| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | 하이브리드 커패시터용 중공구조의 리튬 망간 산화물 나노섬유 제조 |
| 초록 | 전기화학 커패시터는 휴대용 전자기기부터 중대형 전자기기에 이르기까지 다양한 전자기기의 발달로 많은 관심을 받고 있다. 전기화학 커패시터는 크게 3종류로 구분되는데 전하의 물리적 흡/탈착을 이용하여 전하를 축적하는 전기 이중층 커패시터 (electric double layer capacitors), 전하와 전극간에 faradaic redox 반응을 통해 전하를 축적하는 의사 커패시터 (pseudo capacitors) 및 전기 이중층 커패시터와 의사 커패시터를 결합한 하이브리드 커패시터 (hybrid capacitors)로 구분된다. 특히 하이브리드 커패시터는 고출력뿐만 아니라 높은 에너지 밀도를 가지고 있는 소자로써 음극에 활성탄, 그라핀, 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유 등과 같은 전기 이중층 커패시터 전극물질이 사용되고, 양극에는 LiCoO2, LiNiO2 및 LiMn2O4 (LMO) 등과 같은 의사 커패시터의 전극물질이 사용된다. 특히 양극활물질 중 LMO는 높은 이론용량 (~148 mA/g), 우수한 사이클 안정성, 낮은 가격 등 다양한 장점을 가지고 있다. 하지만 충/방전 과정에서의 망간의 용출, 스피넬 구조 (spinel structure)의 붕괴 및 전위차에 의한 유기용매 분해 등 치명적인 문제점으로 인하여 낮은 용량 및 낮은 에너지 밀도를 보인다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고자 나노 입자, 나노큐브 및 나노섬유 등과 같이 LMO의 형상을 제어하는 연구가 진행되고 있다. 이중 LMO의 1차원 (one-dimentional) 구조는 비교적 큰 표면적당 종횡비 및 빠른 전하 이동속도 등 다양한 장점을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 LMO의 치명적인 단점을 극복하고자 망간이 코팅된 탄소나노섬유 모형을 이용하여 중공 구조의 LMO 나노섬유를 제조하였다. 제조한 중공 구조의 LMO 나노섬유의 형상 및 구조는 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 분석 하였고, X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 결정 구조 및 화학적 결합상태를 규명하였다. 또한 전기화학적 특성 평가는 전기화학 임피던스 분광법 (electrochemical impedance spectroscopy) 및 충/방전법 (galvanostatic charge/discharge measurements)을 이용하여 분석하였다. |
| 저자 | 신동요, 구본율, 안효진 |
| 소속 | 서울과학기술대 |
| 키워드 | <P>lithium manganese oxide; hollow structure; cathode materials; carbon nanofibers; hybrid capacitors</P> |
