KR102227753B1 - Porous carbon monoliths using engineering plastic and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 탄소 모노리스 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 엔지니어링 플라스틱을 이용하여 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법 및 이로부터 제조된 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스에 관한 것이다.The present invention relates to a porous carbon monolith and a method for producing the same, and more specifically, a method for producing a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure using engineering plastics, and a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure prepared therefrom. About.

Description

엔지니어링 플라스틱을 이용한 다공성 탄소 모노리스 및 이의 제조 방법{POROUS CARBON MONOLITHS USING ENGINEERING PLASTIC AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Porous carbon monolith using engineering plastics and its manufacturing method {POROUS CARBON MONOLITHS USING ENGINEERING PLASTIC AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 다공성 탄소 모노리스 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 엔지니어링 플라스틱을 이용하여 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법 및 이로부터 제조된 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스에 관한 것이다.The present invention relates to a porous carbon monolith and a method for producing the same, and more specifically, a method for producing a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure using engineering plastics, and a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure prepared therefrom. About.

다공성 소재는 촉매 또는 흡착제의 지지체로 흔히 사용되는 물질로서, 기공의 크기, 상호연결성 등에 따라 이차전지 등의 에너지 저장 장치 뿐만 아니라, 흡수제 및 수 처리 시스템 등의 환경 분야에 널리 이용된다.The porous material is a material commonly used as a support for a catalyst or adsorbent, and is widely used in environmental fields such as absorbents and water treatment systems, as well as energy storage devices such as secondary batteries, depending on the size of pores and interconnectivity.

상기 다공성 소재로서 그래핀, 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유와 같은 다공성 탄소 소재는 높은 비표면적을 가질 뿐만 아니라, 열적, 화학적 안정성이 우수하고, 전도성, 경제성 등의 이유로 촉매, 기체의 저장 분리 및 에너지의 저장 등 다양한 산업분야에 널리 활용되고 있다.As the porous material, a porous carbon material such as graphene, carbon nanotubes, and carbon nanofibers not only has a high specific surface area, but also has excellent thermal and chemical stability, and is a catalyst for reasons such as conductivity and economy, and energy storage and separation of gases. It is widely used in various industrial fields such as storage of food.

다공성 탄소 소재는 다공성 고분자 소재를 제조한 후, 이를 안정화시키고 탄화하여 제조될 수 있으며, 구체적으로, 상기 다공성 고분자 재료로서 종래 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol), PVA), 피치(pitch), 페놀수지(phenolic resins), 셀룰로오스 유도체 등을 유기용매에 녹인 후, 비용매 상분리법(NIPS) 또는 열유도 상분리법(TIPS) 등의 방법으로 기공을 형성한 후, 전처리, 열 안정화 및 탄화 단계를 거쳐 다공성 탄소 소재를 제조한다.The porous carbon material may be prepared by preparing a porous polymer material, stabilizing it and carbonizing it, and specifically, as the porous polymer material, conventional polyacrylonitrile (PAN), poly(vinyl alcohol) , PVA), pitch, phenolic resins, and cellulose derivatives are dissolved in an organic solvent, and then pores are formed by methods such as non-solvent phase separation (NIPS) or heat-induced phase separation (TIPS). , Pretreatment, heat stabilization, and carbonization to produce a porous carbon material.

그러나 종래 다공성 탄소 소재의 제조방법에 있어서, 상기 열 안정화 단계에서 열에 의한 내부 기공 구조의 손상이 발생할 뿐만 아니라, 제조 에너지 및 시간이 많이 소요되어 대량 생산이 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 상기 PVA 및 pith 등의 고분자 재료를 사용하여 다공성 탄소 소재의 제조 시, 탄화 수율을 향상시키기 위하여 요오드화 및 술폰화 등 추가 전처리 공정이 필요한 단점이 있다.However, in the conventional method of manufacturing a porous carbon material, not only damage to the internal pore structure due to heat occurs in the heat stabilization step, but also a large amount of manufacturing energy and time is required, making it difficult to mass-produce. Moreover, when manufacturing a porous carbon material using polymer materials such as PVA and pith, there is a disadvantage that additional pretreatment processes such as iodination and sulfonation are required to improve the carbonization yield.

또한, 종래 널리 사용되는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)을 이용하여 다공성 탄소 소재를 제조하려는 연구가 시도되고 있으나 제조되는 다공성 엔지니어링 플라스틱 탄소 소재가 막(membrane)의 형태로만 제조될 수 있어, 그 형태와 용도가 분리막에 한정됨에 따라 다양한 분야로의 적용이 어려운 문제점이 있다.In addition, studies are being attempted to manufacture a porous carbon material using conventionally widely used engineering plastics, but the porous engineering plastic carbon material to be manufactured can only be manufactured in the form of a membrane, so its shape and use. As is limited to the separation membrane, there is a problem that it is difficult to apply it to various fields.

한편, 다공성 탄소 모노리스는 내부에 형성되는 기공의 구조 또는 크기에 따라 그 물성이 달라질 수 있으며, 기공은 크기에 따라 마이크로포어(micropore), 메조포어(mesopore) 및 마크로포어(macropore)로 분류된다.Meanwhile, the porous carbon monolith may have different physical properties depending on the structure or size of pores formed therein, and pores are classified into micropores, mesopores, and macropores according to the size.

또한 상기 다공성 탄소 모노리스의 내부 기공은 이온 수송 저항, 전도성 및 확산 거리 등에 영향을 주어, 전극과 전해질 사이에서 인터페이스를 형성하는 전기 이중층에서 전기 에너지를 저장하는 슈퍼커패시터와 같은 에너지 소재에 적용 시 중요한 변수가 된다.In addition, the internal pores of the porous carbon monolith affect ion transport resistance, conductivity, and diffusion distance, so it is an important variable when applied to energy materials such as supercapacitors that store electrical energy in the electric double layer that forms an interface between the electrode and the electrolyte. Becomes.

이에, 엔지니어링 플라스틱을 이용한 모노리스 형태의 다공성 탄소 소재의 개발이 가능하며, 상기 모노리스 내부에 기공을 형성함에 있어서 특정의 기공 구조를 가짐에 따라 성능 및 효율의 극대화를 유도할 수 있는 다공성 탄소 모노리스 제조 기술에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다. 특히, 제조 시 에너지와 시간 소모를 줄여 비용을 절감할 수 있으며 생산성을 극대화할 수 있는 다공성 탄소 모노리스 제조에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, it is possible to develop a monolithic porous carbon material using engineering plastics, and a porous carbon monolith manufacturing technology that can induce maximization of performance and efficiency by having a specific pore structure in forming pores inside the monolith. Research and development is required. In particular, there is a need to develop a porous carbon monolith that can reduce cost and maximize productivity by reducing energy and time consumption during manufacturing.

한국 공개특허공보 제10-2014-0055801호Korean Patent Application Publication No. 10-2014-0055801

본 발명은 엔지니어링 플라스틱을 이용하여 제조되는 계층적 기공 구조의 다공성 탄소 모노리스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 다공성 탄소 모노리스 제조 시 엔지니어링 플라스틱을 사용함으로써 물성 향상을 위한 유해한 첨가제 없이 우수한 기계적 물성을 가질 뿐만 아니라, 저렴한 제조비용으로 대량 생산이 가능한 다공성 탄소 모노리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure manufactured using engineering plastics. More specifically, it is an object to provide a porous carbon monolith capable of mass production at low manufacturing cost as well as having excellent mechanical properties without harmful additives for improving physical properties by using engineering plastics when manufacturing the porous carbon monolith.

또한, 본 발명은 상기 엔지니어링 플라스틱을 냉각, 건조 및 탄화시킴에 따라 모노리스 형태의 다공성 탄소 소재의 제조가 가능하여, 종래 분리막으로만 한정된 엔지니어링 플라스틱 탄소 소재의 적용 분야를 넓히는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is capable of producing a monolithic porous carbon material by cooling, drying, and carbonizing the engineering plastics, thereby expanding the field of application of the engineering plastic carbon material limited to conventional separators.

