KR101984852B1 - Electrode Using Nano Fiber Net Structure and Manufacturing Method thereof - Google Patents

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양민양
석재영
이재학
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Abstract

The present invention provides a method for manufacturing a nanofiber net structure for an electrode, comprising: a carbonization step of carbonizing a nanofiber network structure comprising at least one polymer nanofiber and a nanofiber net formed among the polymer nanofibers; and an activating step including at least one step of an active material adding step of adding an active material to the nanofiber net structure and a pore forming step of forming ultrafine pores. The manufacturing process is relatively simple so that the method is less costly and time consuming.

Description

나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 및 이의 제조방법{Electrode Using Nano Fiber Net Structure and Manufacturing Method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to an electrode using a nanofiber net structure,

나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode using a nanofiber net structure and a manufacturing method thereof.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present invention and do not constitute the prior art.

최근 휴대용 전자기기(Portable electronics)와 전기 자동차(Electric Vehicle) 그리고 스마트 그리드를 위한 에너지 저장 장치(Energy Storage System) 등의 급격한 발전과 수요로 인하여 에너지 저장 소자의 중요성이 부각되고 있다. 이러한 적용분야에서는 기존의 에너지 저장 소자에 비해 더욱 높은 에너지 저장량과 높은 출력, 그리고 높은 수명 등의 모든 특성 측면에서 뛰어난 차세대 에너지 저장 소자가 요구된다. 차세대 에너지 저장 소자로는 리튬-이온전지(Li-ion Battery) 및 슈퍼커패시터(Supercapacitor)가 주목받고 있다. 리튬-이온 전지는 높은 에너지 저장용량을 갖는 장점이 있지만 출력이 낮고 수명이 짧은 단점이 있다. 반면, 슈퍼커패시터는 상대적으로 낮은 에너지 저장용량을 갖는 단점이 있지만, 출력이 높고 수명이 긴 장점이 있다. 고성능 에너지 저장 소자의 개발을 위해서, 리튬-이온 전지의 경우 낮은 출력과 짧은 수명을 보완해야 하고, 슈퍼커패시터의 경우 낮은 에너지 저장용량을 증진해야 한다.Recently, the importance of energy storage devices has been emphasized due to rapid development and demand of portable electronic devices, electric vehicles, and energy storage systems for smart grids. These applications require next generation energy storage devices that are superior in all aspects such as higher energy storage, higher power, and higher lifetime than conventional energy storage devices. Lithium-ion batteries (Li-ion batteries) and super capacitors (Supercapacitors) are attracting attention as next-generation energy storage devices. Lithium-ion batteries have the advantage of having a high energy storage capacity, but they have the disadvantage of low power and short life span. On the other hand, the super capacitor has a disadvantage of having a relatively low energy storage capacity, but has a high output and a long life. For the development of high-performance energy storage devices, lithium-ion cells must compensate for low power and short life span, and for super capacitors, low energy storage capacity should be promoted.

리튬-이온 전지 및 슈퍼커패시터의 에너지 저장량 및 출력의 세기 그리고 수명을 결정하는 기술 요소 중 가장 핵심적 요소는 바로 전극 기술이다. 위의 에너지 저장 소자들의 충-방전 메커니즘을 살펴볼 때, 모든 전기화학적 반응은 전극에서 일어나기 때문이다. 기존의 전극 구조는 구조적 비효율 성에 의해서 충전, 방전과정에서 큰 에너지 손실이 생기게 된다. 손실이 생기는 원인은 다음과 같이 4가지 정도로 정리할 수 있다.Electrode technology is the most critical component of the technology that determines the energy storage and output power and lifetime of lithium-ion cells and supercapacitors. When we look at the charge-discharge mechanism of the above energy storage devices, all electrochemical reactions occur at the electrodes. The conventional electrode structure has a large energy loss due to structural inefficiency during charging and discharging. There are four possible reasons for loss.

첫 번째로, 반응 이온이 녹아있는 전해질이 전극 사이로 이동(transfer)하는 이동 저항(transfer resistance)이다. First, the transfer resistance is that the electrolyte in which the reactive ions are dissolved transfers through the electrodes.

두 번째로, 반응을 위한 표면적의 부족함이다. 수 마이크론(um) 수준의 큰 입자를 활물질로 사용하는 기존 전극의 구조적 한계로 빠른 전기화학반응을 위한 표면적이 부족하다는 단점이 있다. 낮은 표면적을 갖는 전극은 낮은 충-방전 속도를 갖게 된다. Second, the lack of surface area for the reaction. There is a disadvantage that the surface area for rapid electrochemical reaction is insufficient due to the structural limitations of existing electrodes using large particles of several microns (μm) as an active material. Electrodes with low surface area have low charge-discharge rates.

세 번째로, 높은 전기적 저항이다. 대부분의 활물질은 절연체에 가까운 전기전도도가 매우 낮은 물질이며, 작은 탄소 나노입자를 도전재로 첨가해주지만 여전히 전체적으로 매우 낮은 전기전도도를 갖기 때문에, 충-방전시 에너지 손실률이 높다. Third, it is a high electrical resistance. Most active materials have very low electrical conductivity close to that of insulators. Although small carbon nanoparticles are added as conductive materials, they still have a very low electrical conductivity as a whole, and thus have a high energy loss rate during charge-discharge.

마지막으로, 활물질 내의 확산이 느려 일어나는 손실이 있다. 흑연 음극을 예시로 들어 자세히 설명하면 다음과 같다. 충전과정 중에 전해질에 포함된 리튬-이온이 전자를 받고 환원되어 흑연 내부로 삽입되게 되는데, 처음에 표면에 삽입된 리튬이 흑연의 가장 안쪽 부분까지 확산되어 나가는 속도가 느리게 되면 물질의 표면위주로 리튬-이온이 쌓여 물질 전체가 반응하지 못하게 된다. 이로 인해, 기존의 마이크론 크기의 활물질은 확산 거리가 멀어 매우 긴 확산 시간을 갖게 되는 것이다.Finally, there is a loss of slow diffusion in the active material. The graphite cathode will be described in detail as an example. During the charging process, the lithium ions contained in the electrolyte are reduced to electrons and then introduced into the graphite. When the lithium initially inserted into the surface gradually diffuses to the innermost portion of the graphite, the lithium- The ions accumulate and the whole material becomes unreactive. As a result, the existing micron-sized active material has a long diffusion time due to a long diffusion distance.

