프로젝트 소개
본 과제는 고분자를 탄화하여 미세한 구멍과 연결된 구조를 갖는 탄소나노소재를 제작하고, 이를 차세대 에너지 저장 소자에 적용하는 연구임. 고분자와 금속산화물 사이의 힘을 조절하여 탄소의 기공 형태와 나노구조를 정밀하게 제어하는 기술 개발이 핵심임.
연구 목표는 고분자/금속산화물 계면의 압축응력과 부착력을 조절하여 고분자 파이버 웹 및 3D 포토레지스트 패턴 기반의 다공성 탄소재료를 제작하고, 기공 구조와 전기화학적 특성의 상관관계를 규명하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 전기방사와 광간섭 리소그래피를 활용한 구조 제작, 기상증착에 의한 금속산화물 코팅, 표면 개질을 통한 부착력 제어, 탄화 반응 및 모폴로지 분석, 금속산화물 나노입자 복합화와 DFT계산임. 제작 소재는 리튬-황 전지 양극재로 적용하여 황 담지 효율, 산화환원 반응, 사이클 안정성 및 율속 특성을 평가하고 10 C-rate에서 500 mAh/g 수준의 고속 충방전 성능 확보를 목표로 함. 기대 효과는 새로운 탄소 및 탄소복합재 나노구조 제어기술과 양산성·신뢰성을 갖춘 미세기공 형성 기술 확보, 차세대 리튬전지 양극재의 상용화 기반 마련임.