KR101564512B1 - 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의하면, 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터에 높은 정전용량과 낮은 전해저항을 구현할 수 있고 제작 공정 시간이 짧으며 제작 시에 균일한 탄소나노튜브 전극의 제어가 가능한 효과가 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판 상면에 증착되는 금속층과 금속층 상면에 스프레이 방식으로 도포된 탄소나노튜브 잉크층을 포함하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극; 상호 대향하여 평행하게 위치하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극 사이에 삽입되어 위치하는 한 쌍의 세퍼레이터; 및 한 쌍의 세퍼레이터 사이에 위치하는 전해액;을 포함하는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터를 포함한다.
Description
본 발명은 플렉서블 슈퍼커패시터에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터에 관한 것이다.
커패시터(capacitor)는 전기 에너지를 저장할 수 있는 기본적인 에너지 장치로서, 일반적인 커패시터는 대략 마이크로패럿(microfards)의 정전 용량을 가진다. 커패시터는 유전체 물질인 두 개의 금속성 전극과, 그 사이에 전하를 저장하는 전극으로 구성되는데, 최근, 커패시터와 슈퍼커패시터는 높은 출력 밀도와 높은 에너지 효율, 긴 충/방전 사이클 수명(charge-discharge cycle life) 때문에 상당한 주목을 받고 있다.
슈퍼커패시터는 전기자동차와 같이 높은 버스트 전력을 필요로 하는 것에 유용하다. 슈퍼커패시터는 일반적으로 전기 이중층 커패시터(electric double layer capacitors, EDLCs)와 슈도 커패시터(pseudo-capacitors)로 분류되는데, 전기 이중층 커패시터가 전하 분리(charge separation)를 위한 전극-전해질 인터페이스가 생성된 전기 이중층을 이용하는 반면, 슈도 커패시터는 표면 종(surface species)의 유도 전류 산화 환원 반응(faradaic redox reaction)에 의존한다.
최근 각광을 받고 있는 탄소나노튜브는 상호 연결된 다공성 물질 구조(interconnected mesoporous structure)를 통해 모바일 이온들에 더 접근이 용이한 결과 더 높은 커패시턴스(specific capacitance)와 더 낮은 전해저항을 가질 수 있다.
그러나, 슈퍼커패시터의 탄소나노튜브 기반 전극 형성 방법은 딥 코팅(dip coating), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 진공 여과법(vacuum filtration), 공기 브러싱(air brushing) 등이 있지만 긴 공정 시간과 탄소나노튜브의 균일성 제어에 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 높은 정전용량과 낮은 전해저항을 가질 수 있는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터를 제공하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 제2 목적은 제작 공정 시간을 절약할 수 있고 균일한 탄소나노튜브 전극의 제어가 가능한 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판 상면에 증착되는 금속층과 금속층 상면에 스프레이 방식으로 도포된 탄소나노튜브 잉크층을 포함하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극; 상호 대향하여 평행하게 위치하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극 사이에 삽입되어 위치하는 한 쌍의 세퍼레이터; 및 한 쌍의 세퍼레이터 사이에 위치하는 전해액;을 포함하는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터를 제공함으로써 달성될 수 있다.
그리고, 스프레이 방식은, 금속층 상부 90 ~ 110 mm 높이에 분사노즐이 위치하여 하방으로 20 ~ 75 ㎛/min 분사속도로 탄소나노튜브 잉크를 분사하되, 좌표평면 상의 2축 암에 장착된 분사 노즐이 2500 ~ 3000 mm/min의 이동속도로 좌표평면을 스캔하며 분사하는 것일 수 있다.
또한, 탄소나노튜브 잉크층을 구성하는 탄소나노튜브 잉크는, 초순수에 다중벽 탄소나노튜브와 분산제를 혼합하고, 그리고 카르복시메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 더 혼합하여 준비될 수 있다.
아울러, 금속층은 알루미늄 금속층이고, 알루미늄 금속층이 80 ~ 120 nm의 두께로 증착된 경우에 탄소나노튜브 잉크층은 40 ~ 60 nm 두께로 적층된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터에 높은 정전용량과 낮은 전해저항을 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 일 시시예인 플렉서블 슈퍼커패시터는 제작 공정 시간이 짧고 제작 시에 균일한 탄소나노튜브 전극의 제어가 가능한 효과가 있다.
