 산화 후의 열처리로 MnO₂를 형성함. TEM, XRD, XPS 데이터를 통해, birnessite 타입 결정 구조를 확인함. MnO₂/CNT 볼 전극은 최대 370F/g의 가역 용량을 나타냄. 또한 2전극 셀을 구성하여, 1M Na₂SO₄ 전해질, 0-1.8V 전압 범위에서 27 Wh/kg의 에너지 밀도 및 직렬연결된 2개의 셀로 LED(red)이 실증적으로 발광됨을 확인함.

(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 12