나노탄소·고분자 복합 전극 기반 유연 슈퍼커패시터 에너지 저장 연구

Energy Storage Research for Flexible Supercapacitors Using Nanocarbon and Polymer Composite Electrodes

연구 내용

전기방사 탄소 나노섬유와 CNT 섬유, 폴리머 전해질을 조합하여 이온 수송과 전극 반응을 동시에 향상시키는 유연 에너지 저장 소자 연구

다공성 탄소 나노섬유 전극과 CNT 섬유 기반 전극에 고분자 및 기능성 조성물을 결합하여 슈퍼커패시터의 저장 메커니즘을 전기이중층과 의사정전용량 관점에서 설계합니다. 전기방사 기반의 PAN/PVP@SAN 구조를 탄화하여 N 도핑 계층형 다공 구조를 형성하고, 전극/계면의 친화성과 기공 네트워크를 통해 전하 수송 경로를 확보합니다. 또한 LC-spun CNT fiber 위에 폴리아닐린을 초음파(sonochemical) 중합으로 균일 적층하여 굽힘 조건에서도 전기적 접촉을 유지합니다. 더 나아가 redox polymer electrolyte의 유기 라디칼 기능을 활용해 이온 전도성과 에너지 저장 성능을 동시에 개선하는 연구를 수행합니다.

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연구 흐름

초기에는 PAN 기반 구조체를 전기방사하고 탄화 공정을 거쳐 N 도핑 계층형 다공성 중공 탄소 나노섬유 전극을 제작하는 방향으로 에너지 저장 성능을 확보했습니다. 이후에는 LC-spun CNT 섬유를 집전체 겸 유연 전극 플랫폼으로 활용하고, sonochemical polymerization으로 폴리아닐린을 섬유 표면에 고르게 형성하여 고속 구동과 굽힘 내구성을 함께 달성하는 연구로 확장했습니다. 최근에는 전형적 활성 물질 중심 설계에서 벗어나 redox polymer electrolyte의 분자 기능을 통해 이온 전도성과 굽힘 안정성을 동시에 높이는 형태로 연구 축을 전환하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

웨어러블 슈퍼커패시터
섬유형 에너지 저장 소자
고속 충방전 전극 설계
다공성 탄소 전극 합성
N 도핑 탄소 전극 공정
LC-spun CNT 전극 플랫폼
폴리아닐린 의사정전용량 전극
redox polymer 기반 이온전도 설계
굽힘 내구형 전력 저장 장치
유연 전자기기용 전력 모듈