또한, 기공 구조의 제어가 용이하며 생산성이 극대화된 다공성 탄소 모노리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a porous carbon monolith with easy control of the pore structure and maximization of productivity.

또한, 상기 다공성 탄소 모노리스는 계층적 구조를 나타냄에 따라 종래 다공성 탄소 소재에 비해 향상된 비표면적을 가지며 전기화학적 특성이 우수한 다공성 탄소 모노리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, since the porous carbon monolith has a hierarchical structure, it is an object of the present invention to provide a porous carbon monolith having an improved specific surface area compared to a conventional porous carbon material and excellent electrochemical properties.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 고분자 용액 제조 단계; 상기 고분자 용액을 냉각 및 건조하는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 제조 단계; 및 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 탄화 단계;를 포함하는 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of preparing a polymer solution containing engineering plastics; Manufacturing a porous engineering plastic monolith for cooling and drying the polymer solution; And carbonizing the porous engineering plastic monolith. It provides a method for producing a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리술폰(polysulfone) 및 폴리에테르술폰(polyethersulfone)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the engineering plastic is polyester, polyamide, polyimide, polyetherimide, polysulfone ) And polyethersulfone (polyethersulfone) may be any one or a mixture of two or more selected from.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 냉각은 -200 내지 20℃의 온도에서 1 내지 600 분 수행하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the cooling may be performed at a temperature of -200 to 20° C. for 1 to 600 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 건조는 -100 내지 25℃의 온도에서 1 내지 500 mTorr로 감압하여 1 내지 100 시간 수행하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the drying may be performed for 1 to 100 hours by reducing the pressure to 1 to 500 mTorr at a temperature of -100 to 25°C.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 탄화는 1 내지 20℃/min로 승온하여, 500 내지 3,000℃에서 수행하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the carbonization may be performed at 500 to 3,000°C by heating at 1 to 20°C/min.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 고분자 용액은 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 탄소나노섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 더 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the polymer solution may further include any one or more components selected from carbon nanotubes, graphite, graphene, and carbon nanofibers.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 고분자 용액은 질소계 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the polymer solution may further contain a nitrogen-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 탄화 단계 후에, 활성화 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, after the carbonization step of the porous engineering plastic monolith, an activation step may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 활성화는 1 내지 20℃/min로 승온하여, 200 내지 1,000℃에서 수행하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the activation may be performed at 200 to 1,000°C by raising the temperature at 1 to 20°C/min.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법에 있어서, 상기 고분자 용액은 엔지니어링 플라스틱을 0.1 내지 80 중량% 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention, the polymer solution may contain 0.1 to 80% by weight of engineering plastic.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법으로 제조되는 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스를 제공한다.In addition, the present invention provides a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure manufactured by the above manufacturing method.

본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 BET 표면적이 5 내지 3,000 ㎡/g인 것일 수 있다.The porous carbon monolith having a hierarchical pore structure according to an embodiment of the present invention may have a BET surface area of 5 to 3,000 ㎡/g.

본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 평균직경이 50 nm 초과인 마크로포어 내부에 평균직경이 2 nm 내지 50 nm인 메조포어가 형성되고, 상기 메조포어 내부에 평균직경이 2 nm 미만의 마이크로포어가 형성되어 상호 연결된 계층적 기공 구조를 갖는 것일 수 있다.In the porous carbon monolith having a hierarchical pore structure according to an embodiment of the present invention, mesopores having an average diameter of 2 nm to 50 nm are formed inside macropores having an average diameter of more than 50 nm, and the average diameter inside the mesopores Micropores having a diameter of less than 2 nm may be formed to have a hierarchical pore structure that is interconnected.

또한, 본 발명은 상기의 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스를 전극으로 포함하는 에너지 저장 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an energy storage device including the porous carbon monolith having the above hierarchical pore structure as an electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 이차전지, 연료전지, 커패시터, 슈퍼커패시터 및 태양전지에서 선택되는 것일 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present invention may be selected from a secondary cell, a fuel cell, a capacitor, a supercapacitor, and a solar cell.

또한, 본 발명은 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 고분자 용액 제조 단계; 및 상기 고분자 용액의 냉각 및 건조 단계;를 포함하는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a polymer solution containing engineering plastics; And cooling and drying the polymer solution.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법으로 제조되며, 기공의 평균직경이 1 nm 내지 1,000 μm인 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 제공한다.In addition, the present invention provides a porous engineering plastic monolith having an average pore diameter of 1 nm to 1,000 μm, manufactured by the above manufacturing method.

본 발명은 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 간단한 공정으로 다공성 탄소 모노리스를 제조함에 따라, 종래 탄화 수율을 향상시키기 위한 전처리 공정 및 제조 시간 및 에너지가 많이 소요되는 열안정화 단계의 추가 공정이 필요하지 않으며, 제조비용이 저렴하고 대량생산이 가능한 장점을 가진다.According to the present invention, as a porous carbon monolith is manufactured by a simple process using engineering plastics, there is no need for a pretreatment process and an additional process of the thermal stabilization step that takes a lot of manufacturing time and energy to improve the conventional carbonization yield, and the manufacturing cost It has the advantage of being inexpensive and capable of mass production.

또한 본 발명은 기공 구조의 제어가 용이하며, 탄소 모노리스의 내부 기공이 상호 연결된 계층적 구조를 가지고 있어 향상된 비표면적을 가지며 전도성이 우수할 뿐만 아니라 열적, 기계적 특성이 뛰어나고, 나아가 전기화학적 특성, 촉매 또는 흡착 성능 효율을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the present invention has a hierarchical structure in which the pore structure is easily controlled, the internal pores of the carbon monolith are interconnected, and thus has an improved specific surface area, excellent conductivity, thermal and mechanical properties, and further electrochemical properties, catalysts Or it has the effect of maximizing the adsorption performance efficiency.

또한, 본 발명은 이차전지, 연료전지, 커패시터, 슈퍼커패시터 및 태양빛을 흡수하여 증기를 발생시키는 태양광 증기발전 등의 전극재료, 축전식 탈염 등의 수처리 시스템 및 염료, 방사성 물질 또는 중금속 물질 흡착제와 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.In addition, the present invention is a secondary battery, a fuel cell, a capacitor, a supercapacitor, and an electrode material such as solar steam power generation to generate steam by absorbing sunlight, a water treatment system such as capacitive desalination, and a dye, radioactive material or heavy metal material adsorbent It can be used in various fields such as.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스와 다공성 탄소 모노리스의 육안 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 다공성 탄소 모노리스의 라만 스펙트럼 및 XRD(X-ray diffraction) 패턴 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따라 제조된 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스와 다공성 탄소 모노리스의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라 제조된 다공성 탄소 모노리스의 질소 흡착 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라 제조된 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스와 다공성 탄소 모노리스의 포어 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따라 제조된 다공성 탄소 모노리스의 리튬 이차전지 성능을 나타내는 그래프이다.
1 is a visual photograph of a porous engineering plastic monolith and a porous carbon monolith according to an aspect of the present invention.
2 is a graph showing a Raman spectrum and an X-ray diffraction (XRD) pattern analysis result of a porous carbon monolith according to an embodiment of the present invention.
3 is an SEM photograph of a porous engineering plastic monolith and a porous carbon monolith manufactured according to an aspect of the present invention.
4 is a graph showing nitrogen adsorption characteristics of a porous carbon monolith prepared according to an aspect of the present invention.
5 is a graph showing the pore size distribution of the porous engineering plastic monolith and the porous carbon monolith manufactured according to an aspect of the present invention.
6 is a graph showing the lithium secondary battery performance of a porous carbon monolith manufactured according to an aspect of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples or examples including the accompanying drawings. However, the following specific examples or examples are only one reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The terms used in the description in the present invention are merely for effectively describing specific embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 발명의 일 양태는 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 고분자 용액 제조 단계, 상기 고분자 용액을 냉각 및 건조하는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 제조 단계 및 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 탄화 단계를 포함하는 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is a porous carbon having a hierarchical pore structure including a step of preparing a polymer solution containing engineering plastics, a step of producing a porous engineering plastic monolith for cooling and drying the polymer solution, and a step of carbonizing the porous engineering plastic monolith. It is to provide a method of manufacturing a monolith.