최근에는 이러한 기존 전극의 문제점들을 해결하기 위하여 전극의 구조를 정교하게 설계한다. 높은 전기전도도를 가지며 동시에 표면적이 매우 넓도록 설계된 전극, 즉 나노 다공질(nanoporous) 형태를 갖는 금속 혹은 탄소 전극을 제조하여, 그 표면에 충-방전 반응을 할 수 있는 에너지 저장 활물질을 균질하게 도금한 전극을 만드는 것이다. 이러한 전극에 의하면 위에서 설명한 4가지 주요 손실 요소를 최소화 할 수 있으며, 이에 따라서 배터리의 충-방전 과정에서 에너지 손실률이 현저하게 감소하게 된다.Recently, the structure of the electrode is carefully designed to solve the problems of the conventional electrode. A metal or carbon electrode having a nanoporous shape and having a high electrical conductivity and a very wide surface area is manufactured and an energy storage active material capable of charge-discharge reaction is uniformly plated on the surface thereof Electrode. With these electrodes, the four major loss factors described above can be minimized, resulting in a significant reduction in the energy loss rate during the battery charge-discharge process.

다만, 종래의 나노 다공질을 포함하는 전극을 기반으로 제조되는 전지는 뛰어난 성능을 보이는 장점이 있지만, 복잡한 공정단계로 인한 시간 및 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 종래의 나노 다공질 구조를 만들 수 있는 간단한 방법 중 전기방사법(Electrospinning method)을 예로 들 수 있다. 고분자 전구체 용액을 전기 방사하면 고분자 나노 다공질 섬유가 형성되며, 이는 도 1에 도시되어 있다. 고분자 나노 섬유가 확대된 확대도는 도 2에 도시되어 있다. 전기방사법에 의해 형성되는 하나 이상의 고분자 나노 섬유가 엉켜있는 나노섬유 구조체를 이용하여 표면적이 높은 전극을 제조할 수 있었다. However, the battery manufactured on the basis of the electrode including the conventional nanoporous material is advantageous in that it exhibits excellent performance, but it is disadvantageous in that it takes a long time and cost due to complicated process steps. As an example of a simple method for fabricating a conventional nanoporous structure, an electrospinning method is exemplified. Electrospinning of the polymer precursor solution results in the formation of polymeric nanoporous fibers, as shown in FIG. An enlarged view of the polymer nanofibers is shown in Fig. A nanofiber structure having one or more polymer nanofibers entangled by electrospinning could be used to produce an electrode having a high surface area.

한편, 종래기술인 복합 전극, 이의 제조방법, 이를 포함하는 전기화학 소자(특허 제 10-1776244호)는 3차원의 섬유 복합 구조를 가지는 고분자 매트릭스가 포함된 전극을 발명하고 있다. 이는 고분자 나노 섬유가 뒤엉켜 다공질 형태를 이루는 것으로 종래의 전기방사법에 의해 생성되는 나노 섬유를 사용한 것으로 파악된다.Meanwhile, a conventional composite electrode, a method for manufacturing the same, and an electrochemical device including the same (Patent No. 10-1776244) have invented an electrode including a polymer matrix having a three-dimensional fiber composite structure. It is considered that the polymer nanofibers are formed of porous nanofibers which are formed by the conventional electrospinning method because the polymer nanofibers are intertwined and become porous.

종래의 전기방사법에 의해 생성되는 다공질 나노섬유를 이용하여 전극을 제조하면 전극의 표면적이 커져 반응성이 높아지므로 그 전에 비하여 충, 방전 속도가 향상되는 장점이 있긴 하지만, 슈퍼 커패시터 등에 비해 여전히 속도가 느린 단점이 있다.The production of the electrode using the porous nanofibers produced by the conventional electrospinning has the advantage that the surface area of the electrode is increased and the reactivity is increased so that the charging and discharging speeds are improved compared with the prior art. However, the electrode is still slower than the supercapacitor There are disadvantages.

따라서, 본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 상기 언급한 종래기술의 단점을 보완한, 고분자 섬유와 섬유 간에 고분자 나노 그물이 형성되어 표면적이 매우 넓고, 보강재료를 첨가하여 기계적 강성이 높으며, 간단한 공정을 통해 생산 가능하여 시간 및 비용을 절약할 수 있고, 리튬 이온 배터리와 슈퍼커패시터 뿐만 아니라 어느 곳에나 활용될 수 있는 나노섬유 그물구조를 활용한 전극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, a problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a polymer nanowire having a very wide surface area by adding a reinforcing material, The present invention provides an electrode using a nanofiber net structure that can be manufactured through a process and saves time and cost and can be used anywhere as well as a lithium ion battery and a supercapacitor, and a method for manufacturing the same.

본 발명은, 하나 이상의 고분자 나노섬유 및 상기 고분자 나노섬유 간에 형성되는 나노그물을 포함하는 나노섬유 그물구조체를 탄화시키는 탄화단계; 및 상기 나노섬유 그물구조체 에 활물질을 부가하는 활물질 부가단계 및 초미세 기공을 형성하는 기공 형성단계 중 하나 이상의 단계를 포함하는 활성화단계를 포함하는 전극용 나노섬유 그물구조체를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a nanofiber net structure, comprising: a carbonization step of carbonizing a nanofiber network structure including at least one polymer nanofiber and a nanofiber formed between the polymer nanofibers; And an activating step including at least one of an active material adding step of adding an active material to the nanofiber net structure and a pore forming step of forming ultrafine pores, in the nanofiber net structure for an electrode.