도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼커패시터에 사용된 탄소나노튜브 잉크를 유리기판 상에 위치시키고 찍은 SEM 이미지를 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 유연한 PET 기판 위에 스프레이된 탄소나노튜브의 SEM 이미지를 나타낸 도면이며, 도 1(c)는 알루미늄 코팅된 PET 기판 위에 스프레이된 탄소나노튜브의 사진을 나타낸 도면이고, 도 1(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 단면을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 사이클릭 볼타메트리(CV) 테스트 수행 결과를 그래프로 나타낸 도면이고,
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선(Galvanostatic charge-discharge curve) 그래프를 나타낸 도면이고,
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선의 한 주기(one cycle)를 그래프로 나타낸 도면이고,
도 4 (a) 내지 도 4 (c)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 전기화학 임피던스 분광학(electrochemical impedance spectroscopy, EIS) 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 사이클릭 볼타메트리(CV) 테스트 수행 결과를 그래프로 나타낸 도면이고,
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선(Galvanostatic charge-discharge curve) 그래프를 나타낸 도면이고,
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선의 한 주기(one cycle)를 그래프로 나타낸 도면이고,
도 4 (a) 내지 도 4 (c)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 전기화학 임피던스 분광학(electrochemical impedance spectroscopy, EIS) 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
<탄소나노튜브 전극이 형성된
플렉서블
슈퍼커패시터>
도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼커패시터에 사용된 탄소나노튜브 잉크를 유리기판 상에 위치시키고 찍은 SEM 이미지를 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 유연한 PET 기판 위에 스프레이된 탄소나노튜브의 SEM 이미지를 나타낸 도면이며, 도 1(c)는 알루미늄 코팅된 PET 기판 위에 스프레이된 탄소나노튜브의 사진을 나타낸 도면이고, 도 1(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 단면을 나타낸 도면이다.
본 발명인 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 일 실시예는 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판(10, 12)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판(10, 12) 상면에 증착되는 금속층(20, 22)과 금속층(20, 22) 상면에 스프레이 방식으로 도포된 탄소나노튜브 잉크층(40, 42)을 포함하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극이 한 쌍의 세퍼레이터(30, 32)와 전해액(50)을 사이에 두고 상호 결합되어 구성될 수 있다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판(10, 12), 즉 PET 기판(10, 12)은 투명도 및 플렉서블한 휨 특성으로 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 완전한 플렉서블 슈퍼커패시터 구현을 가능하게 한다.
PET 기판(10, 12)의 상면 또는 하면에 증착된 금속층(20, 22)은 RF 마그네트론 스퍼터를 이용하여 알루미늄을 약 100 nm 두께로 증착한 알루미늄 금속층이며, 증착은 스퍼터 시스템 내부의 기본 압력을 약 1×10-6 Torr 로 하여 증착하였다.
탄소나노튜브 잉크층(40, 42)은 알루미늄 금속층(20, 22) 상면에 스프레이 방식으로 도포되어 탄소나노튜브 전극을 형성하였다. 본 실시예의 일 구성인 탄소나노튜브 잉크층(40, 42) 형성에 사용되는 탄소나노튜브 잉크는 초순수(Deionized water)에 얇은 다중벽 탄소나노튜브(thin multiwalled CNTs)와 분산제(dispersant)를 혼합하고, 그리고 카르복시메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 더 혼합하여 준비된 것으로서, 소수성이며 용매 내에서 덩어리를 이루는 경향이 있는 탄소나노튜브의 균일한 분산에 효과적이다. 구체적으로 탄소나노튜브 잉크는 탄소나노튜브 0.2 ~ 0.3 g이 18.3 ~ 19.3 g 의 초순수에 혼합되고, 중합 첨가제인 카르복시메틸 셀룰로스 25 ~ 35 g, 분산제 0.325 ~ 0.425 g 을 더 혼합하여 제조하였다.
