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탄소나노튜브 막의 제조방법과 그것을 이용한 커패시터

전문가 제언: ○ 에너지 분야에서 탄소나노튜브(CNT)의 응용은 대체로 CNT의 높은 전기전도도 또는 높은 비표면적을 이용하고 있다. 지금까지 활성탄소나 흑연과 같은 물질이 이용되던 분야에서 기존 탄소재료의 한계를 극복하거나 성능을 향상시키기 위한 대체 재료로서 CNT가 주목을 받고 있다. 최근 CNT를 대용량 커패시터의 전극재료로 사용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 커패시터가 대용량화, 고속 충전과 방전이 가능하게 되면 각종 휴대용 전자기기를 비롯하여 전기자동차와 같이 독립된 전원공급 장치가 요구되는 시스템 등으로의 응용이 기대된다.

○ 전기화학 커패시터로는 메모리 백업용 저 전류형의 전기이중층 커패시터가 상용화되어 각종 전자기기에 사용되고 있다. 대용량 고출력의 전기화학 커패시터의 연구개발은 최근에 그 응용 가능성이 광범위하여 에너지 밀도 향상, 자기방전(self-discharging) 및 누설전류 감소 등에 역점을 두고 신규 전극재료와 제조기술개발을 위한 연구가 매우 빠른 속도로 진행되고 있다.

○ 일본공개특허 2008-44820에서는 전기이중층 커패시터의 분극성 전극재료로써 CNT를 응용하는 기술에 관한 발명이다. 특허청구의 범위는 CNT 본래의 기능을 손상하지 않으면서 직경이 다른 두 종류의 CNT를 가교, 결합함으로써 두꺼운 CNT 막을 형성하는 방법에 관한 8개항의 발명과 이 CNT 막을 분극성 전극으로서 이용하여 전기이중층 커패시터를 제작하는 방법에 관한 2개항의 발명을 신규기술로 청구되었다.

○ 향후 전기화학 커패시터 시장은 고출력과 대용량 특성을 이용하는 응용분야가 주도할 것으로 전망된다. 그러나 아직까지도 낮은 에너지 밀도와 높은 제조비용이 대용량 전기화학 커패시터의 상용화에 가장 큰 문제점이라고 할 수 있다. CNT는 비표면적이 매우 큰 물질이기 때문에 CNT 막을 분극성 전극재료로 이용하면 고속의 충전, 방전이 가능한 전기이중층 커패시터의 제작 가능성이 기대된다.

저자: Fuji Xerox Co.
자료유형: 특허정보