초록 ▼

□ 연구개요
슈퍼커패시터 연구는 주로 새로운 전극 신소재를 개발하거나, 전극 형태를 나노 구조체화 하는 측면에서 진행되어 왔다. 그러나 슈퍼커패시터에서 전하가 직접 접촉하는 전극과 전해질 계면, 즉 전극 표면 특성의 최적화는 기능적으로 매우 중요하다. 따라서 본 과제에서는 전극 표면 특성을 조절하기 위해 고품위 NiOx 박막을 전극 소재의 보조재로 도입하여 계면에서의 전기적 흐름과 물리적 안정성을 높이고 궁극적으로는 슈퍼커패시터의 고용량과 고안정성을 동시에 극대화하는 것을 연구의 목표로 하였다.

□ 연구 목표대비

□ 연구개요
슈퍼커패시터 연구는 주로 새로운 전극 신소재를 개발하거나, 전극 형태를 나노 구조체화 하는 측면에서 진행되어 왔다. 그러나 슈퍼커패시터에서 전하가 직접 접촉하는 전극과 전해질 계면, 즉 전극 표면 특성의 최적화는 기능적으로 매우 중요하다. 따라서 본 과제에서는 전극 표면 특성을 조절하기 위해 고품위 NiOx 박막을 전극 소재의 보조재로 도입하여 계면에서의 전기적 흐름과 물리적 안정성을 높이고 궁극적으로는 슈퍼커패시터의 고용량과 고안정성을 동시에 극대화하는 것을 연구의 목표로 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
커패시터를 상용화 한다는 측면에서 살펴볼 때 가장 중요한 특성은 저장 용량과 cycle 안정성이다. 저장 용량의 경우 전극의 소재와 구조에 직접적인 관계가 있는 반면, 안정성의 경우는 전해질과 전극의 계면/표면에서의 화학반응에 의한 부식이나 충방전에 따른 물리적 충격에 의한 전극 형태의 궤멸과 관계가 깊다. 본 연구에서는 보조재를 활용하여 전극의 안정성을 개선하는 연구를 수행하였는데, 이때 필요한 보조재 특성은 전극 반응을 방해하지 않으면서 전극표면의 내부식 및 내충격 특성이라 할 수 있다. 본 연구에서 사용된 NiOx는 이러한 특성을 만족하는 소재이며, 초박막 형태를 활용하여 전극반응의 방해 요소를 최소화 하고자 하였다. 본 과제를 통하여 합성 공정을 최적화하였으며, 합성된 NiOx 초박막 물성과 슈퍼커패시터의 저장 용량/안정성과의 상관 관계를 탐색하여 소자에 응용하고자 하는 목표를 잘 달성하였다. 얻어진 결과를 총 7편의 SCI 국제 학술지에 발표하였고, 이중 5편은 해당분야 JCR 10% 이내 저널(Chem Eng J., Nano Energy, J. Hazardous Materials, J. Mater. Chem. A)이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
-초박막 보조물질을 활용하는 슈퍼커패시터의 제조 기술을 확보 하였으며, 이와 동일한 방식을 국내 주력 산업인 밧데리 산업까지 확대함이 가능하다.
-기존에 벌크로 사용하던 물질을 초 박막 형태로 합성하여 주요 기능재가 아닌 보조재로 활용이 가능함을 증명하였다. 본 과제를 통하여 얻어진 초박막 제조에 관련된 연구 결과는 벌크 물질의 나노 박막화를 이루는데 필요한 표준적인 방법론을 제시하였다고 생각한다.
- 참여 학생들은 물질의 화학적, 물리적 특성을 이해하고 새로운 화학 물질들을 사용한 신공정 및 신소재 개발 능력이 함양되어, 에너지 및 환경관련 산업체에서 필요로 하는 실무적 공학도 양성에 기여하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. NiOx ALD 공정최적화 연구: ... 5
• 나. ALD NiOx박막의 슈퍼커패시터 전극 응용 결과: ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 12
• 붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 25