이하, 본 발명에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법을 단계별로 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a porous carbon monolith according to the present invention will be described in more detail step by step.

본 발명의 일 양태에서 고분자 용액을 제조하는 단계는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 형성하기 전 고분자를 용해시키는 단계이며, 상기 고분자로서 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있다.In one aspect of the present invention, the step of preparing the polymer solution is a step of dissolving the polymer before forming the porous engineering plastic monolith, and engineering plastics may be used as the polymer.

상기 엔지니어링 플라스틱으로 구체적으로 예를 들면, 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoro ethylene) 및 폴리에테르케톤(polyetherkeone) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.Specifically for the engineering plastics, for example, polyester, polyamide, polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate (polycarbonate), polyoxymethylene, polybutylene terephthalate, polybenzimidazole, polyphenylene sulfide, polytetrafluoro ethylene, and polyether ketone It may be any one or a mixture of two or more selected from (polyetherkeone) and the like.

본 발명의 일 양태에서, 상기 엔지니어링 플라스틱으로 바람직하게는 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리술폰(polysulfone) 및 폴리에테르술폰(polyethersulfone)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하여 다공성 탄소 모노리스를 제조하는 것일 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱을 포함하는 용액을 사용함에 따라 본 발명의 냉각 및 건조 단계를 통한 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 제조가 용이할 뿐만 아니라, 탄화 단계 이 후, 제조되는 다공성 탄소 모노리스가 현저히 우수한 열적, 기계적 물성과 전기화학적 안정성을 나타내는 효과가 있다.In one aspect of the present invention, the engineering plastics are preferably polyester, polyamide, polyimide, polyetherimide, polysulfone, and polyethersulfone. ) It may be to prepare a porous carbon monolith using any one or a mixture of two or more selected from. As the solution containing the engineering plastic is used, not only it is easy to manufacture the porous engineering plastic monolith through the cooling and drying steps of the present invention, but also the porous carbon monolith produced after the carbonization step has remarkably excellent thermal and mechanical properties. It has the effect of showing electrochemical stability.

상기 엔지니어링 플라스틱은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 그 중량평균분자량은 크게 제한되는 것은 아니나, 10,000 g/mol 내지 500,000 g/mol, 바람직하게는 20,000 내지 300,000g/mol인 것일 수 있다. 상기 범위의 엔지니어링 플라스틱은 목적하는 열적, 기계적 물성의 향상은 물론, 분자 내 탄소 함량이 높아 이 후 탄화 단계의 탄소 전구체로서 우수한 효과를 가진다.If the engineering plastics are commonly used in this field, their weight average molecular weight is not significantly limited, but may be 10,000 g/mol to 500,000 g/mol, preferably 20,000 to 300,000 g/mol. Engineering plastics in the above range not only improve the desired thermal and mechanical properties, but also have an excellent effect as a carbon precursor in the subsequent carbonization step due to a high carbon content in the molecule.

본 발명의 일 양태에서 상기 고분자 용액은 엔지니어링 플라스틱을 0.1 내지 80 중량%, 좋게는 0.5 내지 40 중량%, 더욱 좋게는 1 내지 10 중량%로 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족하는 경우 고분자 모노리스의 제조 효율 측면에서 효과적일 뿐만 아니라, 상기 고분자 모노리스의 기공도 및 기공 크기의 조절이 효과적이므로 바람직하다.In one aspect of the present invention, the polymer solution may contain an engineering plastic in an amount of 0.1 to 80% by weight, preferably 0.5 to 40% by weight, and more preferably 1 to 10% by weight, but is not limited thereto. When the above range is satisfied, not only is it effective in terms of manufacturing efficiency of the polymer monolith, but also it is preferable because it is effective to control the porosity and pore size of the polymer monolith.

고분자 용액의 제조방법으로 예를 들면, 상온 또는 가온하여 준비된 용매에 엔지니어링 플라스틱을 상기 범위가 되도록 첨가하고 교반하여 용해시키는 것일 수 있다.As a method of preparing a polymer solution, for example, engineering plastics may be added to the above range to a solvent prepared at room temperature or heated, followed by stirring to dissolve.

상기 용매로는 엔지니어링 플라스틱을 용해시킬 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들면 에테르계 용매, 알코올계 용매, 방향족 용매, 지환족 용매, 헤테로방향족 용매, 헤테로지환족 용매, 알칸계 용매, 케톤계 용매 및 할로겐화 용매 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.As the solvent, as long as it is capable of dissolving engineering plastics, it may be used without much limitation. For example, an ether solvent, an alcohol solvent, an aromatic solvent, an alicyclic solvent, a heteroaromatic solvent, a heteroalicyclic solvent, an alkane solvent , It may be any one selected from a ketone solvent and a halogenated solvent, or a mixture thereof.

바람직하게는 상기 용매로서 디메틸설폭시드, N,N’-디메틸포름아미드, N,N’-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 및 1,4-디옥산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합용매를 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매를 사용함에 따라 이 후 다공성 고분자 모노리스의 형성 단계에서 고분자 용액의 냉각이 용이하고 상기 고분자 모노리스의 기공도 및 기공 크기의 조절이 효과적이므로 제조 효율을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Preferably, as the solvent, any one or a mixture of two or more selected from dimethyl sulfoxide, N,N'-dimethylformamide, N,N'-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and 1,4-dioxane It may be to use a solvent, but is not limited thereto. As the solvent is used, cooling of the polymer solution is easy in the subsequent step of forming the porous polymer monolith, and since the porosity and pore size of the polymer monolith are effectively controlled, the manufacturing efficiency can be further improved.

본 발명의 일 양태에서 상기 고분자 용액은 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 탄소나노섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 성분을 용매에 투입하여 분산시킨 후 엔지니어링 플라스틱을 용해시켜 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 성분을 포함하여 제조되는 다공성 탄소 모노리스는 탄소 성분의 우수한 결정성이 더욱 향상되고 비표면적 및 전기전도도가 보다 우수하여, 슈퍼커패시터로 활용 시 이온 저장성 및 사이클 안정성을 향상시키는 효과를 나타낸다.In one aspect of the present invention, the polymer solution may further include any one or two or more components selected from carbon nanotubes, graphite, graphene, and carbon nanofibers. Specifically, for example, it may be prepared by dissolving engineering plastics after dispersing the components in a solvent, but is not limited thereto. Porous carbon monoliths prepared including the above components further improve the excellent crystallinity of the carbon component and have better specific surface area and electrical conductivity, and thus exhibit the effect of improving ion storage properties and cycle stability when used as a supercapacitor.