본 발명의 추가적인 해결수단은 아래에서 이어지는 설명에서 일부 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 용이하게 확인할 수 있게 되거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있다.Additional solutions of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be readily apparent from the description, or may be learned by practice of the invention.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하지 않는다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed.

본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조는 기계적 강성이 높아 탄화과정에서 그물구조가 보존되므로 넓은 표면적을 확보할 수 있다.Since the nanofiber net structure of the electrode utilizing the nanofiber net structure according to the present invention has high mechanical rigidity, the net structure is preserved during the carbonization process, so that a large surface area can be secured.

본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극은 표면적이 넓어 반응성이 높으므로 출력이 세다. The electrode utilizing the nanofiber net structure according to the present invention has high output because of its high surface area and high reactivity.

본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극은 제작공정이 비교적 간단하므로 비용과 시간 소요가 적다.The electrode utilizing the nanofiber net structure according to the present invention is relatively simple in the manufacturing process and thus, it is less costly and time consuming.

도 1은 종래의 전기방사법에 의해 나노섬유를 생성하는 모습의 개략도이다.
도 2는 종래의 전기방사법에 의해 생성된 나노섬유의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체가 생성되는 모습의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체를 전극으로 사용하기 위해 처리하는 과정의 개략도이다.
도 7은 강성부여 물질의 함량에 따른 물성치의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 개략도이다.1 is a schematic view showing a state where a nanofiber is produced by a conventional electrospinning method.
Figure 2 is an enlarged view of nanofibers produced by conventional electrospinning.
FIG. 3 is a schematic view of a nanofiber mesh structure of an electrode using the nanofiber mesh structure according to the present invention.
4 is an enlarged view of a nanofiber mesh structure of an electrode utilizing the nanofiber mesh structure according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a process of using a nanofiber net structure of an electrode using the nanofiber net structure according to the present invention as an electrode.
FIG. 7 is a graph showing changes in physical properties according to the content of the stiffening material. FIG.
8 is a schematic view of an electrode utilizing a nanofiber mesh structure according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic view of an electrode utilizing a nanofiber mesh structure according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 서술하도록 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 구체적 일 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 3은 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체가 생성되는 모습의 개략도이다.FIG. 3 is a schematic view of a nanofiber mesh structure of an electrode using the nanofiber mesh structure according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체의 확대도이다.4 is an enlarged view of a nanofiber mesh structure of an electrode utilizing the nanofiber mesh structure according to the present invention.

도 3을 참조하면, 전기방사법을 통해 고분자 나노섬유 및 나노그물이 형성되는 것을 파악할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that polymer nanofibers and nano-nets are formed by electrospinning.

다시 도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 것과 같이 종래의 경우에는 고분자 전구체 용액을 전기방사하면 복수의 나노섬유가 형성될 수 있었다. Referring to FIG. 1 again, as shown in FIG. 1, a plurality of nanofibers can be formed by electrospinning a polymer precursor solution.

그러나, 고분자 전구체 용액에 분극을 부여하는 분극 유도물질을 첨가하여 전기방사 시키면 도 3에 도시된 것과 같이 복수의 고분자 나노섬유의 사이에 나노그물(nano-net)이 형성될 수 있다. 나노섬유는 200-400nm의 직경을 가질 수 있으며, 나노 그물의 단면 직경은 20-50nm일 수 있다. However, when a polarization inducing material for imparting polarization to the polymer precursor solution is added and electrospinning is performed, a nano-net may be formed between the polymer nanofibers as shown in FIG. The nanofibers may have a diameter of 200-400 nm, and the cross-sectional diameter of the nanofibers may be 20-50 nm.

분극 유도물질은 고분자 전구체 용액이 분극을 갖게 할 수 있다. 분극 유도물질은 염(Salt)일 수 있다. 분극 유도물질은 NaCl, NaBr, CaCl2, KCl, KBr, Na2SO4, K2SO4, Li2SO4, NiSO4 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 고분자 전구체 용액에 혼합되어 분극을 갖게 하는 물질이면 공지의 어떠한 것도 가능하다.Polarization inducing materials can cause the polymer precursor solution to have polarization. The polarization inducing material may be a salt. Polarization inducer may include NaCl, NaBr, CaCl 2, KCl , KBr, Na 2 SO 4, K 2 SO 4, Li 2 SO 4, NiSO4 , and one or more selected from the group consisting of a mixture thereof. However, the present invention is not limited thereto, and any known substance can be used as long as it is mixed with the polymer precursor solution to have polarization.

고분자 전구체 용액은 PVA(Poly Vinyl Alcohol), PA-6(Poly-amide), PAN(Polyacrylonitrile), PI(Poly imide), PE(Polyethylene), Cellulose, PU(Polyurethane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The polymer precursor solution is prepared from the group consisting of PVA (Poly Vinyl Alcohol), PA-6 (Poly-amide), PAN (Polyacrylonitrile), PI (Polyimide), PE (Polyethylene), Cellulose, PU And may include one or more selected.

도 5는 본 발명에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 나노섬유 그물구조체를 전극으로 사용하기 위해 처리하는 과정의 개략도이다.FIG. 5 is a schematic view illustrating a process of using a nanofiber net structure of an electrode using the nanofiber net structure according to the present invention as an electrode.

도 5를 참조하면, 나노섬유 그물구조체를 전극으로 사용하기 위해 처리되는 과정을 파악할 수 있다.Referring to FIG. 5, the process of using the nanofiber net structure as an electrode can be grasped.

도 5 (a)를 참조하면, 먼저, 분극 유도물질 및 강성 부여물질 고분자 전구체 용액을 전기방사 시켜 하나 이상의 고분자 나노섬유와 나노섬유 간 형성되는 나노그물을 포함하는 나노섬유 그물 구조체를 생성한다. 즉, 나노섬유 그물 구조체는 나노섬유와 나노그물을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 (a), a nanofiber mesh structure including nanoparticles formed between one or more polymer nanofibers and nanofibers is produced by electrospinning a solution of a polymer precursor for a polarization inducing material and a stiffening material. That is, the nanofiber network structure may include nanofibers and nanogrids.

