탄소나노튜브 기반 이온전지 음극 소재 제작과 평가

Abstract

최근에 많은 연구가 진행되고 있는 나트륨 이온 전지용 탄소계 음극소재는 삽입/탈리 반응, 율특성 등에서 한계가 있었다. 따라서 본 실험에서는 음극소재로 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)를 이용할 것을 제안하고 음극제작 방법과 그 전기적 특성에 대해서 연구하였다. 본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 사용하여 인쇄용 페이스트를 제작하고 PET기판상에 인쇄하였다. 페이스트 점도 제어를 통해 인쇄 공정을 최적화하였으며, 제작한 박막의 전기적 특성을 조사하였다. PET 필름은 30mmx30mm 크기로 제작하고 DI water, IPA을 통해 각각 10분동안 초음파 세척을 진행하였다. 인쇄박막을 제작하는데 사용되는 페이스트는 MWCNT와 유기바인더를 1:21의 무게비로 혼합하였다. 사용된 바인더는 에틸셀룰로스 와 α-테르피네올을 1:19의 무게비로 혼합하였으며, MWCNT는 IPA을 첨가하여 초음파 세척을 진행하고 열처리하여 분산시켜 사용하였다. 인쇄 후 100 ℃에서 3시간동안 열처리하여 바인더를 제거하였다. 제작한 CNT 음극의 전기적 특성을 평가하였다. 광학 현미경(OM)을 통해 표면 형상을 관찰하였으며, KEITHLEY source meter를 이용하여 전기적 특성과 면저항을 평가하였다. 또한 전해질 속에서 연속통전 실험을 통하여 신뢰성 있는 전극으로 사용될 수 있는지를 평가하였다.