본 발명의 일 양태에서 상기 고분자 용액은 질소계 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 질소계 화합물은 예를 들어, 암모니아, 질산, 우레아류, 아민류, 이민류, 나이트릴류, 피롤류, 다이아졸류, 트라이아졸류, 피리딘류, 다이아진류, 트라이아진류 및 이들의 유도체에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 암모니아, 질산, 우레아, 아민, 디아민, 트리아민, 폴리아민, 메틸아민, 에틸아민, 다이메틸아민, 트리메틸아민, 아닐린, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 피리딘, 피리디아진, 피리미딘, 피라진, 멜라민, 퀴놀린, 페난트롤린, 퓨린, 피롤리딘, 에틸렌이민, 아세토나이트릴, 아크릴로나이트릴 및 벤조나이트릴 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 질소계 화합물을 고분자 용액에 투입 및 교반함에 따라 질소가 도핑된 다공성 탄소 모노리스를 제조할 수 있으며, 상기 질소 도핑된 다공성 탄소 모노리스는 풍부한 전자 구조를 가짐으로써 전기전도도가 현저히 향상될 뿐만 아니라, 슈퍼커패시터 등으로 활용 시 전해질과의 젖음성 및 이온저장능이 우수한 효과를 나타낸다.In one aspect of the present invention, the polymer solution may further contain a nitrogen-based compound. The nitrogen-based compound is, for example, selected from ammonia, nitric acid, urea, amines, imines, nitriles, pyrroles, diazoles, triazoles, pyridines, diazines, triazines, and derivatives thereof. It may be any one or a mixture of two or more. More specifically, ammonia, nitric acid, urea, amine, diamine, triamine, polyamine, methylamine, ethylamine, dimethylamine, trimethylamine, aniline, pyrrole, pyrazole, imidazole, triazole, pyridine, pyridiazine , Pyrimidine, pyrazine, melamine, quinoline, phenanthroline, purine, pyrrolidine, ethyleneimine, acetonitrile, acrylonitrile and benzonitrile may be used, but are not limited thereto. By adding and stirring the nitrogen-based compound into the polymer solution, a nitrogen-doped porous carbon monolith can be prepared, and the nitrogen-doped porous carbon monolith has a rich electronic structure, so that electrical conductivity is remarkably improved, as well as super When used as a capacitor, it exhibits excellent effects in wettability with electrolyte and ion storage ability.

본 발명의 일 양태에서 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 제조하는 단계는 앞서 제조된 고분자 용액을 냉각 및 건조하여 다공성 구조로 제조하는 단계로서, 상기 고분자 용액을 냉각시킨 후 고체화된 용매 결정을 제거함으로써 수행될 수 있다. 이 때 상기 용매 결정은 용매가 얼어 굳어진 고체 상태를 의미한다.In one aspect of the present invention, the step of preparing the porous engineering plastic monolith is a step of cooling and drying the previously prepared polymer solution to form a porous structure, which is performed by cooling the polymer solution and then removing the solidified solvent crystals. I can. In this case, the solvent crystal refers to a solid state in which the solvent is frozen and hardened.

상기 냉각 방법으로 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 액체질소가스를 사용하여 고분자 용액 내 용매 결정을 성장시켜 다공성 구조를 형성시키는 것일 수 있다.Although not limited to the above cooling method, for example, a porous structure may be formed by growing a solvent crystal in a polymer solution using liquid nitrogen gas.

본 발명의 일 양태에서 상기 냉각은 -200 내지 20℃의 온도에서 1 내지 600분, 더욱 좋게는 -200 내지 -40℃에서 5 내지 60 분 실시되는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위에서 냉각을 실시하는 경우, 고분자 용액 내 용매결정이 성장하면서 규칙적인 다공성 구조를 형성하며, 형성된 기공의 크기 또한 매우 균일한 효과가 있다. 이 때 형성되는 다공성 구조는 허니콤 구조, 거미줄 구조 및 격자 구조 등이 얽혀있는 interconnected network 형태일 수 있다. In one aspect of the present invention, the cooling may be performed at a temperature of -200 to 20°C for 1 to 600 minutes, more preferably at -200 to -40°C for 5 to 60 minutes, but is not limited thereto. When cooling is performed in the above range, a regular porous structure is formed as the solvent crystals in the polymer solution grow, and the size of the formed pores is also very uniform. The porous structure formed at this time may be in the form of an interconnected network in which a honeycomb structure, a spider web structure, and a lattice structure are intertwined.

이어서, 건조 공정을 통해 상기 용매 결정을 제거한다.Then, the solvent crystals are removed through a drying process.

본 발명의 일 양태에서 상기 건조는 -100 내지 25℃의 온도에서 1 내지 500 mTorr으로 감압하여 1 내지 100 시간, 더욱 좋게는 -80 내지 -20℃의 온도에서 100 내지 500 mTorr으로 감압하여 24 내지 72 시간 실시되는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위에서 건조를 실시하는 경우, 냉각 시 생성된 용매 결정이 승화되며 계층적 기공 구조를 형성하기에 매우 효과적이며, 형성된 기공 구조는 높은 안정성 및 비표면적을 나타내므로 바람직하다.In one aspect of the present invention, the drying is performed by reducing pressure to 1 to 500 mTorr at a temperature of -100 to 25°C for 1 to 100 hours, more preferably at a temperature of -80 to -20°C to 100 to 500 mTorr to 24 to It may be carried out for 72 hours, but is not limited thereto. In the case of drying in the above range, the solvent crystals generated upon cooling are sublimated and are very effective in forming a hierarchical pore structure, and the formed pore structure is preferable because it exhibits high stability and specific surface area.

상기의 냉각 및 건조를 통해 액상의 고분자 용액을 기체 상태로 바꿈으로써 기액 계면을 없애고 표면장력에 의한 엔지니어링 플라스틱 모노리스 골격의 스트레스를 없애주는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 승화를 통해서 용매를 제거하기 때문에 종래 방법에 비하여 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 다공성 구조가 수축 없이 균일하게 제조될 수 있으며, 이에 따라 형성된 기공이 우수한 안정성을 갖는 효과를 나타낼 수 있다.By converting the liquid polymer solution into a gaseous state through the above cooling and drying, the gas-liquid interface may be removed, and the stress of the engineering plastic monolith skeleton due to surface tension may be removed. Specifically, since the solvent is removed through sublimation, the porous structure of the engineering plastic monolith can be uniformly manufactured without shrinking compared to the conventional method, and the pores formed accordingly can exhibit an effect of having excellent stability.

상기 건조 공정으로서 동결건조법 또는 초임계건조법을 통해 용매 결정을 승화시켜 다공성 구조의 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 제조할 수 있으나, 상기 방법으로 제한되는 것은 아니다.As the drying process, an engineering plastic monolith having a porous structure may be manufactured by sublimating a solvent crystal through a freeze drying method or a supercritical drying method, but the method is not limited thereto.

상기 동결건조법은 공지된 동결건조 방법을 이용하여 수행할 수 있으며, 예를 들어 -40℃로 냉각시키고 감압하여 단계적으로 온도를 향상시키면서 일정 시간씩 유지함으로써 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The freeze-drying method may be performed using a known freeze-drying method, for example, by cooling to -40°C and reducing the pressure to increase the temperature step by step and maintaining the temperature for a certain period of time, but is not limited thereto.

상기 초임계건조법은 오토클레이브 등의 압력용기를 물의 임계조건인 임계압력 217.6 atm 및 임계온도 374.2℃ 이상으로 하고, 온도가 일정한 상태에서 압력을 서서히 개방하여 건조를 하는 방법으로 실행될 수 있다. 상기 동결건조법 또는 초임계건조법을 통해 용매 결정이 제거된 부분은 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 기공이 될 수 있다.The supercritical drying method may be carried out by setting a pressure vessel such as an autoclave to a critical pressure of 217.6 atm and a critical temperature of 374.2° C. or higher, which are critical conditions of water, and drying by gradually opening the pressure while the temperature is constant. The portion from which the solvent crystals are removed through the freeze drying method or the supercritical drying method may become pores of the porous engineering plastic monolith.

본 발명의 냉각 및 건조하여 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 제조하는 단계는 고분자 용액으로부터 형성된 기공이 향상된 비표면적을 가지는 동시에 우수한 안정성을 나타냄으로써, 이 후 탄화 단계를 거쳐 제조되는 다공성 탄소 모노리스의 열적, 기계적 물성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 가진다. 뿐만 아니라, 전기화학적 특성, 촉매 또는 흡착 성능 효율을 극대화할 수 있다.In the step of preparing a porous engineering plastic monolith by cooling and drying of the present invention, the pores formed from the polymer solution have an improved specific surface area and exhibit excellent stability, so that the thermal and mechanical properties of the porous carbon monolith produced through the subsequent carbonization step It has an effect that can significantly improve. In addition, it is possible to maximize the efficiency of electrochemical properties, catalyst or adsorption performance.