중합 첨가제를 첨가시키지 않은 상태의 탄소나노튜브 잉크는 유리 기판 상에서 탄소나노튜브 잉크층의 SEM 이미지(스케일바는 2 ㎛)를 나타낸 도 1(a)를 보면 알 수 있듯이, 탄소나노튜브들이 유리 기판의 대면적 전체에 걸쳐 균일한 네트워크로 형성되어 있고, 탄소나노튜브들 간에 다공성 구조(porous structure)로 서로 얽히고 연결되어 있다는 것을 알 수 있다. 탄소나노튜브들도 서로 뭉침없이 균일하게 분포하고 있으며 이러한 탄소나노튜브의 네트워크 구조를 통해 높은 전도성을 얻게 된다.
본 실시예 구성인 각각의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극에 탄소나노튜브 잉크가 사용된 경우에는 도 1(b)의 SEM 이미지로 나타내었다. 중합 첨가제가 포함된 탄소나노튜브 잉크가 알루미늄 금속층이 형성된 PET 기판에 스프레이된 것을 10 ㎛ 스케일로 나타내었으며(내부의 작은 도면은 200 nm 스케일임), 도 1(b)는 도 1(a)에서와는 달리 표면이 중합 첨가제(예: 카르복시메틸 셀룰로스)로 덮여 있는 것을 알 수 있다.
특히, 탄소나노튜브 잉크층(40, 42) 형성을 위한 스프레이 방식은, 알루미늄 금속층(20, 22) 상부 90 ~ 110 mm 높이에 분사노즐을 위치시켜 하방으로 20 ~ 75 ㎛/min 분사속도로 탄소나노튜브 잉크를 분사하되, 좌표평면 상의 2축 암에 장착된 분사 노즐이 2500 ~ 3000 mm/min의 이동속도로 좌표평면을 스캔하며 분사하도록 하였다. 이러한 조건으로의 좌표평면 스캔 분사는 원하는 면적에 탄소나노튜브 잉크가 균일하게 도포될 수 있도록 한다.
여기서 각각의 알루미늄 금속층(20, 22)이 80 ~ 120 nm의 두께로 증착된 경우에 각각의 탄소나노튜브 잉크층(40, 42)은 40 ~ 60 nm 두께로 적층된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예인 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 구조는 도 1(d)에 도시된 바와 같으며, 도 1(d)에 도시된 플레서블 슈퍼커패시터는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극을 세퍼레이터(separator; 30, 32)와 액체 전해질(liquid electrolyte; 50)를 사이에 두고 상호 압력을 가하여 형성한 것이다.
구체적으로는 탄소나노튜브 잉크가 스프레이된 PET 기판 두 조각, 즉 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극을 준비한 후, 1 cm 지름을 갖는 다공성 유리 섬유 분리기(porous glass fiber separator; 30, 32)를 사이에 두고 두 기판에 압력을 가한다. 여기서, 알루미늄 금속층이 증착된 PET 기판 위의 탄소나노튜브 잉크층의 활성화 영역은 1 cm2 이고, 플렉서블 슈퍼커패시터의 전해액은 1 M 농도의 질산칼륨(KNO3) 수용액이 사용되었다.
<
플렉서블
슈퍼커패시터의 특성 측정>
사이클릭 볼타메트리(Cyclic voltammetry, CV), 정전류식 충/방전(Galvanostatic charge-discharge), 전기화학 임피던스 분광학(electrochemical impedance spectroscopym EIS) 측정법들을 통해, 탄소나노튜브를 기반으로 한 플렉서블 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성을 측정하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 사이클릭 볼타메트리(CV) 테스트 수행 결과를 그래프로 나타낸 도면이다. 전위창(potential window)은 0 ~ 1 V 사이이고, 주사 속도(scan rates)는 5, 10, 20, 50, 100 mV/s이며, 이때 1 M 의 질산칼륨(KNO3)을 전해액으로 사용하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, CV 곡선은 준-사각형의 형태를 보인다. 이는, 본 발명의 일 실시예인 플렉서블 슈퍼커패시터의 우수한 전기 화학적 안정성과, 전형적인 전기 이중층 커패시터의 거동(behavior)을 나타내고 있다는 것을 보여준다.
