| 초록 |
최근 화석연료의 고갈 및 환경오염의 문제로 인해서 대체에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히, 최근 전기자동차 시장이 급격히 성장함에 따라 그들의 동력원인 리튬이온전지, 전기화학 커패시터, 연료전지 등 에너지 저장 소자에 대한 관심 또한 급증하고 있다. 이들 중에서 전기화학 커패시터는 높은 출력 밀도, 높은 에너지 효율 및 우수한 수명과 같은 장점으로 인해 다양한 전자 소자에 사용되고 있다. 이러한 전기화학 커패시터는 주로 의사 커패시터 (Pseudo capacitors), 전기 이중층 커패시터 (electric double layer capacitors) 및 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitors)로 구분된다. 이 중 전기 이중층 커패시터는 전극 표면에 전하들의 물리적 흡/탈착 반응으로 인해 에너지가 저장되며, 높은 출력밀도, 긴 수명, 빠른 충전속도 및 사이클 안정성 등의 장점을 보유하고 있지만, faradaic redox 반응에 의해 에너지를 저장하는 의사 커패시터 및 하이브리드 커패시터에 비해 낮은 용량 및 에너지 밀도 등의 단점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 전극 소재로 주로 사용되는 탄소계 소재의 형상 제어, 이온 도핑 및 금속산화물 도입 등의 연구가 진행되고 있다. 이 중 탄소의 형상 제어하여 비 표면적을 증가시키는 연구는 전하의 흡/탈착 면적을 높여 용량 및 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 전략이다. 따라서 본 연구에서는 전기 이중층 커패시터를 위해 고분자의 융해반응 및 수산화 칼륨 활성화 방법을 이용하여 높은 비표면적을 갖는 다공성 활성탄을 제조하였고, 이를 전기 이중층 커패시터 전극 소재로 적용하였다. 제조한 샘플의 형상 및 구조는 주사전자현미경(field-emission scanning electron microscopy) 및 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)으로 분석하였고, 그들의 화학적 결합상태 및 결정구조는 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy) 및 X-선 회절분석 (X-ray diffraction)를 이용하여 규명하였다. 또한, 전기화학적 특성평가를 위해 galvanostatic charge/discharge 측정을 수행하였다. 위 내용은 2019년 춘계 학술대회에서 더 자세히 논의 될 것이다. |