앞에서 언급했듯이, 나노섬유의 직경은 200-400nm인 반면, 나노 그물의 단면 직경은 20-50nm이다. 나노그물의 단면 직경은 나노섬유에 비해 현저히 작게 형성되기 ?문에, 후술하겠지만 나노 그물은 탄화과정에서 부피 수축에 의해 붕괴될 가능성이 매우 크다.As mentioned earlier, the diameters of nanofibers are 200-400 nm, while the diameters of nanofibers are 20-50 nm. Since the cross-sectional diameter of the nanowire is significantly smaller than that of the nanofiber, the nanoweb is very likely to collapse due to the volume contraction during the carbonization process, which will be described later.

이를 해결하기 위해 고분자 전구체 용액에 강성 부여물질이 포함될 수 있다. 강성 부여물질은 후술하는 탄화과정에서 부피 수축에 의하여 그물구조가 붕괴되는 것을 방지하기 위해, 나노그물이 탄화과정에서 깨지지 않고 견딜 수 있도록 나노그물에 기계적 강성을 부여할 수 있다. 이 때, 나노섬유에도 역시 기계적 강성이 부여될 수 있다.To solve this problem, the polymer precursor solution may contain a stiffening substance. The stiffening material may impart mechanical stiffness to the nanowire so that the nanoweb can withstand breakage during the carbonization process in order to prevent collapse of the net structure due to volume contraction during the carbonization process described below. At this time, mechanical stiffness can also be imparted to the nanofiber.

강성 부여물질은 산화 그래핀 분말(Graphene Oxide flake), 탄소 나노튜브(Carbon nanotube), POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The stiffness-imparting material may include at least one selected from the group consisting of graphene oxide flake, carbon nanotube, polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), and mixtures thereof.

다음으로 도 5 (b)를 참조하면, 나노섬유 그물 구조체는 탄화공정을 거친다. 탄화공정은 아르곤 또는 질소 분위기에서 800-1200℃에서 고온처리를 하여 진행될 수 있다. 온도는 목표온도로 도달하기까지 분당 1-3℃의 속도로 증가될 수 있다. 다만, 나노섬유 및 나노그물의 구조를 유지하기 위해 고온 탄화가 아닌 저온에서 고출력 플래시 점멸 등(flash lamp)을 이용한 광학 탄화로 진행될 수도 있다.Next, referring to FIG. 5 (b), the nanofiber mesh structure is subjected to a carbonization process. The carbonization process can be carried out by high temperature treatment at 800-1200 ° C in an atmosphere of argon or nitrogen. The temperature can be increased at a rate of 1-3 ° C per minute until it reaches the target temperature. However, in order to maintain the structure of nanofibers and nano-nets, it may be proceeded by optical carbonization using a flash lamp at a low temperature instead of high-temperature carbonization.

탄화공정을 거칠 때 기존의 나노그물 구조는 단면의 직경이 매우 작아 기계적 강성이 약해서 모두 붕괴되는 문제점이 있었으나, 위에서 언급한 강성 부여물질이 포함된 고분자 전구체 용액을 전기방사시켜 생성된 나노그물 구조는 기계적 강성이 강하므로 탄화과정에서 붕괴되지 않는다. 따라서 탄화된 나노그물 구조가 전극에 활용되는 경우 표면적이 매우 큰 전극을 제조할 수 있다.When the carbon nanotubes were subjected to the carbonization process, the conventional nano net structure had a problem that the diameter of the cross section was so small that the mechanical rigidity was weak and all collapsed. However, the nano net structure formed by electrospinning the polymer precursor solution containing the above- It has high mechanical rigidity and does not collapse during carbonization process. Therefore, when a carbon nanotube structure is utilized in an electrode, an electrode having a very large surface area can be manufactured.

도 5 (c)를 참조하면, 탄화된 나노섬유 그물 구조체는 활물질 부가 공정을 거칠 수 있다.Referring to FIG. 5 (c), the carbonized nanofiber mesh structure may undergo an active material addition process.

활물질은 나노섬유 그물 구조체의 적어도 일부에 부가될 수 있다. 활물질은 리튬-이온 배터리의 활물질을 포함할 수 있다. 활물질은 리튬망간산화물(LiMn2O4), 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬인산철(LiFePO4), 리튬티타늄산화물(LiTiO2), 실리콘(Si) 등이 포함될 수 있다. 또, 유사커패시터의 활물질인 일산화망간(MnO), 이산화망간(MnO2), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화바나듐(V2O5), 이산화코발트(CoO2), 산화코발트(CoO, Co2O3, CoO2, Co3O4) 산화니켈(NiO), 수산화니켈(NiOH) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 리튬-이온 배터리의 활물질에 한정되는 것은 아니고, 다른 종류의 이온과 반응하여 화합물을 만들 수 있는 활물질이면 공지의 어떠한 것도 가능하다. The active material may be added to at least a part of the nanofiber net structure. The active material may include an active material of a lithium-ion battery. The active material may include lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium titanium oxide (LiTiO 2 ), silicon (Si) In addition, the monoxide, manganese (MnO) the active material of similar capacitors, manganese dioxide (MnO 2), iron oxide (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4), vanadium oxide (V 2 O 5), dioxide, cobalt (CoO 2), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 , CoO 2 , Co 3 O 4 ) nickel oxide (NiO), nickel hydroxide (NiOH), and mixtures thereof. However, it is not limited to the active material of the lithium-ion battery, and any known material can be used as long as it is an active material capable of reacting with other kinds of ions to form a compound.

