| 초록 |
최근 전기자동차, 소형 전자제품 및 웨어러블 기기의 급격한 발전으로 인해 이들의 동력원인 에너지 저장 소자들에 대한 필요성이 증가하고 있다. 여러 에너지 저장 소자들 중 전기화학 커패시터는 빠른 충/방전 기능, 높은 출력밀도 및 반 영구적인 수명 등의 장점을 가져 많은 관심을 받고 있다. 전기화학 커패시터는 크게 전하의 물리적 흡/탈착 반응을 이용한 전기 이중층 커패시터, faradaic-반응을 이용한 의사 커패시터 및 하이브리드 커패시터로 분류되며, 이 중 의사 커패시터는 전기 이중층 커패시터보다 에너지 밀도 및 용량이 높다는 이점 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. 의사 커패시터의 전극 활물질 중 전이금속 칼코겐 화합물 (Transition metal dichalcogendides, TMDs)은 층상구조로 이루어져 있으며, 높은 용량 및 빠른 산화/환원 반응 속도를 가져 많은 관심을 받고 있다. 하지만, 낮은 전기전도도, 충/방전 시 반복되는 부피팽창으로 인한 낮은 안정성 및 층상 구조의 재적층으로 발생하는 반응면적 감소 등의 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 다공성 탄소나노섬유 지지체를 도입하여 전이금속 칼코겐 화합물의 전기화학적 안정성 및 전기전도도를 개선하였다. 따라서 전기방사, 수열합성 및 황화 열처리를 통해 전이금속 칼코겐 화합물이 내제된 다공성 탄소 나노섬유 복합체를 제조하였고, 에너지밀도, 안정성 및 급속 충/방전 성능이 향상된 전기화학 커패시터를 제조하였다. 제조한 샘플의 구조 및 형상은 주사전자현미경(field-emission scanning electron microscopy) 및 투과 전자현미경 (transmission electron microscopy)을 통해 확인하였다. 또한 화학적 결합상태 및 결정구조는 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy) 및 X-선 회절 분석 (X-ray diffraction)을 통해 분석하였다. 그리고 질소 흡/탈착 등온선 (Brunauer-Emmett-Teller)을 이용하여 샘플의 비표면적을 측정하였다. 전기화학 특성 평가는 삼전극을 통한 순환 전압 전류법 (Cyclic voltammetry)으로 측정하였다. 위 내용은 2021 춘계 학술대회에서 자세히 논의할 것이다.
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