본 발명의 일 양태에서 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스는 기공의 평균직경이 1 nm 내지 1,000 μm, 좋게는 2 내지 100 nm 일 수 있다. 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 내부가 상기 범위의 평균직경을 갖는 기공 구조를 포함함에 따라, bio-medical 분야의 조직공학용 스캐폴드(scaffold), 기체 및 액체 분리 공정, molecular sieve의 분자 흡착 등에 활용될 수 있다.In one aspect of the present invention, the porous engineering plastic monolith may have an average pore diameter of 1 nm to 1,000 μm, preferably 2 to 100 nm. As the inside of the porous engineering plastic monolith includes a pore structure having an average diameter within the above range, it can be used for tissue engineering scaffolds in the bio-medical field, gas and liquid separation processes, molecular sieve adsorption, and the like.

특히, 종래 엔지니어링 플라스틱의 경우 막의 형태로만 제조가 가능하여 적용 분야에 한계에 있는 반면 본 발명의 고분자 용액 제조 단계와 냉각 및 건조 단계의 조합을 통해 제조되는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스는 분리막 분야뿐만 아니라 다양한 분야에 적용할 수 있는 장점을 가진다.In particular, in the case of conventional engineering plastics, which can only be manufactured in the form of a membrane, there is a limitation in the field of application, whereas the porous engineering plastic monolith manufactured through a combination of the polymer solution manufacturing step and the cooling and drying steps of the present invention is not only in the field of separators It has an advantage that can be applied to.

이어서, 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 탄화시키는 단계를 통해 다공성 탄소 모노리스를 제조한다. 상기 탄화 단계는 불활성 기체 분위기 하에서 실시하며, 불활성 기체로는 크게 제한되는 것은 아니나, 질소, 헬륨, 아르곤, 네온 및 제논 중에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다.Subsequently, a porous carbon monolith is prepared by carbonizing the porous engineering plastic monolith. The carbonization step is carried out under an inert gas atmosphere, and the inert gas is not limited thereto, but any one selected from nitrogen, helium, argon, neon, and xenon may be mentioned.

본 발명의 일 양태에서 상기 탄화는 다공성 탄소 모노리스를 탄화할 수 있는 온도 범위라면 크게 제한되지 않지만, 500 내지 3,000 ℃, 좋게는 600 내지 1,200℃, 더욱 좋게는 800 내지 1,000℃에서 실시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In one aspect of the present invention, the carbonization is not limited as long as the temperature range at which the porous carbon monolith can be carbonized, but may be carried out at 500 to 3,000 °C, preferably 600 to 1,200 °C, more preferably 800 to 1,000 °C. It is not limited.

또한, 제조되는 다공성 탄소 모노리스의 구조 안정성 측면에서 승온 속도를 조절하는 것이 좋다. 이때, 승온 속도는 분당 1 내지 20℃, 더욱 좋게는 분당 5 내지 10℃의 범위로 조절할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 탄화 조건은 다공성 고분자 모노리스의 물성 저하 없이 균일하게 탄화시킬 수 있어 효과적이다.In addition, it is good to control the temperature increase rate in terms of structural stability of the porous carbon monolith to be produced. In this case, the temperature increase rate may be adjusted in the range of 1 to 20°C per minute, more preferably 5 to 10°C per minute, but is not limited thereto. Carbonization conditions in the above range are effective because the porous polymer monolith can be uniformly carbonized without deterioration in physical properties.

본 발명의 일 양태에서 상기 탄화 단계 이 후에, 다공성 탄소 모노리스의 활성화 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 활성화는 다공성 탄소 모노리스를 물리적 또는 화학적 방법으로 활성화 및 열처리시키는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, after the carbonization step, the step of activating the porous carbon monolith may be further included, and the activation may be activating and heat-treating the porous carbon monolith by a physical or chemical method.

본 발명이 일 양태에서 상기 활성화는 1 내지 20℃/min로 승온하여 200 내지 1,000℃, 좋게는 2 내지 10℃/min로 승온하여 500 내지 800℃에서 열처리하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one aspect of the present invention, the activation may be heat-treated at 500 to 800° C. by raising the temperature to 1 to 20° C./min and heating to 200 to 1,000° C., preferably 2 to 10° C./min, but is not limited thereto. .

상기 활성화 방법으로 예를 들면, 수증기 또는 이산화탄소 분위기에서 다공성 탄소 모노리스를 상기 범위에서 열처리하는 것일 수 있으며, 또는 다공성 탄소 모노리스를 강염기 수용액에 침지시켜 1 내지 6 시간 교반한 후, 이를 건조하여 상기 범위에서 열처리하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the activation method, for example, the porous carbon monolith may be heat-treated in the above range in a steam or carbon dioxide atmosphere, or the porous carbon monolith is immersed in a strong base aqueous solution and stirred for 1 to 6 hours, and then dried and in the above range. Heat treatment may be performed, but is not limited thereto.

탄화 단계 후에 상기의 활성화 단계를 더 포함함에 따라, 제조되는 다공성 탄소 모노리스 내부 기공 구조의 안정성이 보다 향상되며, 동시에 비표면적이 현저히 상승한다. 이에 따라, 다공성 탄소 모노리스를 슈퍼커패시터로 활용 시 고용량화 및 고효율 등 우수한 전기화학적 특성을 구현할 수 있어 효과적이다.As the activation step is further included after the carbonization step, the stability of the pore structure inside the porous carbon monolith to be produced is further improved, and at the same time, the specific surface area is remarkably increased. Accordingly, when the porous carbon monolith is used as a supercapacitor, it is effective to realize excellent electrochemical properties such as high capacity and high efficiency.

즉, 본 발명의 고분자 용액 제조 단계, 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 제조 단계 및 탄화 단계의 조합을 통해, 종래 다공성 탄소 모노리스 제조 방법에 비하여 비교적 간단한 공정으로 계층적 기공구조를 갖는 탄소 모노리스의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 제조비용이 저렴하고 대량생산이 가능한 장점이 있다.That is, through the combination of the polymer solution manufacturing step, the porous engineering plastic monolith manufacturing step, and the carbonization step of the present invention, it is possible to manufacture a carbon monolith having a hierarchical pore structure in a relatively simple process compared to the conventional porous carbon monolith manufacturing method. In addition, manufacturing costs are low and mass production is possible.

나아가, 다공성 탄소 모노리스 내부가 계층적 기공 구조를 가짐에 따라 비표면적이 현저히 향상되고 구조 안정성이 탁월한 효과가 있다. 이로 인해 열적, 기계적 특성이 보다 향상되고, 전기화학적 특성 및 촉매 또는 흡착 효율에서 탁월한 성능을 구현할 수 있다.Furthermore, as the inside of the porous carbon monolith has a hierarchical pore structure, the specific surface area is remarkably improved and the structure stability is excellent. Due to this, thermal and mechanical properties are further improved, and excellent performance in electrochemical properties and catalyst or adsorption efficiency can be realized.

또한, 본 발명에 따른 다공성 탄소 모노리스는 마이크로포어, 메조포어 및 메크로포어의 조합을 포함하여, 상기 마이크로포어는 전기적 이중층을, 메조포어는 이온 수송 경로를, 메크로포어는 확산 거리를 줄이는 이온 완충 기능을 함으로써 전기화학적 특성의 상승효과를 구현할 수 있다.In addition, the porous carbon monolith according to the present invention includes a combination of micropores, mesopores, and macropores, wherein the micropores have an electrical double layer, mesopores have an ion transport path, and macropores have an ion buffering function that reduces the diffusion distance. By doing this, it is possible to realize a synergistic effect of the electrochemical properties.

