KR20100055766A - 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노튜브 전극 - Google Patents

다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노튜브 전극 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염료감응형 태양전지의 상대전극 및 전기화학 전극에 이용되는 탄소나노튜브 막의 형상을 다공성으로 형성시킴으로써 탄소나노튜브 막의 전기전도 이방성을 감소시켜 외부로 연결되는 전극 혹은 기판과 전기화학 반응이 발생하는 표면부 사이의 전하 이동의 방해를 최소화 하고 탄소나노튜브 전극과 전해질의 반응 면적을 최대화하여 에너지 변환효율을 향상시킬 수 있는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노튜브 전극에 관한 것이다. 이는 탄소나노튜브와 바인더 혼합입자가 포함된 페이스트를 도포하거나, 탄소나노튜브 분산액에 액상의 마이크로 에멀젼, 기포 혹은 제거 가능한 입자를 혼합하고 도포하여, 기포, 입자를 제거함으로써 다공성 탄소나노튜브 전극을 제조할 수 있다. 이에 의해 다공성 탄소나노튜브 전극은 연속막 형상의 탄소나노튜브 전극에 비하여 반응저항이 작고 반응양이 증가하여 염료감응형 태양전지를 포함한 전기화학 에너지 변환 장치에서 에너지 변환 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
다공성 탄소나노튜브 전극 염료감응형 태양전지 상대전극

Description

다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노튜브 전극{manufacturing method of porous CNT electrode and the porous CNT electrode}
본 발명은 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 그 탄소나노튜브 전극에 관한 것으로서, 특히 탄소나노튜브 막의 형상을 다공성으로 형성시킴으로써 탄소나노튜브 막의 전기전도 이방성을 감소시키고 비표면적을 증가시켜 에너지 변환효율을 향상시킬 수 있는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 탄소나노튜브 전극에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소나노튜브는 금속에 버금가는 전기전도도를 가지고 있으며, 비표면적이 높고 화학적 기계적으로 안정하며, 전기화학 반응용 전극으로 사용되는 경우 촉매 역할을 수행하기 때문에 염료감응형 태양전지의 상대전극으로 기존에 사용되던 고가의 백금 전극을 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또한 기타 전지, 슈퍼캐패서터 등에 이용되는 전기화학 전극으로 활용이 가능하다.
상기 염료감응형 태양전지의 경우를 고려하면, 염료감응형 태양전지는 태양광을 이용하여 전자가 여기되는 염료가 여기된 전자를 흡수하여 전극으로 이동시키 는 투명한 다공성 n형 반도체 산화물막 표면에 흡착되어 있으며, 전해질 층에서 여기된 전자를 n형 반도체 산화물 층으로 흡수당한 염료에 전자를 산화환원 반응으로 공급해주는 이온이 상대전극에서 전극반응을 통해 환원되어 계속적으로 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.
이때 상대전극은 촉매 특성을 유지하며 전기전도도가 높아 전해질 내 이온의 환원 반응 속도를 높이고 전자의 전달에 있어서 손실을 최소한으로 유지하는 것이 중요하다. 이러한 요구사항에 부합되는 소재로 종래에는 백금이나 팔라듐과 같은 귀금속이 사용되고 있으나, 고가이거나 매장량에 한계가 있으며, 장시간 사용시 강한 산성의 전해질 내에서 화학적 안정성에 의문이 제기되고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 비교적 가격이 저렴하고 전해질 내에서 화학적 안정성이 우수한 탄소나노튜브를 상대전극으로 활용하는 기술이 개발되었다. 탄소나노튜브 상대전극은 탄소나노튜브를 고분자 바인더와 혼합하여 제조된 페이스트(paste)를 스크린 프린팅 및 스프레이 공정을 이용하여 기판에 도포하는 방식으로 제조되며, 열처리를 통하여 바인더를 제거하거나 바인더의 접착 능력을 변화시키는 후공정이 포함되어 있다.
상대전극으로 탄소나노튜브를 사용하는 경우, 가격이 상대적으로 저렴하고 화학적 안정성이 우수한 장점이 있지만, 탄소나노튜브가 갖는 1차원적인 선형 구조로 인해 전기전도도의 이방성이 발생하고, 일부 전해질과의 젖음성이 좋지 못한 경우, 탄소나노튜브 사이의 작은 기공으로 전해질이 침투하지 못해 실제적인 전기화학 반응 비표면적이 감소하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 필요성에 의해 안출된 것으로서, 탄소나노튜브 막의 형상을 다공성으로 형성시킴으로써 탄소나노튜브 막의 전기전도 이방성을 감소시키고 비표면적을 증가시키고 에너지 변환효율을 극대화하기 위한 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노튜브 전극의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 탄소나노튜브와 고분자 바인더 또는 산화물 바인더를 혼합하는 제1단계와; 상기 제1단계의 결과물을 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하는 제2단계와; 상기 제2단계의 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계의 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 제거하여 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 탄소나노튜브 전극을 기술적 요지로 한다.