정전류식 충/방전 측정은 플렉서블 슈퍼커패시터의 내부 저항과 비정전용량을 평가하기 위해 사용될 수 있고, 또한 슈퍼커패시터의 율 특성(rate capability)을 알아보기 위해 사용될 수 있다. 특히 율 특성은 커패시터의 파워 적용(power application)을 위한 중요한 요소 중 하나이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선(Galvanostatic charge-discharge curve) 그래프를 나타낸 도면이다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 14 개 싸이클의 충/방전 커브들이 도시되어 있는데, 충/방전 전류는 0.01 mA 이고, 전위 범위(potential range)는 0 ~ 0.5 V 이다. 아울러, 충/방전 곡선은 매우 대칭적인 특성을 보이는데, 이는 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 PET 기판이 탁월한 전기 화학적 전기 용량성 성질(electrochemical capacitive properties)을 가지고 있다는 것을 나타낸다. 그래프는 전형적인 삼각형 형태를 나타내고, 이는 좋은 전기 용량성 거동(capacitive behavior)을 증명하는 것이다.
도 3 (b)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 정전류식 충/방전 곡선의 한 싸이클(one cycle)을 그래프로 나타낸 도면이다. 전위 범위는 0 ~ 1.0 V 이고, 전류는 0.01 mA 이다. 이 정전류식 충/방전 곡선은 최고 방전 전위(top discharging potential) 의 시작점에서 전압 강하를 보이고, 이는 iR 드롭인데, iR 드롭은 도 3 (b)에서 화살표로 표시되었다.
면적 비정전용량(area specific capacitances)은 충/방전 곡선에서 방전 곡선의 기울기 및 특정 공식을 통해 얻을 수 있는데, 이때 방전 곡선은 iR 드롭 이후 기울기가 음의 값이 되는 시점부터 곡선이 끝나는 시점을 나타내고, 특정 공식은 CA = {I/(ΔV/Δt)}/A 로 나타낼 수 있다. CA 는 면적 비정전용량(단위는 F/cm2) 이고, I는 방전 전류이며, ΔV/Δt는 방전 곡선 기울기이고, A는 한 전극의 면적이다. I = 0.01 mA, A = 1 cm2, ΔV/Δt = -0.04532 V/s 를 사용하여 비정전용량 0.22 mF/cm2 의 값을 얻을 수 있었다.
탄소를 기반으로 한 슈퍼커패시터는 수백 μF/cm2 ~ 수 F/cm2 의 면적 비정전용량을 보일 수 있는데, 본 발명의 일 실시예인 스프레이 방식으로 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터는 0.22 mF/cm2 의 비정전용량 수치를 보이고 있어 기존의 탄소를 기반으로 한 슈퍼커패시터의 비정전용량에 대적할 만한 수치임을 알 수 있다.
전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)은 슈퍼커패시터의 주파수 응답을 결정하기 위한 전기 화학의 정의 기법(electrochemical characterization technique)이다. EIS는 전기 회로 임피던스 분석(impedance analysis of electrical circuts)과 유사하다. 총 임피던스의 변화량은 복소 평면(complex plane)으로 도시된다. 슈퍼커패시터의 AC 전압 공식 V(ω) = V0Exp(iωt)가 EIS 측정에 적용된다. 이때 ω 는 AC 신호에 적용되는 주파수이고, V0 는 진폭이다. 복소 전류 출력(complex current output) I(ω) = I0Exp(iωt+φ)이고, φ는 전압과 전류 사이의 위상각이다. 전기화학 임피던스 Z(ω) 는 다음 공식에 의해 정의된다.
Z(ω) = V(ω)/I(ω) = Z(ω)Exp(-iφ) = Zre + iZim
Zre 와 Zim 은 각각 임피던스의 실수부와 허수부이다. Zre 와 Zim 는 도 4(a)에서와 같이 나이퀴스트 선도(복소 평면 임피던스 스펙트럼)로 플로팅될 수 있다.