또한, 상기 구조를 가지는 탄소 소재는 종래 까다로운 제조공정을 통해 제조되며 생산성이 낮고 공정 중에 구조가 쉽게 손상되며 수율이 현저히 낮은 문제점이 있었으나, 본 발명에 따른 다공성 탄소 모노리스의 제조방법은 이러한 문제점을 해결하고, 높은 수율과 우수한 생산성을 가진다.In addition, the carbon material having the above structure is manufactured through a conventional difficult manufacturing process, has low productivity, has a problem that the structure is easily damaged during the process, and the yield is remarkably low, but the method of manufacturing a porous carbon monolith according to the present invention solves this problem. And has a high yield and excellent productivity.

본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스를 제공한다.The present invention provides a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure manufactured by the above-described manufacturing method.

본 발명의 일 양태에서 상기 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 BET 표면적이 5 내지 3,000 ㎡/g, 좋게는 110 내지 3,000 ㎡/g, 더욱 좋게는 600 내지 3,000 ㎡/g인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one aspect of the present invention, the porous carbon monolith having a hierarchical pore structure may have a BET surface area of 5 to 3,000 ㎡/g, preferably 110 to 3,000 ㎡/g, more preferably 600 to 3,000 ㎡/g, It is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에서 상기 계층적 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 평균직경이 50 nm 초과인 메크로포어 내부에 평균직경이 2 nm 내지 50 nm인 메조포어가 형성되고, 상기 메조포어 내부에 평균직경이 2 nm 미만의 마이크로포어가 형성되어 상호 연결된 계층적 기공구조를 갖는 특징이 있다. 다공성 탄소 모노리스 내부에 상기와 같은 평균직경을 갖는 기공이 계층적 구조를 이루며 형성됨에 따라, 이차전지 및 커패시터 등의 탄소 전극 재료로서 활용이 가능하며, 이온의 흡/탈착, 수송 및 확산 등에 용이한 장점을 가진다.In one aspect of the present invention, in the porous carbon monolith having a hierarchical structure, mesopores having an average diameter of 2 nm to 50 nm are formed inside the macropores having an average diameter of more than 50 nm, and the average diameter inside the mesopores is Micropores of less than 2 nm are formed to have a hierarchical pore structure that is interconnected. As pores having an average diameter as described above are formed in a hierarchical structure inside the porous carbon monolith, it can be used as a carbon electrode material such as secondary batteries and capacitors, and is easy to absorb/desorb, transport and diffuse ions. It has an advantage.

상기 범위의 BET 표면적 및 평균직경을 나타내는 계층적 기공 구조를 가지는 다공성 탄소 모노리스는 전기적 이중층, 이온 수송 경로 및 이온 완충 기능의 상승효과가 우수하여 에너지 소자에 적용되는 것은 물론, 에너지, 환경, 전기전자 등 다양한 산업 분야에 활용가치가 높은 장점을 가진다.Porous carbon monoliths having a hierarchical pore structure representing the BET surface area and average diameter within the above range have excellent synergistic effects in the electrical double layer, ion transport pathway and ion buffering function, so that they are not only applied to energy devices, but also energy, environment, and electrical electronics. It has the advantage of high application value in various industrial fields such as.

본 발명은 상기의 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스를 전극으로 포함하는 에너지 저장 장치를 제공한다.The present invention provides an energy storage device comprising the porous carbon monolith having the above hierarchical pore structure as an electrode.

구체적으로, 본 발명에 따른 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 엔지니어링 플라스틱을 포함함에 따라 우수한 기계적 물성을 가질 뿐 아니라 전기 화학적 특성 또한 우수하여, 이차전지, 연료전지, 커패시터, 슈퍼커패시터 및 태양전지 등의 에너지 저장 장치의 전극으로 활용될 수 있다.Specifically, the porous carbon monolith having a hierarchical pore structure according to the present invention not only has excellent mechanical properties, but also excellent electrochemical properties, as it includes engineering plastics, and thus secondary cells, fuel cells, capacitors, supercapacitors, and solar cells It can be used as an electrode of an energy storage device such as.

본 발명의 일 양태에서, 상술한 제조방법으로 제조되는 계층적 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스를 전극으로 포함하는 리튬 이차전지는 0.005 내지 2 V에서 최대 충전용량이 200 mAh/g 이상이고, 쿨롱효율이 90% 이상, 더욱 좋게는 쿨롱효율이 95% 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위의 충전용량 및 쿨롱효율을 갖는 리튬 이차전지는 우수한 이온 저장성 및 높은 에너지 밀도를 유지하는 등 탁월한 전기화학적 특성을 구현할 수 있다.In one aspect of the present invention, a lithium secondary battery comprising a porous carbon monolith having a hierarchical structure manufactured by the above-described manufacturing method as an electrode has a maximum charging capacity of 200 mAh/g or more at 0.005 to 2 V, and a Coulomb efficiency. The Coulomb efficiency may be 90% or more, more preferably 95% or more, but is not limited thereto. A lithium secondary battery having a charging capacity and a Coulomb efficiency in the above range can implement excellent electrochemical properties, such as maintaining excellent ion storage properties and high energy density.

또한, 본 발명에 따른 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스는 축전식 탈염장치를 포함하는 수처리 장치의 전극 활물질로 활용될 수 있으며, 촉매 또는 방사성 및 중금속 물질 흡착제로도 활용될 수 있다.In addition, the porous carbon monolith having a hierarchical pore structure according to the present invention may be used as an electrode active material of a water treatment device including a capacitive desalination device, and may also be used as a catalyst or adsorbent for radioactive and heavy metal materials.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are only one example for describing the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples.

[실시예 1][Example 1]

70℃의 1,4-디옥산(대정화금)에 폴리에테르이미드(ULTEM 1000, SABIC, 30,000 - 50,000 g/mol)를 3.8 중량%로 첨가하고 300 분간 교반하여 고분자 용액을 제조하였다. 이후, 액체질소를 사용하여 상기 용액을 -40℃로 10 분간 냉각시킨 후 동결건조기를 사용하여 -90℃에서 5 mTorr까지 감압하여 72 시간 동안 유지하여 건조된 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 형성하였으며, 이를 도 1a에 도시하였다.Polyetherimide (ULTEM 1000, SABIC, 30,000-50,000 g/mol) was added in an amount of 3.8% by weight to 1,4-dioxane (Daejeonghwa Geum) at 70° C. and stirred for 300 minutes to prepare a polymer solution. Thereafter, the solution was cooled to -40°C for 10 minutes using liquid nitrogen, and then reduced to 5 mTorr at -90°C using a freeze dryer and maintained for 72 hours to form a dried porous engineering plastic monolith. It is shown in 1a.

다음으로 tubular furnace(율산)을 사용하여 질소 분위기에서 5℃/min로 승온하여 1,000℃에서 1 시간 동안 탄화를 수행하여 다공성 탄소 모노리스를 제조하였으며, 이를 도 1b에 도시하였다.Next, using a tubular furnace (Yulsan), the temperature was raised to 5°C/min in a nitrogen atmosphere and carbonization was performed at 1,000°C for 1 hour to prepare a porous carbon monolith, which is shown in FIG. 1B.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1에서 탄화온도를 800℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the carbonization temperature in Example 1 was changed to 800°C.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1에서 폴리이미드(Matrimid 5218, Huntsman, 80,000 g/mol)으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polyimide (Matrimid 5218, Huntsman, 80,000 g/mol) was changed.

[실시예 4][Example 4]

실시예 1에서 제조된 다공성 탄소 모노리스를 4 M의 KOH 수용액에 침지시킨 후, 25℃에서 2 시간 동안 교반하였다. 이어서, 80℃의 오븐에서 12 시간 동안 완전 건조한 후, 5℃/min로 승온하여 600℃에서 1 시간 동안 유지하여 활성화된 다공성 탄소 모노리스를 얻었다.After immersing the porous carbon monolith prepared in Example 1 in a 4 M aqueous KOH solution, the mixture was stirred at 25° C. for 2 hours. Subsequently, after complete drying in an oven at 80° C. for 12 hours, the temperature was raised to 5° C./min and maintained at 600° C. for 1 hour to obtain an activated porous carbon monolith.