활물질을 부가하는 방법은 CVD(Chemical vapor deposition), 전기도금(Electro-depostion), 무전해도금(Electroless deposition), 진공증착(Vacuum deposition), 스퍼터링(sputtering) 공법 중 하나를 선택할 수 있고, 이 중 하나 이상을 선택하여 병합한 방법을 사용할 수도 있다.The active material may be added by CVD (Chemical Vapor Deposition), Electro-Deposition, Electroless Deposition, Vacuum Deposition or Sputtering. One or more methods may be selected and merged.

도면에는 도시되어 있지 않으나, 탄화된 나노섬유 그물 구조체는 기공 형성공정을 거칠 수 있다. 탄화된 나노섬유 그물 구조체의 적어도 일부에 하나 이상의 초미세(0.x - 3nm) 기공이 형성될 수 있다. 기공 형성 공정은 수산화포타슘(KOH)과 탄화 나노섬유 그물 구조체를 4:1의 질량비율로 혼합하는 과정 및 아르곤 분위기에서 800-900℃로 1시간 30분가량 가열하는 과정을 포함한다. 이에 의하면 나노섬유 그물 구조체에 하나 이상의 초미세 기공이 형성되며 전자, 이온 등과 반응할 수 있도록 활성화 될 수 있다.Although not shown in the figure, the carbonized nanofiber netting structure may undergo a pore forming process. One or more ultra-fine (0. < RTI ID = 0.0 > - 3nm) < / RTI > pores may be formed in at least a portion of the carbonized nanofiber netting structure. The pore-forming process includes a process of mixing potassium hydroxide (KOH) and a carbon nanofiber network structure at a mass ratio of 4: 1 and heating at 800-900 ° C for 1 hour and 30 minutes in an argon atmosphere. According to this, one or more ultrafine pores are formed in the nanofiber net structure and can be activated to react with electrons, ions, and the like.

위에서 언급한 활물질 부가 공정 및 기공 형성공정은 탄소 활성화 공정이라는 카테고리에 포함될 수 있다. 즉, 탄소 활성화 공정은 활물질 부가 공정 및 기공 형성공정을 포함할 수 있다.The above-mentioned active material addition process and pore formation process can be included in the category of carbon activation process. That is, the carbon activation process may include an active material addition process and a pore formation process.

탄소 활성화 공정(또는 활성화 단계)은 나노섬유 그물구조체의 이온 반응성을 부여할 수 있다.The carbon activation process (or activation step) can confer ionic reactivity of the nanofiber network structure.

활물질 부가 공정에 있어서, 활물질은 전해질 등에 녹아있는 이온과 반응하여 이온화합물을 만들 수 있는 물질로서, 활물질은 이온이 전극에 들러붙는 것을 활발하게 할 수 있다. 즉, 활물질은 나노섬유 그물구조체에 이온반응성을 부여하거나 더 높일 수 있다. In the active material addition step, the active material is a material capable of reacting with ions dissolved in an electrolyte or the like to form an ionic compound, and the active material can activate ions to adhere to the electrode. That is, the active material can impart ionic reactivity to the nanofiber network structure or increase it.

기공 형성 공정에 있어서, 후술하겠지만, 기공은 이온이 안착할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 즉, 이온이 기공에 들러붙거나 끼워져 전극과 반응하는 것이다. 미세 기공이 많으면 많을수록 그만큼 많은 수의 이온이 나노섬유 그물구조체에 들러붙을 수 있다. 즉, 기공은 나노섬유 그물구조체에 이온반응성을 부여하거나 더 높일 수 있다. In the pore-forming process, as will be described later, the pores can provide a space in which ions can settle. That is, the ions stick to or stick to the pores and react with the electrodes. The greater the number of micropores, the greater the number of ions can stick to the nanofiber netting structure. That is, the pores can impart ionic reactivity to the nanofiber mesh structure or increase it.

즉, 활물질과 기공(미세기공)은 나노섬유 그물구조체에 이온반응성을 부여하거나 강화시키는 요소일 수 있다.
That is, the active material and the pores (fine pores) may be elements that impart or reinforce ion reactivity to the nanofiber net structure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 활성화 공정은 탄화된 나노섬유 그물구조체에 활물질을 부가하는 과정 및 미세 기공을 형성하는 과정 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 나노섬유 그물 구조체는 두 과정 중 어느 하나의 과정만을 거칠 수 있으나, 두 과정 모두를 거칠 수도 있다.According to one embodiment of the present invention, the activation process may include at least one of a process of adding an active material to the carbonized nanofiber net structure and a process of forming micropores. That is, the nanofiber net structure of the present invention can go through only one of two processes, but it can go through both processes.

활물질이 부가된 나노섬유 그물 구조체는 리튬-이온 배터리의 전극에 활용될 수 있고, 기공형성 공정을 거친 나노섬유 그물 구조체는 EDLC(Electric double layer capacitor) 슈퍼커패시터 전극에 활용될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 활물질이 부가된 나노섬유 그물 구조체가 슈퍼커패시터의 일종인 유사커패시터 (Pseudocapacitor) 전극에 활용될 수 있고, 활물질의 종류에 따라 리튬-이온 배터리의 전극에 활용될 수도 있다.
The nanofiber net structure with the active material can be used for the electrode of the lithium ion battery and the nanofiber mesh structure after the pore forming process can be utilized for the electric double layer capacitor (EDLC) super capacitor electrode. However, the present invention is not limited to this, and a nanofiber net structure having an active material may be used for a pseudocapacitor electrode, which is a type of super capacitor, and may be used for an electrode of a lithium-ion battery depending on the type of active material .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 제조방법의 블록도이다.6 is a block diagram of a method of manufacturing an electrode using a nanofiber net structure according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 제조방법의 각 단계를 파악할 수 있다.Referring to FIG. 6, each step of the manufacturing method of the electrode using the nanofiber net structure can be grasped.

