하이드록시에틸셀룰로스로부터 슈퍼커패시터용 다공성탄소 모노리스의 제조 및 평가 :Preparation and electrochemical characterization of porous carbon monoliths from 2-hydroxyethyl cellulose for supercapacitors

장형석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 장형석 (충남대학교, 忠南大學校大學院)

지도교수: 최재학

발행연도: 2022

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이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2022

하이드록시에틸셀룰로스로부터 슈퍼커패시터용 다공성탄소 모노리스의 제조 및 평가

장형석 고분자공학과 2022.01 학위논문

2021

멜라민 폼으로부터 슈퍼커패시터용 질소 도핑된 탄소 폼 제조 및 전기화학 특성 평가

장형석 , 이병민 , 최재학 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2021.04 학술대회자료

수용성 고분자와 염을 이용한 슈퍼커패시터용 다공성 탄소 모노리스 제조 및 전기화학적 특성 평가

장형석 , 이병민 , 최재학 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2021.04 학술대회자료

2020

카르복시메틸셀루로오스로부터 용융 염을 이용한 전기이중층 커패시터용 다공성 탄소 재료 제조

장형석 , 이병민 , 윤제문 외 1명 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2020.10 학술대회자료

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슈퍼커패시터(Supercapacitors, SCs)로도 알려져 있는 전기 이중층 커패시터(Electric double-layer capacitors, EDLCs)는 낮은 에너지밀도를 갖는 재래식 커패시터와 낮은 출력밀도를 갖는 배터리의 단점을 보완하는 차세대 에너지 저장 소자이다. 다공성 탄소는 높은 전기전도도와 우수한 화학적 안정성 및 높은 비표면적을 가지기 때문에 EDLCs의 전극 재료로 많이 사용되고 있다. 또한 잘 발달된 기공 구조와 높은 비표면적은 슈퍼커패시터 성능에서 중요하기 때문에 다공성 탄소의 기공 구조 설계가 중요하다. 일반적으로 다공성 탄소의 제조 방법은 활성화제와 함께 탄화를 하는 방법, 주형을 이용한 방법, 수열합성법 등이 있다. 특히, 용융염을 이용하는 방법은 부식성이 없고 독성이 없는 염을 발포제 또는 활성화제로 이용하여 효과적으로 다공성 구조를 도입할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 생체적합성, 수용성 고분자인 2-hydroxyethyl cellulose (HEC)와 부식성과 독성이 없는 무기 염인 염화칼륨 (potassium chloride, KCl) 이용하여 다공성 고분자 모노리스를 제조하였다. 염의 함량별로 녹인 HEC/KCl (HP) 수용액을 얼음주형방법과 동결건조를 이용하여 고분자 모노리스를 제조하고 이후 탄화를 통해서 다공성 탄소 모노리스 (porous carbon monoliths, PCMs)를 제조하였다. 제조된 PCMs는 형태학적, 화학구조, 기공구조 및 전기화학적 분석을 통하여 평가하였다.

#2-Hydroxyethyl cellulose · porous carbon monoliths · ice-templating · molten salt synthesis · carbonization · electric double-layer capacitor

1. 서론 1
2. 이론적 배경 3
2.1. 슈퍼커패시터의 개요 3
2.2. 슈퍼커패시터용 전극재료 6
2.2.1. 다공성 탄소 6
2.2.2. 전도성 고분자 7
2.2.3. 금속 산화물 8
2.3. 다공성 탄소의 제조 9
2.3.1. 활성화 9
2.3.2. 얼음 주형 방법 12
2.3.3. 염을 이용한 탄화 방법 14
3. 실험 16
3.1. 재료 16
3.2. 다공성 탄소 모노리스의 제조 16
3.3. 다공성 탄소 분석 19
3.3.1. 형태학적 분석 19
3.3.2. 기공특성 분석 19
3.3.3. 라만분석 20
3.3.4. X-선 회절기 분석 20
3.3.5. 광전자분광기 분석 20
3.4. 전기화학적 특성 분석 20
4. 결과 및 토의 23
4.1. 형태학적 분석 23
4.2. 물리화학적 구조 분석 26
4.2.1. Raman & XRD 분석 결과 26
4.2.2. XPS 분석 결과 29
4.3. 기공 특성 분석 31
4.4. 전기화학적 특성 분석 결과 35
4.4.1. 3-전극계 전기화학 분석 결과 35
4.4.2. 2-전극계 전기화학 분석 결과 38
5. 결론 41
6. 참고문헌 42
Abstract 46

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