[실시예 5][Example 5]

실시예 1에서 제조된 다공성 탄소 모노리스를 4 M의 KOH 수용액에 침지시킨 후, 25℃에서 2 시간 동안 교반하고 80℃의 오븐에서 12 시간 동안 완전 건조한 후, 5℃/min로 승온하여 700℃에서 1 시간 동안 유지하여 활성화된 다공성 탄소 모노리스를 얻었다.After immersing the porous carbon monolith prepared in Example 1 in a 4 M aqueous KOH solution, stirred at 25° C. for 2 hours, completely dried in an oven at 80° C. for 12 hours, and heated to 5° C./min at 700° C. Maintained for 1 hour to obtain an activated porous carbon monolith.

[실시예 6][Example 6]

실시예 1에서 제조된 다공성 탄소 모노리스를 4 M의 KOH 수용액에 침지시킨 후, 25℃에서 2 시간 동안 교반하고 80℃의 오븐에서 12 시간 동안 완전 건조한 후, 5℃/min로 승온하여 800℃에서 1 시간 동안 유지하여 활성화된 다공성 탄소 모노리스를 얻었다.After immersing the porous carbon monolith prepared in Example 1 in a 4 M aqueous KOH solution, stirred at 25° C. for 2 hours, completely dried in an oven at 80° C. for 12 hours, and heated to 5° C./min at 800° C. Maintained for 1 hour to obtain an activated porous carbon monolith.

[비교예 1][Comparative Example 1]

70℃의 1,4-디옥산(대정화금)에 폴리에테르이미드(ULTEM 1000, SABIC, 30,000 - 50,000 g/mol)를 3.8 중량%로 첨가하고 300 분간 교반하여 고분자 용액을 제조하였다. 이어서, 아세톤을 투입하여 비용매 상전이법으로 고상화를 실시한 후, 이를 25℃ 증류수에 침지 및 교반하고 80℃ 오븐에서 건조하여 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스를 형성하였다.Polyetherimide (ULTEM 1000, SABIC, 30,000-50,000 g/mol) was added in an amount of 3.8% by weight to 1,4-dioxane (Daejeonghwa Geum) at 70° C. and stirred for 300 minutes to prepare a polymer solution. Subsequently, acetone was added to perform solidification by a non-solvent phase transfer method, and then immersed and stirred in distilled water at 25° C. and dried in an oven at 80° C. to form a porous engineering plastic monolith.

다음으로 tubular furnace(율산)을 사용하여 질소 분위기에서 5℃/min로 승온하여 1,000℃에서 1 시간 동안 탄화를 수행하여 다공성 탄소 모노리스를 제조하였다.Next, using a tubular furnace (Yulsan), the temperature was raised to 5°C/min in a nitrogen atmosphere, and carbonization was performed at 1,000°C for 1 hour to prepare a porous carbon monolith.

(평가)(evaluation)

도 2는 실시예 1로부터 제조된 다공성 탄소 모노리스의 라만(LabRam ARAMIS, Horiba Jobin-Yvon, France) 스펙트럼 및 XRD(X-ray diffraction, D8 Discover, Bruker, USA) 패턴 분석 결과를 도시한 것이며, 이를 통해 제조한 다공성 탄소는 유사흑연 구조를 가지는 비정질 탄소인 것을 확인하였다.Figure 2 shows the Raman (LabRam ARAMIS, Horiba Jobin-Yvon, France) spectrum and XRD (X-ray diffraction, D8 Discover, Bruker, USA) pattern analysis results of the porous carbon monolith prepared from Example 1, which It was confirmed that the porous carbon prepared through was an amorphous carbon having a pseudographite structure.

또한, 도 3a는 실시예 1로부터 제조된 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 FE-SEM(Sirion, FEI, Netherlands) 사진이며, 이를 통해 결정 성장에 따른 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 다공성 구조를 확인하였다. 또한, 도 3b는 탄화 후 다공성 탄소 모노리스의 FE-SEM 사진으로, 탄소 모노리스의 기공이 상호 연결된 계층적 구조를 가지는 것을 확인하였다.In addition, FIG. 3A is an FE-SEM (Sirion, FEI, Netherlands) photograph of the porous engineering plastic monolith prepared from Example 1, and through this, the porous structure of the engineering plastic monolith according to crystal growth was confirmed. In addition, FIG. 3B is an FE-SEM photograph of the porous carbon monolith after carbonization, and it was confirmed that the pores of the carbon monolith have a hierarchical structure in which the pores of the carbon monolith are interconnected.

(1) 흡착 특성(1) adsorption properties

실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제조된 다공성 탄소 모노리스에 대하여, 각각 423 K에서 20 μTorr까지 12 시간 동안 탈 가스 시킨 후 77 K에서 Nano POROSITY-XQ 흡착 분석기(미래에스아이)를 이용하여 질소(N2) 흡착-탈착 시험을 하였다. 이때 흡착된 질소기체 분자의 부피와 Brunauer-Emmett-Teller(BET)식을 이용하여 표면적(SBET)을 측정하였으며, 전체 포어 부피(VTOTAL)는 0.99 상대 압력 하에서 흡수된 가스양으로부터 측정하였고, 포어 평균 직경(Average pore diameter)은 Barrett-Joyner-Halenda (B-J-H)법을 이용하여 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이를 통해 실시예 1 내지 6은 탄소 모노리스 내부에 평균직경이 2 nm 내지 50 nm인 메조포어가 형성되고, 상기 메조포어 내부에 평균직경이 2 nm 미만의 마이크로포어가 형성되어 상호 연결된 계층적 기공구조를 가지는 것을 확인하였다.For the porous carbon monoliths prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, respectively, after degassing from 423 K to 20 μTorr for 12 hours, nitrogen using a Nano POROSITY-XQ adsorption analyzer (Mirae SI) at 77 K. (N 2 ) Adsorption-desorption test was performed. At this time, the volume of adsorbed nitrogen gas molecules and the surface area (S BET ) were measured using the Brunauer-Emmett-Teller (BET) equation, and the total pore volume (V TOTAL ) was measured from the amount of gas absorbed under 0.99 relative pressure. Average pore diameter was measured using the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method, and the results are shown in Table 1. Through this, in Examples 1 to 6, mesopores having an average diameter of 2 nm to 50 nm are formed inside the carbon monolith, and micropores having an average diameter of less than 2 nm are formed inside the mesopores to form a hierarchical pore structure that is interconnected. It was confirmed to have.

SBET (㎡/g)S BET (㎡/g) VTOTAL (㎤/g)V TOTAL (cm 3 /g) Average pore diameter(nm)Average pore diameter(nm) 실시예 1 Example 1 181.3181.3 41.6241.62 3.4263.426 실시예 2Example 2 168.3168.3 35.935.9 3.1693.169 실시예 3Example 3 150.7150.7 33.533.5 3.2643.264 실시예 4Example 4 698.7698.7 123.6123.6 3.7523.752 실시예 5Example 5 750.9750.9 156.7156.7 3.3343.334 실시예 6Example 6 859.3859.3 210.6210.6 3.7623.762 비교예 1Comparative Example 1 108.7108.7 18.918.9 3.5203.520

도 4는 실시예 1에서 제조된 다공성 탄소 모노리스에 대하여 질소(N2) 흡착-탈착 시험으로 분석한 흡착 등온선을 나타낸 것으로, 우수한 흡착 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 4 shows adsorption isotherms analyzed by nitrogen (N 2 ) adsorption-desorption test for the porous carbon monolith prepared in Example 1, and it was confirmed that excellent adsorption performance was shown.

도 5는 실시예 1에서 제조된 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 및 다공성 탄소 모노리스의 포어 크기 분포(pore size distribution, PSD)를 Barrett-Joyner-Halenda(B-J-H)법을 사용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다. 5 shows the results of measuring the pore size distribution (PSD) of the porous engineering plastic monolith and the porous carbon monolith prepared in Example 1 using the Barrett-Joyner-Halenda (B-J-H) method.

