| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 |
| 제목 | 탄소나노튜브를 이용한 신축 가능한 리튬이차전지용 음극 개발 |
| 초록 | 스마트기기의 시장이 침체되어 감에 따라 이를 대체할 새로운 웨어러블 디바이스에 대한 관심이 급증하였다. 웨어러블 디바이스는 최종적으로 인체의 피부 표면에 부착되어 작동될 것이기 때문에 피부 표면의 움직임에 따라 발생되는 인장 스트레스를 견딜 수 있도록 유연/신축 가능한 기기의 구현이 매우 중요하다. 유연/신축 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고는 있으나, 그 중 유연/신축 에너지저장소자에 대한 연구는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 이용하여 신축 가능한 리튬이차전지용 전극을 개발하고자 한다. 리튬이차전지의 전극은 집전체와 활물질로 구성되며, 집전체가 활물질을 지지하는 구조를 하고 있기 때문에 소자가 신축 가능하기 위해서는 집전체가 반드시 먼저 신축 가능해야 한다. 탄소나노튜브는 집전체로서의 역할도 가능할 뿐만 아니라 음극 활물질로도 활용 가능하며, 독특한 일차원 구조를 하고 있기 때문에 신축 가능한 소자에 매우 적합하다. 먼저, 자외선과 오존처리를 거쳐 기능화된 탄소나노튜브와 탄성고분자 복합체(CNT/PDMS composite)를 형성한 뒤, 다시 탄소나노튜브 박막을 코팅하여 집전체를 제작하였다. Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR)과 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석 결과, 자외선과 오존처리를 거친 탄소나노튜브의 표면에 산소그룹기가 증가한 것을 확인하였고, 이는 복합체의 형성에 매우 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 제작된 집전체로 electromechanical test를 수행한 결과, 100% 이상의 strain에서도 구조의 파괴 없이 전기적 성질이 유지되는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라, 탄소나노튜브를 이용하여 리튬이차전지용 음극 반쪽 셀을 제작하여 전기화학테스트를 수행한 결과, 50 사이클 동안 약 200 mAh/g의 가역 용량을 갖는 것을 확인하였다. 기존 리튬이차전지용 음극인 그래파이트와 비교하여 조금 낮은 수치를 보이고 있으나, 탄소나노튜브의 산처리를 통하여 개선 가능함을 알 수 있었다. |
| 저자 | 이후정1, 현승민2, 심형철2, 이소영1 |
| 소속 | 1성균관대, 2한국기계(연) |
| 키워드 | <P>lithium ion battery; stretchable electrode; carbon nanotube; CNT/PDMS composite</P> |