여기에서, 상기 고분자 바인더는, 에틸셀룰로오스 (EC), CMC, PVA, PVB, PEO, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시, PAN 및 Starch 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하고, 상기 산화물 바인더는, 유리, 알루미나, 산화아연, 산화주석, 질화티타늄, 질화실리콘, 실리카 및 티타니아 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 혼합하여 사용하며, 상기 용매는, 물, 알코올, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 아세톤, THF 및 DMF 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 탄소나노튜브를 용매에 분산시키는 제1단계와; 상기 제1단계의 결과물에 상기 용매에 용해되지 않는 제 2의 액상을 혼합하고 유화제를 혼합하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 제2단계와; 상기 제2단계의 탄소나노튜브 분산액과 탄소나노튜브가 포함되지 않는 에멀젼을 혼합하여 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 제조하는 제3단계와; 상기 제3단계의 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계와; 상기 제4단계의 결과물에 존재하는 용매, 그리고 에멀젼을 형성한 액체를 차례로 증발시켜 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 탄소나노튜브 전극을 또 다른 기술적 요지로 한다.
여기에서, 상기 탄소나노튜브 분산액에 계면활성제를 혼합하고, 상기 제3단계의 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액 내에 공기, 질소 및 아르곤 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 기체를 이용하여 기포를 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 탄소나노튜브를 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 탄소나노튜브 분산액과, 제거가 가능한 고상의 입자를 혼합하여 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 제조하는 제2단계와; 상기 제2단계의 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제3단계와; 상기 제3단계의 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 증 발시킨 후, 고상의 입자를 기화 및 용해 과정으로 제거하여 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
또한, 전도성 기판 위에 탄소나노튜브 막의 도포 방법은, 닥터 블레이드, 스크린 프린팅, 스핀코팅 및 스프레이법 중에 어느 하나의 방법에 의해 전도성 기판 위에 도포되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발명은 탄소나노튜브 전기화학 전극에 있어서 전극 반응 효율을 증가시킴으로써, 염료감응형 태양전지를 포함하는 에너지 변환 장치에서 변환 효율을 증가시킬 수 있다. 특히, 다공성 탄소나노튜브 전극을 사용하는 경우 다음과 같은 장점과 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 연속막 탄소나노튜브 전극의 경우 일반적으로 탄소나노튜브가 횡으로 배열됨으로써 탄소나노튜브의 축방향으로만 전기전도가 원활하게 진행되기 때문에 발생하는 전기전도 이방성으로 인해 기판과 전해질 사이에 전기저항이 커진다. 그러나 본 발명에 의한 다공성 탄소나노튜브 전극은 탄소나노튜브가 3차원적으로 배열됨으로써 전기전도도의 이방성을 감소시킴으로써 기판과 전해질 사이의 전기저항을 감소하여 결과적으로 에너지 변화시 발생할 수 있는 손실을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
둘째, 연속막 탄소나노튜브 전극의 경우 탄소나노튜브 사이에 1~100nm 수준의 기공이 존재하지만, 액체 전해질과 탄소나노튜브의 젖음성이 완벽하지 않은 경 우, 이 기공으로 전해질이 침투할 수 없기 때문에 연속막 탄소나노튜브 전극의 표면부에서만 전기화학적 변환반응이 발생하게 된다. 다공성 탄소나노튜브 전극을 사용하는 경우 1~100㎛ 수준의 기공이 탄소나노튜브 전극에 생성되어 결과적으로 전기화학 반응에 동원되는 탄소나노튜브 전극의 표면적을 증가시킴으로써 에너지 변환 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 전도성 기판 위에 탄소나노튜브가 포함된 혼합액을 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하여 전기화학 전극, 특히 염료감응형 태양전지에서 상대전극으로 사용하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 1~100㎛ 두께의 탄소나노튜브 막 내부에 1~50㎛ 크기의 기공을 형성시켜, 탄소나노튜브 막을 다공성을 띄도록 하여 전극 반응 효율을 향상시킨 것이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극은 크게 3가지 정도의 방법에 의해 제조된다.
먼저, 고분자 바인더 및 산화물 바인더를 이용한 것으로, 탄소나노튜브와 고분자 바인더나 산화물 바인더를 혼합하고, 이 혼합물을 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조한 뒤, 이를 전도성 기판 위에 도포하는 것이다. 그리고, 상기 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 제거하게 되면 전도성 기판 위에 다공성 탄소나노튜브 막이 형성되어 탄소나노튜브 전극이 완성되게 된다.
