질화반응 및 적층 조립체에 의한 중공 TIN 슈퍼커패시터

전문가 제언

○ 이 특허출원은 중공 TiO2 나노쉘의 질화방법을 이용한 전기화학적 에너지저장용 전극용도의 적층 조립체 제조방법을 제공한다. Stober법에 따라 졸-겔 법에 의해서 실리카 전구체인 TEOS와 물, 에탄올 등 용매에서 가수분해하여 구형 콜로이달 실리카 주형이 형성된다. 또한 이 주형을 TiO2 코팅을 위한 산화티탄 전구체인 titanium n-butoxide에다 주입하고 가열, 에칭 및 소성 등에 의해서 아나타제 TiO2 중공 쉘을 얻었다.

 

○ 이를 NH3 하에서 질화하여 메조 크기(200㎚)의 N-TiO2(질화 TiO2) 중공 쉘을 제조하였다 이 N-TiO2 쉘에다 수면 상에서 강한 단분자층 막을 기판 상에 전사하여 조립된 N-TiO2 쉘에다 전기활성 성분으로 MnO2를 증착하였다. 예를 들면, MnO2/N-TiO2 샘플의 면적 정전용량은 50mV/s 주사속도에서 MnO2/TiO2 샘플보다 약 240배나 더 큰 증대를 얻었다.

 

○ 이 발명은 바인더를 사용하지 않는 접근법과 다층막 전극의 제조를 통해서 슈퍼커패시터 전극으로 개발할 수 있음을 밝혔다. 또한 N-TiO2 쉘 막은 N-TiO2의 높은 전기전도성 및 중공 구조의 짧은 확산경로에 의해 크게 향상된 전기화학적 성능에 의해서 복합구조를 제조하기 위한 다른 의사커패시터 재료를 지원하는 우수한 지지체가 될 수 있다.

 

○ 이 특허는 국내 연구개발에 있어서 장애는 낮지만 기술개발 시에는 졸-겔 법에 의한 실리카, 티탄산화물 등의 금속산화물의 전구체, 염기성촉매와 가수분해로 형성된 주형, 주형 입자에 TiO2 전구체를 코팅 및 주형 제거, 질화반응의 N-TiO2 중공 쉘의 표면 기능화 등의 특허청구권 기술 및 저렴한 금속산화물로 출발원료를 대체하기 위한 복합 금속산화물 등을 세밀히 조사할 필요가 있다.

 

○ 현재 국내에서는 네스켑, 삼화콘덴서, 비나텍, 퓨리켐, 코칩 등이 슈퍼커패시터를 생산하고 있다. 2015년 4월 정부는 차세대 신소재인 ‘그래핀 사업화 촉진 기술로드맵’을 수립 발표하였다. 우리나라 주도의 신 시장 창출이 가능한 슈퍼커패시터 전극 등의 6대 제품을 선정하여 세부 목표를 설정하고 사업화를 위해 산학연 통합형 기술개발을 추진할 계획이므로 적극적인 투자가 기대된다.

저자

THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA[US/US]

자료유형

니즈특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

WO20150031592

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~27

분석자

이*복

분석물

• 질화반응 및 적층 조립체에 의한 중공 TIN 슈퍼커패시터.pdf [650,314 byte]

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