초록 ▼

□ 연구개발 목표
소듐계 전극물질을 부극으로 하고, 그래핀을 정극으로 하는 소듐계 하이브리드 커패시터를 세계 최초로 고안하여 고출력·고용량 특성을 동시에 가지는 신규 에너지저장 시스템을 개발하고자 함. 이를 통하여, 기존의 전기이중층 커패시터와 리튬이온 커패시터의 단점을 극복하여 다양한 용처에 사용 가능한 저가의 신규 소듐 하이브리드 커패시터를 제작한 후, 그 시스템의 충·방전 거동 및 반응 메커니즘을 규명하고자함.

□ 연구개발 내용
① 1차년도
: 다양한 합성기법들을 활용한 소듐계 전극물질, 활성탄,

□ 연구개발 목표
소듐계 전극물질을 부극으로 하고, 그래핀을 정극으로 하는 소듐계 하이브리드 커패시터를 세계 최초로 고안하여 고출력·고용량 특성을 동시에 가지는 신규 에너지저장 시스템을 개발하고자 함. 이를 통하여, 기존의 전기이중층 커패시터와 리튬이온 커패시터의 단점을 극복하여 다양한 용처에 사용 가능한 저가의 신규 소듐 하이브리드 커패시터를 제작한 후, 그 시스템의 충·방전 거동 및 반응 메커니즘을 규명하고자함.

□ 연구개발 내용
① 1차년도
: 다양한 합성기법들을 활용한 소듐계 전극물질, 활성탄, 그래핀, 전해질 각 소재에 대한 기초합성 및 커패시터 셀 테스트 조건 확립
- 다양한 합성법을 이용한 소듐계 전극재료의 기초 합성 및 전기화학적 특성평가
- 2차원 구조를 주형으로 이용한 고비표면적, 고순도 그래핀의 원스텝 제조법 개발
- 주형합성법을 이용한 저가/고성능 전극용 활성탄 제조
- 소듐/그래핀 하이브리드 커패시터용 액체 전해질 개발
- XRD, Rietveld, SEM, TEM 등을 통한 합성 분말 분석
- 하이브리드 커패시터의 셀 테스트 조건 최적화
② 2차년도
: 소듐계 전극물질, 활성탄, 그래핀, 전해질과의 다양한 매칭을 통한 하이브리드 커패시터 셀 구성 가능성 타진
- 하이브리드 커패시터에 활용 가능한 소듐계 전극 재료 제안 및 적용 시도
- 그래핀 전극화 기술 개발 및 그래핀 거시구조 조정
- 기상증착법/주형합성법을 활용한 고에너지/고출력밀도용 활성탄 제조
- 하이브리드 커패시터용 유·무기 복합 분리막 확보
- 제공된 각 전극재료의 전기화학적 실험 및 충·방전 실험 수행
③ 3차년도
: 소듐계 전극물질/전해질/그래핀(or 활성탄) 하이브리드 셀 최적화 및 단위셀 제작
- 소듐계 전극 물질 모폴로지 개선 및 구조 최적화
- Edge 및 이종원소의 도입을 통한 그래핀 전극의 용량 및 출력 특성 최적화
- 다양한 표면 처리를 통한 활성탄 표면 개질 및 최적화된 활성탄/graphene 복합체 제시
- Surface chemistry 제어를 통한 전극 물질의 Inner structure & surface structure 고찰을 통한 하이브리드 커패시터 시스템의 안정성 상관관계 규명
- 소듐계 하이브리드 커패시터의 셀 성능 최적화 및 단위셀 제작

□ 활용 계획 및 기대 효과
① 기술적 측면
- 신규 하이브리드 커패시터 개발의 핵심 기술인 전극 소재의 설계 및 합성 기술 확보
- 새로운 개념의 신규 에너지 저장 시스템 개발 가속화
② 경제적·산업적 측면
- 장수명의 고용량 하이브리드 커패시터 개발로 전자·정보통신, 전기자동차 및 대형 전력 저장산업발전에 기여
- 독자기술개발에 의한 수입 대체 효과 및 해외수출 증대에 따른 세계 시장 선점
- 관련 산업분야(ESS, 전기 자동차)의 폭넓은 기술 확보 및 적용 가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 연구분야 및 분류 ... 3
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구과제의 개요 ... 5
• 1. 사업개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 10
• Ⅱ 연구내용 및 성과 ... 12
• 1. 연구내용 및 최종연구결과 ... 12
• 2. 연구결과의 중요성 ... 47
• 3. 연구성과 ... 49
• Ⅲ 연구 인력 현황 ... 55
• 1. 인력 현황 ... 55
• Ⅳ 참고문헌 ... 56
• 첨부1 대표적 연구실적 요약문 ... 58
• 끝페이지 ... 87