먼저, 나노그물 구조체를 생성하는 나노그물 구조체 생성단계(S810)가 수행될 수 있다. 나노그물 구조체는 고분자 전구체 용액을 전기방사시켜 생성할 수 있다. 나노그물 구조체는 하나 이상의 나노섬유 및 나노섬유 간 형성되는 나노그물을 포함할 수 있다. First, a nanoparticle structure generation step (S810) for generating a nanoparticle structure may be performed. The nanostructure can be produced by electrospinning a polymer precursor solution. The nanowire structure can include nanowires formed between one or more nanofibers and nanofibers.

나노그물 구조체를 생성하는 나노그물 구조체 생성단계(S810)는 고분자 전구체 용액 마련단계(S811), 분극 유도물질 첨가단계(S812), 강성 부여물질 첨가단계(S813) 및 전기방사단계(S814)를 포함할 수 있다. 즉, 고분자 전구체 용액을 마련하고, 위에서 언급한 분극 유도물질과 강성 부여물질이 첨가된 고분자 전구체 용액을 전기방사시켜 나노그물 구조체를 생성할 수 있다.The nanoparticle structure forming step (S810) for producing a nanostructure may include a polymer precursor solution preparing step (S811), a polarization inducing material adding step (S812), a stiffening substance adding step (S813), and an electrospinning step (S814) can do. That is, a nanoparticle structure can be produced by preparing a polymer precursor solution and electrospinning a polymer precursor solution to which the above-mentioned polarization inducing material and stiffening material are added.

다음으로, 나노그물 구조체를 탄화시키는 탄화단계(S820)가 수행될 수 있다. 탄화단계(S820)의 자세한 내용은 전술한 탄화공정과 같다.Next, a carbonization step (S820) for carbonizing the nanostructure may be performed. The details of the carbonization step (S820) are the same as the carbonization process described above.

다음으로, 탄화된 나노그물 구조체를 활성화시키는 활성화단계(S830)가 수행될 수 있다. 활성화단계(S830)는 전술한 활물질 부가 공정(S831) 및 기공 형성 공정(S832) 중 하나 이상의 공정을 포함할 수 있다. 각 공정의 자세한 내용은 전술한 것과 같다.Next, an activation step (S830) for activating the carbonized nanostructure can be performed. The activation step (S830) may include at least one of the above-described active material addition step (S831) and the pore formation step (S832). Details of each process are as described above.

마지막으로, 나노그물 구조체를 집전체에 배치하는 집전체 배치단계(S840)가 수행될 수 있다. 탄화단계(S820) 및 활성화단계(S830) 중 하나 이상의 단계를 거친 나노그물 구조체는 집전체의 적어도 일면에 배치될 수 있다.
Finally, a current collecting step (S840) for arranging the nanostructure on the current collector may be performed. The nanostructured structure having undergone at least one of the carbonization step (S820) and the activation step (S830) may be disposed on at least one side of the current collector.

도 7은 강성부여 물질의 함량에 따른 물성치의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing changes in physical properties according to the content of the stiffening material. FIG.

도 7을 참조하면, 강성 부여물질의 함량비에 따른 나노섬유 그물구조의 저항, 표면적의 변화를 파악할 수 있다. 자세하게는, 앞에서 언급한 강성 부여물질 중 POSS의 함량비에 따른 그래프이다.Referring to FIG. 7, changes in resistance and surface area of the nanofiber net structure according to the content ratio of the stiffening material can be grasped. In detail, it is a graph according to the content ratio of POSS among the above-mentioned stiffening materials.

나노섬유 그물구조체가 전극으로 사용되기 위한 조건은 높은 전기전도도와 큰 표면적이다. The conditions for the nanofiber mesh structure to be used as electrodes are high electrical conductivity and large surface area.

다시 도 7을 참조하면, 전기전도도와 관련하여, POSS의 중량비율 0중량% 내지 15중량%일 때 저항값이 낮으므로 전기전도도가 가장 높다. POSS의 중량비율이 20중량%를 넘어가면서 저항값이 급격히 증가하므로 전기전도도가 급격히 낮아진다.Referring again to FIG. 7, with respect to the electric conductivity, the electric conductivity is the highest because the resistance value is low when the weight ratio of POSS is 0% by weight to 15% by weight. As the weight ratio of POSS exceeds 20% by weight, the resistance value rapidly increases, so that the electric conductivity is drastically lowered.

표면적과 관련하여, POSS의 중량비율 5중량% 이상일 때 표면적이 극대화된다. 자세하게는, 5중량% 내지 35중량%일 때 표면적이 극대화된다.Regarding the surface area, the surface area is maximized when the weight ratio of POSS is 5 wt% or more. In detail, the surface area is maximized when it is 5 wt% to 35 wt%.

종합하면, 전기전도도가 크고 표면적이 높은 전극용 나노섬유 그물구조체를 생산하기 위해서, POSS는 고분자 전구체 용액 전체 100중량%에 있어서 2.5중량% 내지 20중량% 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2.5중량% 내지 10중량% 포함되는 것이다.
Taken together, in order to produce a nanofiber net structure for electrodes having a high electric conductivity and a high surface area, POSS is preferably contained in an amount of 2.5 wt% to 20 wt% in 100 wt% of the entire polymer precursor solution, more preferably 2.5 wt% By weight to 10% by weight.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 개략도이다.8 is a schematic view of an electrode utilizing a nanofiber mesh structure according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극(100)은 집전체(200), 나노섬유 그물 구조체(300) 및 활물질(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, an electrode 100 using a nanofiber net structure according to an embodiment of the present invention may include a current collector 200, a nanofiber net structure 300, and an active material 400.

집전체(200)는 종래의 집전체를 사용할 수 있다.The current collector 200 can use a conventional current collector.

나노섬유 그물 구조체(300)는 집전체(200)의 적어도 일면에 배치될 수 있다. 나노섬유 그물 구조체(300)는 넓은 표면적을 제공하여 이온과의 반응성을 높일 수 있으므로 전지의 충, 방전 속도를 높일 수 있다.The nanofiber net structure 300 may be disposed on at least one side of the current collector 200. The nanofiber net structure 300 provides a large surface area to increase the reactivity with ions, thereby increasing the charge and discharge rate of the cell.

