초록 ▼

종래 슈퍼커패시터용 소재의 한계극복을 위해서 방사선과 나노기술을 융합하여 목재폐기물 유래 다공성 탄소나노구조체 합성 및 표면 화학 개질 등의 물성 및 구조 개선을 통해 개발한 탄소나노구조 복합체를 에너지저장 전극 소재로 활용하였으며, 방사선 X-ray를 이용한 분석 등 다양한 분석 실험을 통해 전하저장 메카니즘 확립 및 초고용량 슈퍼커패시터 소자를 제작함
1. 방사선을 이용한 목재폐기물 유래 다공성 탄소나노구조체 합성 기술 개발
- 방사선 이용 소재 합성, 기능화 및 복합화 원천소재 개발 기술 확보
- 최종

종래 슈퍼커패시터용 소재의 한계극복을 위해서 방사선과 나노기술을 융합하여 목재폐기물 유래 다공성 탄소나노구조체 합성 및 표면 화학 개질 등의 물성 및 구조 개선을 통해 개발한 탄소나노구조 복합체를 에너지저장 전극 소재로 활용하였으며, 방사선 X-ray를 이용한 분석 등 다양한 분석 실험을 통해 전하저장 메카니즘 확립 및 초고용량 슈퍼커패시터 소자를 제작함
1. 방사선을 이용한 목재폐기물 유래 다공성 탄소나노구조체 합성 기술 개발
- 방사선 이용 소재 합성, 기능화 및 복합화 원천소재 개발 기술 확보
- 최종 개발된 다공성 탄소나노소재 비표면적 2331.5 m²/g 및 평균 기공크기 1.98nm
2. 방사선 X-ray 가속기 분석 통한 소재 및 전하저장 메카니즘 분석
- 방사선 가속기 분석 통한 구조 및 물성 등 소재 특성-슈퍼커패시터 소자 성능 간 상관관계 확립
- 방사선 가속기 분석 통한 에너지저장 소자의 구동 및 전하저장 메카니즘 확보
3. 방사선 이용하여 합성한 탄소나노구조체를 이용한 슈퍼커패시터 응용
- 개발된 소재의 전극화 기술 및 소자 제작 기술 확보하여 초다공성 탄소나노소재 기반 대칭형 슈퍼커패시터 셀 및 금속 산화물 나노입자 복합소재 및 표면 이종원소 도입된 탄소소재 기반 비대칭형 슈퍼커패시터 셀 소자 개발
- 대칭형 슈퍼커패시터 셀 소자: 비정전용량 505.68 F/g, 율속 83.5% (10.0 A/g vs. 1.0 A/g), 장기안정성 97.46% (1만회 충방전 후)
- 비대칭형 슈퍼커패시터 셀 소자: 비정전용량 549.52 F/g, 율속 80.55% (10.0 A/g vs. 1.0 A/g), 장기안정성 80.55%(1만회 충방전 후)

(출처 : 보고서 요약서 4p)

Abstract ▼

IV. Development results
1. Development and optimization of radiation electromagnetic wave irradiation system
- Carbon precursor candidate group setting through various wood waste screening

2. Synthesis and Properties Analysis of Carbon Nanostructure Material from Wood Waste
- Car

IV. Development results
1. Development and optimization of radiation electromagnetic wave irradiation system
- Carbon precursor candidate group setting through various wood waste screening

2. Synthesis and Properties Analysis of Carbon Nanostructure Material from Wood Waste
- Carbon precursor candidate group setting through various wood waste screening
- Securing carbon precursors derived from wood waste and primary carbonization
- Optimization of carbon nano structure derived from wood waste and analysis of properties

3. Carbon nano structure activation technology using radiation
- Secondary carbonization of primary carbonized carbon material derived from wood waste through radiation
- Formation of porosity by introduction of physical and chemical activation through radiation electromagnetic radiation
- Analysis of porous carbon nano material properties synthesized through activation
- Establish target specific surface area by establishing and optimizing radiation irradiation conditions (over 2000 m²/g achieved)