도 4 (a) 내지 도 4 (c)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 전기화학 임피던스 분광학(electrochemical impedance spectroscopy, EIS) 결과를 그래프로 나타낸 도면이다. 도 4 (a)는 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 나이퀴스트 선도 그래프를 나타낸 도면이다. EIS는 1.7 kHz ~ 10 kHz 의 주파수 범위에서 수행되었다.
본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 내부 저항은 나이퀴스트 선도에서 곡선의 횡축(x-axis)과 만나는 점으로 정의된다. 횡축과 만나는 점은 도 4 (a)의 선형 곡선으로부터 추정될 수있으며, 따라서, 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의의 내부 저항은 약 3.7 Ω 정도가 된다.
탄소나노튜브 기반 슈퍼커패시터의 내부 저항은 0.5 - 500 Ω 의 범위로 보고된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터는 다른 탄소나노튜브 기반 슈퍼커패시터와 비슷한 내부 저항을 갖는 것을 입증한다.
본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 임피던스의 진폭 |z| 과 주파수 기능을 하는 위상각은 도 4 (b)의 Bode |z| 와 도 4 (c)에서 나타난다. 2 kHz 근처의 주파수에서 위상각은 76도에 가까웠고, 이는 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터터가 2 kHz 근처의 주파수에서 이상적인 슈퍼커패시터에 근접했다는 것을 입증한다.
슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 E = 0.5 CV2 을 이용하여 얻을 수 있다. 여기서, V는 동작 전압(operationg voltage)이고, C는 슈퍼커패시터의 비정전용량이다. 도 4 (b)에서, 동작 전압은 1V 이고, 비정전용량은 0.22 mF/cm2 이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 약 0.11 mF/cm2 로 얻어졌다. 이는 3.06×10-8 Wh/cm2 에 대응되는 데, 출력 밀도(power density)는 에너지 밀도를 방전 시간(20.4s = 0.006h)으로 나눔으로써 얻어질 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예인 스프레이를 통해 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터의 출력 밀도는 2.65×10-7 W/cm2 임을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 12: PET 기판
20, 22: 알루미늄 금속층
30, 32: 세퍼레이터
40, 42: 스프레이된 탄소나노튜브 잉크층
50: 전해액
20, 22: 알루미늄 금속층
30, 32: 세퍼레이터
40, 42: 스프레이된 탄소나노튜브 잉크층
50: 전해액
Claims (4)
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판과 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판 상면에 증착되는 금속층과 상기 금속층 상면에 스프레이 방식으로 도포된 탄소나노튜브 잉크층을 포함하는 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극;
상호 대향하여 평행하게 위치하는 상기 한 쌍의 탄소나노튜브 스프레이드 PET 전극 사이에 삽입되어 위치하는 한 쌍의 세퍼레이터; 및
상기 한 쌍의 세퍼레이터 사이에 위치하는 전해액;을 포함하고,
상기 탄소나노튜브 잉크층을 구성하는 탄소나노튜브 잉크는, 초순수에 다중벽 탄소나노튜브와 분산제를 혼합하고, 그리고 카르복시메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 더 혼합하여 준비된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터. - 제 1항에 있어서,
상기 스프레이 방식은, 상기 금속층 상부 90 ~ 110 mm 높이에 분사노즐이 위치하여 하방으로 20 ~ 75 ㎛/min 분사속도로 탄소나노튜브 잉크를 분사하되, 좌표평면 상의 2축 암에 장착된 상기 분사 노즐이 2500 ~ 3000 mm/min의 이동속도로 상기 좌표평면을 스캔하며 분사하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 금속층은 알루미늄 금속층이고,
상기 알루미늄 금속층이 80 ~ 120 nm의 두께로 증착된 경우에 상기 탄소나노튜브 잉크층은 40 ~ 60 nm 두께로 적층된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 전극이 형성된 플렉서블 슈퍼커패시터.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018152515A1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-23 | The Research Foundation For The State University Of New York | Multi-cell multi-layer high voltage supercapacitor apparatus |
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| JP2010245556A (ja) | 2007-12-27 | 2010-10-28 | Qinghua Univ | スーパーキャパシタ |
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2014
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Patent Citations (1)
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