활물질(400)은 나노섬유 그물 구조체(300)의 적어도 일부에 부가될 수 있다.
The active material 400 may be added to at least a part of the nanofiber net structure 300.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극의 개략도이다.9 is a schematic view of an electrode utilizing a nanofiber mesh structure according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노섬유 그물구조를 활용한 전극(100)은 집전체(200), 나노섬유 그물 구조체(300) 및 기공(500)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the electrode 100 using the nanofiber net structure according to an embodiment of the present invention may include a current collector 200, a nanofiber net structure 300, and a pore 500.

기공(500)은 나노섬유 그물 구조체(300)의 나노섬유 및 나노그물의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 기공(500)은 0.x - 3nm의 직경을 갖는 미세 또는 초미세 기공일 수 있다. 복수의 기공(500)은 이온이 안착할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 즉, 전해질에 녹아 있는 이온은 복수의 기공(500)에 안착될 수 있다. 활성화 과정을 거친 나노섬유 그물 구조체(300)는 이온이 안착될 수 있는 복수의 기공(500)을 포함하므로 이온과의 반응성이 높아지며, 전지의 충, 방전 속도를 높일 수 있다.The pores 500 may be formed on at least a portion of the nanofibers and nano-net of the nanofiber netting structure 300. The pores 500 may be fine or ultrafine pores having a diameter of 0. 3 to 3 nm. The plurality of pores 500 can provide a space in which ions can settle. That is, ions dissolved in the electrolyte can be deposited on the plurality of pores 500. Since the nanofiber net structure 300 subjected to the activation process includes a plurality of pores 500 in which ions can be placed, the reactivity with the ions is increased, and the charge and discharge speed of the battery can be increased.

도 8 및 도 9에 도시된 전극은 본 발명에 따른 실시예들을 설명하기 위한 예시적인 개념도일 뿐이다. 도 8 및 도 9를 참조하면 나노섬유 그물 구조체(300)가 집전체(200)의 일면에만 배치된 것으로 도시되었으나 이는 위에서 언급했듯이 예시적인 것이며, 나노섬유 그물 구조체(300)는 집전체(200)의 적어도 일면에 배치되는 것으로 경우에 따라서 집전체(200)의 모든 면에 배치될 수도 잇다.The electrodes shown in Figs. 8 and 9 are merely illustrative conceptual diagrams for explaining embodiments according to the present invention. 8 and 9, the nanofiber net structure 300 is illustrated as being disposed on only one side of the current collector 200. However, as described above, the nanofiber net structure 300 includes the current collector 200, And may be disposed on all sides of the current collector 200 as occasion demands.

도 8 및 도 9에 도시된 전극(100)은 양극(+)과 음극(-) 어느 한쪽에만 사용될 수도 있으나, 양극과 음극 모두에 사용될 수도 있다.
The electrode 100 shown in FIGS. 8 and 9 may be used for either the positive electrode (+) or the negative electrode (-), but may be used for both the positive electrode and the negative electrode.

본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. The present invention is not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas considered to be equivalent or equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 전극 200: 집전체
300: 나노섬유 그물 구조체 400: 활물질
500: 기공100: Electrode 200: Current collector
300: Nano fiber net structure 400: Active material
500: Groundwork

Claims (17)

