초록 ▼

□ 연구목적
기존의 여러 복잡한 단계를 가지는 합성법 대신 원스텝으로 연속적으로 생산가능한 시스템을 고안하였고, 상황에 따라 선택적으로 3가지 방식의 catalyst, promoter, carbon source를 외부에서 연속적으로 주입하는 방식을 채택하여, 높은 재현성과 산업화를 염두에 두었으며, 제작된 샘플의 uniformity를 향상시키기 위해 생성된 CNT flow를 2차 carrier gas 투입을 통해 기존보다 더 높은 수준의 uniformity를 갖는 샘플을 제작하여, 차세대 배터리로 불리는 리튬메탈에 transf

□ 연구목적
기존의 여러 복잡한 단계를 가지는 합성법 대신 원스텝으로 연속적으로 생산가능한 시스템을 고안하였고, 상황에 따라 선택적으로 3가지 방식의 catalyst, promoter, carbon source를 외부에서 연속적으로 주입하는 방식을 채택하여, 높은 재현성과 산업화를 염두에 두었으며, 제작된 샘플의 uniformity를 향상시키기 위해 생성된 CNT flow를 2차 carrier gas 투입을 통해 기존보다 더 높은 수준의 uniformity를 갖는 샘플을 제작하여, 차세대 배터리로 불리는 리튬메탈에 transfer 함으로써 불필요한 공정을 제거하여 용량적 향상과 전기화학적 안정성을 모두 증가시킬수 있음

□ 연구내용
기존의 FCCVD를 다양한 물질의 상태와 열처리를 통해 기존보다 더 우수한 성능을 가지는 Aerosol CNT(Carbon NanoTube)를 개발하며, 난방향으로 성장한 CNT flow를 2차 carrier gas의 투입을 통해 더 균일하고 고품질의 CNT film을 제작하고, 그렇게 제작된 film을 리튬메탈 배터리전극표면에 transfer 하여 인공적인 SEI(Solid Electrolyte Interphase)층을 삽입하여 리튬메탈 전극 계면에서의 부반응을 억제하고 리튬덴드라이트 형성을 억제함.

□ 연구결과
기존 연구제안에는 CNT 필름의 제작과 관련된 기술을 습득하고 페로브스카이트 태양전지내 투명전극을 대체하는 것을 제안하였으나 핀란드로 전달하는 샘플들이 전달과정에서 산화되는 등 원하는 성능이 나오지 않아 태양전지 보다 같은 에너지소자군에 속하며 최근 각광을 받고 있는 이차전지 적용 연구로 방향을 바꿈. 여러 종류의 CNT 필름 합성을 진행하였으며 배터리 연구에 최적화된 CNT제작을 위해 CNT의 저항특성등에 관한 성능 특성에 관한 분석도 함께 진행함.
합성 시간 및 catalyst, promoter의 종류와 비율에 변화를 주면서 여러 종류의 샘플을 제작하였고, 제작된 샘플을 한국으로 보내 half cell/ full cell 등에 transfer하여 차세대 배터리인 li-metal 배터리의 dendrite 억제에 관한 연구를 진행함. 여러가지 특성 평가를 진행한 결과 접촉 계면에서의 저항이 감소하였으며 부반응이 기존에 비해 확연히 감소하는등의 다양한 성능지표에서 기존보다 우수하고 안정적인 결과를 나타냄. 그러한 결과를 바탕으로 수명 특성에 대한 전기화학적 특성 분석이 진행중이며 그와 관련한 증거를 찾기 위해 여러 성분 분석이 함께 진행되고 있음. 여러 가지 긍적적인 지표들로 인해 좋은 결과가 예상되며 그와 관련된 파생 연구에 대한 논의도 활발히 진행되고 있음.

□ 연구결과의 활용계획
우수한 물성의 CNT필름을 연속적으로 제작가능하며 동시에 산업화수준의 scale up도 가능함기존의 CNT보다 훨씬 우수한 특성을 가지는 동시에 훨씬 uniform한 CNT film을 제작할 수 있음. 제작된 필름은 dry transfer 방식으로 transfer가 가능하며 추후에는 filter를 이용한 film 타입이 아닌 aerosol type의 CNT를 이용하여 substrate에 direct deposition하여 대부분의 물질과 device에 적용이 가능할 뿐만 아니라 dry transfer에 비해 훨씬 좋은 성능을 나타낼 것이라고 생각함.

(출처 : 요약문 (국문) 3p)

Abstract ▼

□ Purpose
Instead of the existing synthesis method with many complex steps, a system that can be continuously produced in one step was devised, and three types of Catalyst, promoter, and carbon sources were selectively injected from outside depending on the situation. High reproducibility and ind

□ Purpose
Instead of the existing synthesis method with many complex steps, a system that can be continuously produced in one step was devised, and three types of Catalyst, promoter, and carbon sources were selectively injected from outside depending on the situation. High reproducibility and industrialization were considered. CNT flow generated to improve the uniformity of the manufactured sample was produced through secondary carrier gas input to produce a sample with a higher level of uniformity than before. By transferring to lithium metal called next-generation battery, unnecessary process can be removed, thereby increasing both capacity improvement and electrochemical stability

□ Contents
The existing FCCVD develops an Aerosol CNT (Carbon Nano Tube) with better performance than the existing FCCVD through the state and heat treatment of various materials, produces a more uniform and high-quality CNT film through the input of secondary carrier gas, and transfers the manufactured film to the surface of a lithium metal battery electrode to suppress side reactions at the interface of a lithium metal electrode and suppress the formation of lithium dendrites.

□ Results
The technology related to the production of CNT films was acquired, various types of CNT films were synthesized, and the performance characteristics related to the resistance characteristics of CNTs were also analyzed to manufacture CNTs optimized for battery research.
Various types of samples were prepared by changing the synthesis time and the type and ratio of catalyst and promoter, and the prepared samples were sent to Korea and transferred to half cell/full cell to conduct a study on suppressing dendrite of li-metal battery, which is a next-generation battery. As a result of evaluating various characteristics, the resistance at the contact interface decreased, and the side reaction significantly decreased compared to the previous one, resulting in better and more stable results than the previous one in various performance indicators. Based on such results, electrochemical characteristics analysis of lifespan properties is in progress, and various component analysis is in progress to find evidence related thereto. Good results are expected due to various positive indicators, and discussions on derivative studies related thereto are also actively underway.

□ Expected Contribution
CNT films with excellent physical properties can be continuously produced, and at the same time, industrialization-level scale-up is possible. It is possible to produce a CNT film that has much better characteristics than the existing CNTs and is much uniform. The produced film can be transferred by a dry transfer method, and later, it is thought that it can be applied to most materials and devices by direct deposition on the substrate using an aerosol type CNT rather than a film type using a filter, and will exhibit much better performance than dry transfer.

(source : SUMMARY 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구결과 요약문 ... 3
• 국문 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 4
• 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 과제 개요 ... 5
• 2. 수행내용 및 결과 ... 6
• 3. 자체평가 ... 8
• 4. 연구결과의 활용 계획 ... 8
• 5. 연구과정에서 수집한 해외 정보 ... 9
• 6. 참고문헌 ... 10
• 7. 연구성과 ... 10
• 8. 기타사항 ... 11
• 끝페이지 ... 12