여기에서 상기 고분자 바인더는, 에틸셀룰로오스 (EC), CMC, PVA, PVB, PEO, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시, PAN 및 Starch 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하며, 상기 산화물 바인더는, 유리, 알루미나, 산화아연, 산화주석, 질화티타늄, 질화실리콘, 실리카 및 티타니아 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 혼합하여 사용한다. 또한, 상기 용매는, 물, 알코올, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 아세톤, THF 및 DMF 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 혼합물을 사용한다.
상기 탄소나노튜브 바인더 혼합액의 전도성 기판 위의 도포 방법은 닥터 블레이드, 스크린 프린팅, 스핀코팅 및 스프레이법 중에 어느 하나의 방법에 의해 이루어진다.
도 1은 탄소나노튜브를 바인더 및 용매와 혼합하고, 용매의 증발 혹은 바인더 양의 변화에 따라 점도를 변화시킴으로써 닥터 블레이드, 스크린 프린팅, 스프레이 공정으로 도포함으로써 제조된 탄소나노튜브 전극의 표면 사진으로 연속된 탄소나노튜브 막을 형성하고 있는 것을 나타내고 있는 것이다.
도 2는 상기 바인더를 이용한 방법에 의해 탄소나노튜브 막에 기공이 형성되는 원리를 나타낸 모식도로, 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브와 바인더를 볼밀링(ball-milling) 공정 혹은 탄소나노튜브 바인더 혼합액 제조 공정 후, 용해된 바인더를 응집시키는 공정으로 탄소나노튜브와 바인더 가 혼합된 입자가 형성되게 된다. 이를 다시 용매에 분산한 후 스크린 프린팅 혹은 닥터 블레이드 및 스프레이 공정으로 전도성 기판에 도포한 후 용매를 증발시키게 되면, 도포전 탄소나노튜브 바인더 혼합액 내에서 형성된 탄소나노튜브 바인더 입자가 쌓이는 과정에서 입자 사이의 공백이 용매 증발 후 기공으로 남게되어 다공성 탄소나노튜브 전극을 형성하게 되는 것이다.
도 3은 탄소나노튜브와 carboxymethylcellulose(CMC) 바인더를 중량비 9:1로 용매 물에 중량비 10:1로 혼합한 후 볼밀링 공정을 통해 탄소나노튜브와 CMC가 혼합된 입자가 물에 분산된 페이스트를 제조한 후, 닥터블레이드 법으로 유리기판 상에 도포하고 용매를 증발시켜 제조한 다공성 탄소나노튜브 전극의 표면 사진으로 탄소나노튜브와 바인더 입자가 쌓여 있는 형상을 하고 있으며, 입자사이에 기공이 존재하게 된다. 바인더를 제거한 후에도 형상이 변화하지 않고 다공성 탄소나노튜브 전극을 형성하게 된다.
두번째 방법으로는 탄소나노튜브를 용매에 분산시키고, 상기 용매에 용해되지 않는 제 2의 액상을 혼합하고 유화제를 혼합하여 탄소나노튜브 분산액을 제조한 후 여기에 탄소나노튜브가 포함되지 않는 에멀젼을 혼합하여 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 제조하여 이를 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하고, 상기 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매, 그리고 에멀젼을 형성한 액체를 차례로 증발시켜 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하여, 탄소나노튜브 전극을 제조하는 것이다.
또한, 상기 탄소나노튜브 분산액에 계면활성제를 혼합하고, 상기 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액 내에 공기, 질소 및 아르곤 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 기체 를 이용하여 기포를 형성시켜, 이를 전도성 기판 위에 도포 후 기포의 제거 작업에 의해 다공성 탄소나노튜브 전극을 제조할 수도 있다.
도 4는 탄소나노튜브를 분산시킨 용액에 상기 용액에 포함된 용매와 용해되지 않는 제 2의 액상 및 유화제를 혼합하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하고, 계면 활성제를 첨가함으로써 탄소나노튜브 분산액 내에 마이크로 에멀젼이 형성된 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 형성시키고, 이를 도포한 후 각각의 용매를 증발시킴으로써 제조한 다공성 탄소나노튜브 전극 제조공정의 모식도로써, 마이크로 에멀젼에 의해 탄소나노튜브 전극 내에 기공을 형성하게 된다.
도 5는 탄소나노튜브와 CMC를 중량비 9:1로 용매인 물에 초음파 분산을 통해 분산시킨 후, 올레인산(oleic acid)을 분산액에 부피비 10:1로 혼합하여 마이크로 에멀젼이 포함된 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 제조한 후, 닥터 블레이드법으로 도포하고 물과 올레인 산을 증발을 통해 차례로 제거하여 얻어진 다공성 탄소나노튜브 전극의 표면 사진이다. 올레인 산과 물에 의해 마이크로 에멀젼이 형성되며, 바인더로 포함된 CMC에 의해 에멀젼이 안정화되는데, 이과정에서 용매와 에멀젼을 형성시킬 수 있는 조합이 다양하고, 에멀젼을 안정화시키기 위한 유화제의 종류가 다양하기 때문에 다양한 조합으로 다공성 탄소나노튜브 전극을 제조할 수 있다.