4. Technology to introduce heterogeneous elements on the surface of carbon nano structure using radiation
- Identify heterogeneous material such as N, S, P and select suitable precursor material group
- Development of carbon nanomaterials introduced with heterogeneous elements by introducing at least one heterogeneous element into the primary carbonized carbon material through radiation electromagnetic radiation
- Carbon nano material surface chemistry control and functional structural ability evaluation by heterogeneous element introduction
- Structure and property analysis of the developed material
- Introduction and optimization of heterogeneous element introduction technology in final material group confirmation

5. Carbon nano material / metal oxide nano particle complexation technology using radiation
- Selection of metal material candidate group to improve electrode performance as electron carriers such as Fe, Ni, Co, etc.
- Development of carbon nanomaterial composite structure through complexation between carbon nanostructure and metal oxide nanoparticles through radiation electromagnetic radiation
- Analysis of the overall physical property change of the composite material according to the structure of the metal oxide nanoparticles, the bonding form and composition with the carbon material
- Introduction and optimization of metal oxide nanoparticle complexation technology in final material group determination

6. Ultra high capacity supercapacitor device manufacturing technology
- Selection of cell design and manufacturing conditions to realize ultra high capacity and high output of supercapacitor device
- Screening and screening of electrolytes suitable for physically modified carbon nanomaterials using radiation
- Optimal cell system design through comparison of electrochemical characteristics analysis for each element
- High performance through electrode hybridization utilizing different kinds of electrode materials
- Application of asymmetric capacitor technology manufactured after screening final material
- Achieved qualitative and quantitative targets: attained electrode specific capacitance of 500 F / g or more, rate characteristic (80% or more, 10.0 A / g vs. 1.0 A / g), long-term stability of 10000 cycles, after 80% cycle capacity
- Development of asymmetric supercapacitor cell device based on super porous carbon nano material, symmetrical supercapacitor cell and metal oxide nanoparticle composite material and surface hetero element based on electrode materialization technology and device fabrication technology of developed material
- Symmetric supercapacitor cell device: specific capacitance 505.68 F / g, rate 83.5% (10.0 A / g vs. 1.0 A / g), long-term stability 97.46% (after 10,000 charge/ discharge cycles)
- Asymmetric supercapacitor cell device: Specific capacitance 549.52 F / g, Rate 80.55% (10.0 A / g vs. 1.0 A / g), Long-term stability 80.55% (After 10,000 charge and discharge)

7. Material structure using radiation-Correlation analysis between device performance and establishment of high capacity and high output supercapacitor driving mechanism
- Check the changed factors such as the structure, surface chemistry and electron density of each material whose properties and chemistry are modified by using radiation X-ray analysis
- Correlation between surface modification technology and controlled compositional properties using X-ray analysis
- Analysis of electrochemical driving mechanism inside electrode of supercapacitor device by real-time X-ray analysis

8. Achieve quantitative goals:
- At least 2 top 5% journals, at least 4 top 20% journals, at least 15 publications in total )
- 2 patents pending and 2 patents pending (100% more than 2 patents and 1 or more registered targets)
- 2 press releases based on relevant achievements (100% of the 2nd press release goal)
- 3 times of conference presentation and awards based on relevant achievements (100% achievement of 3 awards)
- 2 masters and 2 doctors (100% of 2 masters and 2 doctors)

(출처 : SUMMARY 11p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 16
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제1절 연구개발 필요성 ... 17
• 제2절 연구개발 목표 ... 22
• 제3절 연구개발의 중요성 ... 22
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제1절 국내 기술 수준 및 시장현황 ... 29
• 제2절 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 40
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 52
• 제1절 1차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 52
• 제2절 2차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 72
• 제3절 3차년도 연구수행 내용 및 결과 ... 105
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 179
• 제1절 1차년도 연구개발 목표의 달성도 ... 179
• 제2절 2차년도 연구개발 목표의 달성도 ... 180
• 제3절 3차년도 연구개발 목표의 달성도 ... 183
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 189
• 제1절 연구개발 결과의 활용방안 ... 189
• 제2절 연구개발 결과의 기대효과 ... 190
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 194
• 제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 196
• 제8장 참고문헌 ... 197
• 끝페이지 ... 199