(2) 전기화학적 특성(2) electrochemical properties

전극 및 리튬이온 이차전지 셀 제조Electrode and lithium ion secondary battery cell manufacturing

리튬 이온 배터리의 성능 테스트를 위하여 코인형태의 반쪽셀(coin-type half-cell)을 구성하였으며, 리튬 메탈을 레퍼런스(Reference) 전극 및 카운터(counter) 전극으로 사용하였다. 또한, 증착시킬 막을 연결하는 전극으로서 다음과 같이 제조하였다. 활물질로서 실시예 1 및 비교예 1에 따른 다공성 탄소 모노리스를 각각 아게이트 몰타(agate moltar)로 분쇄(325 mesh)하였다. 활물질과 바인더인 PVDF(polyvinylidene fluoride)를 9:1 중량비로 혼합하고 NMP (n-methyl-2-pyrrolidone) 용매에 투입하여 슬러리를 만든 후, 구리 호일(Cu foil)에 도포하여 집전체 전극을 제작하였다. 상기 전극은 사용하기 전에 110 ℃에서 2시간 동안 건조한 후에 사용하였고, 0.8 cm의 원형 형태의 전극으로 사용하였다. 전해질은 1M LiPF6-EC/EMC(EC:ethylene carbonate, EMC:ethyl methyl carbonate, EC : EMC = 3 : 7 부피%)을 사용하였다.To test the performance of the lithium ion battery, a coin-type half-cell was constructed, and lithium metal was used as a reference electrode and a counter electrode. In addition, as an electrode connecting the film to be deposited, it was prepared as follows. As an active material, the porous carbon monoliths according to Example 1 and Comparative Example 1 were pulverized (325 mesh) with agate moltar, respectively. The active material and the binder PVDF (polyvinylidene fluoride) are mixed at a weight ratio of 9:1 and added to an NMP (n-methyl-2-pyrrolidone) solvent to make a slurry, and then coated on a copper foil to make a current collector electrode. I did. The electrode was used after drying at 110° C. for 2 hours before use, and was used as a 0.8 cm circular electrode. The electrolyte was 1M LiPF 6 -EC/EMC (EC: ethylene carbonate, EMC: ethyl methyl carbonate, EC: EMC = 3: 7% by volume).

충-방전 곡선(charge-discharge curve)을 이용하여 상기 제조한 전극에 대해서 전기화학적 특성을 평가하였다. 충-방전 테스트는 0.005~2 V 전압 범위 내에서 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15 C로 충-방전 속도를 조절하여 C-rate 평가를 실시하였으며, 그 결과를 표 2 및 도 6에 나타내었다.Electrochemical properties of the prepared electrode were evaluated using a charge-discharge curve. In the charge-discharge test, C-rate evaluation was conducted by adjusting the charge-discharge rate to 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15 C within the voltage range of 0.005 to 2 V, and the results are shown in Table 2 and Fig. It is shown in 6.

구분division 초기 충-방전 곡선Initial charge-discharge curve C-rate 평가C-rate evaluation 충전용량
(mAh/g)
Charging capacity
(mAh/g)
방전용량
(mAh/g)
Discharge capacity
(mAh/g)
쿨롱효율
(%)
Coulomb efficiency
(%)
방전 용량 (1C)
(mAh/g)
Discharge capacity (1C)
(mAh/g)
방전 용량 (2C)
(mAh/g)
Discharge capacity (2C)
(mAh/g)
실시예 1Example 1 213.2213.2 206206 96.696.6 204.3204.3 201.8201.8 비교예 1Comparative Example 1 120.7120.7 111.3111.3 82.282.2 115.8115.8 113.6113.6

상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 다공성 탄소 모노리스를 이차전지용 활물질 소재로 활용함에 있어서 공정상의 에너지 및 시간을 획기적으로 절감시킬 수 있음에도 우수한 리튬이온의 저장능력 및 충방전 효율을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.As can be seen from Table 2, when using the porous carbon monolith of Example 1 as an active material for a secondary battery, it is possible to realize excellent lithium ion storage capacity and charge/discharge efficiency even though the energy and time in the process can be drastically reduced. Was able to confirm.

이를 통해, 본 발명에 따른 다공성 탄소 모노리스가 계층적 기공 구조 및 높은 비표면적을 가짐으로써 우수한 전기화학적 특성을 구현할 수 있음을 확인하였다.Through this, it was confirmed that the porous carbon monolith according to the present invention can implement excellent electrochemical properties by having a hierarchical pore structure and a high specific surface area.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 정하는 것이 아니다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described above, it is clear that various changes, modifications, and equivalents can be used in the present invention, and the same can be applied by appropriately modifying the above embodiment. Therefore, the above description does not define the scope of the present invention determined by the limits of the following claims.

Claims (17)

폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰을 용해시켜 고분자 용액 제조 단계; 상기 고분자 용액을 냉각시키고, 이후 -100 내지 25℃의 온도에서 1 내지 500 mTorr로 감압 건조 하는 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스 제조 단계; 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 모노리스의 탄화 단계; 및 KOH 수용액에 1시간 내지 6시간 동안 교반하고 건조한 후, 1 내지 20℃/min으로 승온시켜, 200 내지 1,000℃ 온도에서 활성화하는 단계;를 포함하는 것인 계층적 기공 구조를 갖는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.Preparing a polymer solution by dissolving polyester, polyamide, polyimide, polyetherimide, polysulfone or polyethersulfone; Cooling the polymer solution, and then drying the porous engineering plastic monolith under reduced pressure at 1 to 500 mTorr at a temperature of -100 to 25°C; Carbonization of the porous engineering plastic monolith; And stirring the KOH aqueous solution for 1 hour to 6 hours, drying, and then heating at 1 to 20° C./min to activate at a temperature of 200 to 1,000° C.; of a porous carbon monolith having a hierarchical pore structure comprising Manufacturing method. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 냉각은 -200 내지 20℃의 온도에서 1 내지 600분 수행하는 것인 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The cooling is performed for 1 to 600 minutes at a temperature of -200 to 20 ℃ method for producing a porous carbon monolith.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 탄화는 1 내지 20℃/min로 승온하여, 500 내지 3,000℃에서 수행하는 것인 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The carbonization is a method of producing a porous carbon monolith that is carried out at 500 to 3,000°C by raising the temperature to 1 to 20°C/min.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 용액은 탄소나노튜브, 그라파이트, 그래핀 및 탄소나노섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 더 포함하는 것인 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer solution is a method for producing a porous carbon monolith further comprising any one or two or more components selected from carbon nanotubes, graphite, graphene, and carbon nanofibers.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 용액은 질소계 화합물을 더 포함하는 것인 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing a porous carbon monolith wherein the polymer solution further comprises a nitrogen-based compound.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 활성화는 1 내지 20℃/min로 승온하여, 200 내지 1,000℃에서 수행하는 것인 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The activation is 1 to 20 ℃ / min by raising the temperature, 200 to 1,000 ℃ method for producing a porous carbon monolith to be carried out.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 용액은 엔지니어링 플라스틱을 0.1 내지 80 중량% 포함하는 다공성 탄소 모노리스의 제조방법.
The method of claim 1,
The polymer solution is a method of manufacturing a porous carbon monolith containing 0.1 to 80% by weight of engineering plastics.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Pin Hao 외 9인, Nanoscale, 6권, 12120-12129쪽(2014.07.29.)*
Yijie Hu 외 6인, RSC Adv., 6권, 15788-15795쪽(2016.02.01.)*
Youfang Zhang 외 4인, RSC Adv., 5권, 1301-1308쪽(2014.11.26.)*
Zhenchao Qian 외 6인, J. Mater. Chem. A, 6권, 828-832쪽(2017.12.14.)*

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