200nm 내지 400nm의 직경을 가지는 하나 이상의 고분자 나노섬유 및 상기 고분자 나노섬유 간에 형성되며 20nm 내지 50nm의 직경을 가지는 나노그물을 포함하는 나노섬유 그물구조체를 탄화시키는 탄화단계; 및
상기 나노섬유 그물구조체 에 활물질을 부가하는 활물질 부가단계 및 초미세 기공을 형성하는 기공 형성단계 중 하나 이상의 단계를 포함하는 활성화단계
를 포함하며,
상기 나노섬유 그물구조체는 고분자 전구체 용액에 분극 유도물질을 주입 후 전기방사하여 형성한 것을 특징으로 하는 전극용 나노섬유 그물구조체를 제조하는 방법.
A carbonization step of carbonizing at least one polymer nanofiber having a diameter of 200 nm to 400 nm and a nanofiber network structure formed between the polymer nanofibers and including a nanofiber having a diameter of 20 nm to 50 nm; And
An active material adding step of adding an active material to the nanofiber net structure, and a pore forming step of forming ultrafine pores,
/ RTI >
Wherein the nanofiber mesh structure is formed by injecting a polarization inducing material into a polymer precursor solution and electrospinning the nanofiber mesh structure.
제1 항에 따른 나노섬유 그물구조체를 마련하는 단계;
상기 나노섬유 그물구조체를 집전체의 적어도 일면에 배치하는 배치단계
를 포함하는 나노섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
Providing a nanofiber mesh structure according to claim 1;
And arranging the nanofiber net structure on at least one surface of the current collector
Wherein the nanofiber mesh structure is formed of a metal.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분극 유도물질은,
염화소듐, 브롬화소듐, 염화칼슘, 염화포타슘, 브롬화포타슘, 황산소듐, 황산포타슘, 황산리튬, 황산니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
The polarization inducing material may be,
At least one selected from the group consisting of sodium chloride, sodium bromide, calcium chloride, potassium chloride, potassium bromide, sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, nickel sulfate and mixtures thereof
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제1항에 있어서,
상기 고분자 전구체 용액은,
강성 부여물질을 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
The method according to claim 1,
In the polymer precursor solution,
Further comprising a rigidifying material
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제5항에 있어서,
상기 강성 부여물질은,
산화 그래핀 분말, 탄소나노튜브, POSS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
6. The method of claim 5,
The stiffening material may be,
At least one selected from the group consisting of graphene oxide powder, carbon nanotubes, POSS, and mixtures thereof
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제6항에 있어서,
상기 POSS가 강성 부여물질로 선택되고,
상기 POSS는 상기 고분자 전구체 용액 100중량%에 있어서 2.5중량% 내지 20중량%인 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
The method according to claim 6,
The POSS is selected as the stiffening material,
The POSS may be used in an amount of 2.5 wt% to 20 wt% in 100 wt% of the polymer precursor solution
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제2항에 있어서,
상기 탄화단계는,
아르곤 또는 질소 분위기로 800-1200℃에서 진행되는 고온처리 과정 및 고출력 점멸 등(Flash Lamp)을 이용하는 광학적 탄화 과정 중 하나 이상이 포함되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
3. The method of claim 2,
The carbonization step may include:
Including at least one of a high temperature treatment process carried out at 800 to 1200 ° C in argon or nitrogen atmosphere and an optical carbonization process using a high power flash lamp
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제2항에 있어서,
상기 활물질 부가단계에 있어서 상기 활물질은,
리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬인산철, 리튬티타늄산화물, 실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
3. The method of claim 2,
In the step of adding the active material,
At least one selected from the group consisting of lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate, lithium titanium oxide, silicon, and mixtures thereof
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제2항에 있어서,
상기 활물질 부가단계에 있어서 상기 활물질은,
일산화망간, 이산화망간, 산화철, 산화바나듐, 산화코발트, 산화니켈, 수산화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
3. The method of claim 2,
In the step of adding the active material,
At least one selected from the group consisting of manganese oxide, manganese dioxide, manganese dioxide, iron oxide, vanadium oxide, cobalt oxide, nickel oxide, nickel hydroxide and mixtures thereof
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
제2항에 있어서,
상기 기공 형성단계는,
수산화포타슘과 상기 나노섬유 그물구조체를 4:1의 질량비율로 혼합하고 아르곤 분위기로 800-900℃에서 고온처리를 하는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극 제조방법.
3. The method of claim 2,
The pore forming step may include:
Mixing the potassium hydroxide and the nanofiber mesh structure in a mass ratio of 4: 1 and subjecting the mixture to a high temperature treatment at 800-900 ° C in an argon atmosphere
Wherein the nanofiber mesh structure is formed on the substrate.
집전체; 및
200nm 내지 400nm의 직경을 가지는 하나 이상의 고분자 나노섬유 및 상기 고분자 나노섬유 간에 형성되며 20nm 내지 50nm의 직경을 가지는 나노그물을 포함하고, 상기 집전체의 적어도 일면에 배치되며 탄화 공정을 거친 고분자 나노섬유 그물구조체
를 포함하고,
상기 나노섬유 그물구조체는 고분자 전구체 용액에 분극 유도물질을 주입 후 전기방사하여 형성한 것으로서, 적어도 일부에 부가되는 활물질을 포함하는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극.
Collecting house; And
At least one polymer nanofiber having a diameter of 200 nm to 400 nm, and a nanofiber formed between the polymer nanofiber and having a diameter of 20 nm to 50 nm, the polymer nanofiber mesh disposed on at least one surface of the current collector, Structure
Lt; / RTI >
The nanofiber mesh structure is formed by injecting a polarization inducing material into a polymer precursor solution and then electrospun, and includes at least a part of an active material
Wherein the nanofiber mesh structure is used.
집전체;
200nm 내지 400nm의 직경을 가지는 하나 이상의 고분자 나노섬유 및 상기 고분자 나노섬유 간에 형성되며 20nm 내지 50nm의 직경을 가지는 나노그물을 포함하고, 상기 집전체의 적어도 일면에 배치되며 탄화 공정을 거친 나노섬유 그물구조체
를 포함하고,
상기 나노섬유 그물구조체는 고분자 전구체 용액에 분극 유도물질을 주입 후 전기방사하여 형성한 것으로서, 적어도 일부에 형성되는 하나 이상의 미세기공을 포함하는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극.
Collecting house;
At least one polymer nanofiber having a diameter of 200 nm to 400 nm and a nanofiber mesh structure formed between the polymer nanofibers and having a diameter of 20 nm to 50 nm and disposed on at least one surface of the current collector,
Lt; / RTI >
The nanofiber mesh structure is formed by injecting a polarization inducing material into a polymer precursor solution and then electrospun, and includes at least one micropores formed at least in part
Wherein the nanofiber mesh structure is used.
삭제delete 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 고분자 전구체 용액은,
강성 부여물질을 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극.
The method according to claim 12 or 13,
In the polymer precursor solution,
Further comprising a rigidifying material
Wherein the nanofiber mesh structure is used.
제15항에 있어서,
상기 강성 부여물질은,
산화 그래핀 분말, 탄소나노튜브, POSS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되는 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극.
16. The method of claim 15,
The stiffening material may be,
At least one selected from the group consisting of graphene oxide powder, carbon nanotubes, POSS, and mixtures thereof
Wherein the nanofiber mesh structure is used.
제16항에 있어서,
상기 POSS가 강성 부여물질로 선택되고,
상기 POSS는 상기 고분자 전구체 용액 100중량%에 있어서 2.5중량% 내지 20중량%인 것
을 특징으로 하는 나노 섬유 그물구조를 활용한 전극.
17. The method of claim 16,
The POSS is selected as the stiffening material,
The POSS may be used in an amount of 2.5 wt% to 20 wt% in 100 wt% of the polymer precursor solution
Wherein the nanofiber mesh structure is used.
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JP2006336173A (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Teijin Techno Products Ltd Composite structure and method for producing the same
KR20100020916A (en) * 2008-08-13 2010-02-23 주식회사 아모그린텍 Electrode material for supercapacitor, electrode for supercapacitor using the electrode material and method for manufacturing the same
KR20110125811A (en) * 2010-05-14 2011-11-22 주식회사 아모그린텍 Fibrous current collector comprising carbon nano fiber, electrode using the same, and method of manufacturing the same

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Materials and Design 139 (2018) 72-80. *

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