< 구두-C-12 > 나노셀룰로오스 이용 고출력 종이배터리 제조 및 특성(1)
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2018
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29-29(1쪽)
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종이 분리막과의 일체화된 구조를 형성 할 수 있는 황 기반 전극을 제조하기 위해, 황이 껍질 (shell)을 형성하고 MWNT가 중심 (core)을 이루는 MWNT@S 활물질을 제조하였다. 이후, 셀룰로오스 나노섬유 및 TEMPO 셀룰로오스 나노섬유를 차례로 여과하고, MWNT@S와 SWNT 용액을 추가로 여과하여 황전극 및 종이 분리막이 일체화된 신규 종이 전극을 제조하였다. MNWT 및 S를 각각 30:70 무게비율로 혼합한 뒤, 기계적 혼합 처리를 하였음. 이후 S의 용융을 위해 155 ℃에서 2시간 동안 열처리를 통해 1D 구조의 활물질이 합성된 것을 확인하였다. 새롭게 합성된 MWNT@S 활물질의 S 함량 분석을 위해 TGA 분석을 진행한 결과 약 63.5 중량비를 차지하는 것을 확인할 수 있다. 셀룰로오스 분리막 내부에 미세 기공이 잘 형성된 것을 알 수 있으며, 전극면에도 상대적으로 긴 길이를 가지는 SWNT 사이에 MWNT@S 활물질이 고르게 분산되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 새롭게 제조된 종이 전극은 새로운 구조의 활물질 도입으로 기존 전극 대비 약 20배 이상 향상된 전극 전자전도도를 나타내었으며, 종이 분리막과 일체화된 구조를 통해 800회 이상의 굽힘 시험에도 기계적으로 변형되거나 파괴되지 않고, 전극 저항을 일정하게 유지시키는 것을 확인 할 수 있었다. 신규 종이 전극의 또 다른 장점중 하나는, 높은 전자전도도와 함께 종이 분리막과 일체화된 구조를 통해, 전극 내 황 활물질의 로딩을 쉽게 증가 시킬 수 있다는 점이다. 황은 전자전도도가 매우 낮아 면적당 로딩을 증가시키는데 한계가 있어 전극 개발에 어려움을 겪어 왔다. 신규 종이전극은 기존 전극 대비 3배 이상 높은 황 로딩 증가량을 나타냈다.
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