세번째 방법으로서, 상기 두번째 방법에서 에멀젼 대신에 제거가 가능한 고상의 입자를 혼합하여 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 제조하여, 이를 전도성 기판 위에 도포하고, 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 증발시킨 후, 고상의 입자 를 기화 및 용해 과정으로 제거하여 다공성 탄소나노튜브 전극을 제조하는 것이다.
이하에서는 다공성 탄소나노튜브 전극을 염료감응형 태양전지 상대전극으로 활용하였을 때 에너지 변환 효율에 미치는 영향을 설명한다.
도 6은 도 1의 연속막 형태의 탄소나노튜브 상대전극과 도 3의 다공성 탄소나노튜브 상대전극을 이용하여 염료감응형 태양전지의 전해질내에서 전기화학적 전극 반응의 차이를 관찰하기 위해 백금전극을 기준 전극으로 전압에 따른 전극 전류를 측정한 것으로, 다공성 탄소나노튜브 상대전극에서 높은 전류가 측정되며, 최고점의 전류를 보이는 전압이 감소하는 것을 나타낸다. 이는 낮은 에너지에서 I-와 I3-이온간의 산화/환원 반응이 발생하는 것으로, 상대적으로 다공성 탄소나노튜브 전극에서 전극 반응이 용이하게 발생하는 것을 나타낸다.
도 7은 도 1의 연속막 형태의 탄소나노튜브 상대전극과 도 3의 다공성 탄소나노튜브 상대전극을 이용하여 염료감응형 태양전지의 전해질내에서 전기화학적 전극 반응의 반응 저항의 차이를 관찰하기 위해 백금 상대전극을 기준 전극으로 -0.5V의 전압을 가한 상태에서 100mHz~100kHz의 교류전류를 인가하였을 때 전극의 임피던스를 측정한 것으로, 흔히 Nyquist plot이라 칭하며, 반원 형태 신호의 반경이 작을수록 반응저항이 작다는 것을 의미하며, 다공성 탄소나노튜브 상대전극을 이용하는 경우, 연속막 형태의 탄소나노튜브 전극에 비해 반응저항이 감소함을 나타내고 있다.
도 8은 도 1의 연속막 형태의 탄소나노튜브 상대전극과 도 3의 다공성 탄소 나노튜브 상대전극을 이용하여 Acetonitril계 전해질과 다공성 TiO2 나노입자 소결체 반도체 박막에 루테늄을 포함한 N719염료를 사용하여 제조된 염료감응형 태양전지 단위셀의 효율을 시간 변화에 따라 도시한 것으로, 상대전극의 형상이외의 모든 조건이 동일한 상황에서 다공성 탄소나노튜브 상대전극을 이용한 경우 에너지 변환효율이 증가함을 보여주고 있다.
도 9는 도8의 염료감응형 태양전지의 시간에 따른 Jsc(a)와 Voc(b)를 나타낸 것으로 다공성 탄소나노튜브 상대전극을 이용한 경우 전류와 전압 모두 증가하는 것을 보여주고 있다.
이상의 실시 예를 통하여 염료감응형 태양전지를 포함한 전기화학 변환 장치에서 탄소나노튜브 전극을 이용하는 경우, 탄소나노튜브 전극의 형상을 다공성으로 제조함으로써 전기전도의 이방성을 감소시키고, 비표면적을 증가시킴으로써 전극의 성능을 향상시킬 수 있었다.
도 1 - 연속된 탄소나노튜브 막으로 이루어진 탄소나노튜브 전극의 표면 사진을 나타낸 도.
도 2 - 본 발명에 따른 바인더를 이용한 방법에 의해 제조된 탄소나노튜브 막에 기공이 형성되는 원리를 나타낸 모식도.
도 3 - 본 발명에 따른 바인더를 이용한 방법에 의해 제조된 다공성 탄소나노튜브 전극의 표면 사진을 나타낸 도.
도 4 - 본 발명에 따른 에멀젼을 이용한 방법에 의해 제조된 탄소나노튜브 막에 기공이 형성되는 원리를 나타낸 모식도.
도 5 - 본 발명에 따른 에멀젼을 이용한 방법에 의해 제조된 다공성 탄소나노튜브 전극의 표면 사진을 나타낸 도.
도 7 - 도 1의 연속막 형태의 탄소나노튜브 전극과 도 3의 다공성 탄소나노튜브 전극을 이용하여 염료감응형 태양전지의 전해질내에서 전기화학적 전극 반응의 반응 저항의 차이를 측정한 데이타를 나타낸 도.
도 8 - 도 1의 연속막 형태의 탄소나노튜브 전극과 도 3의 다공성 탄소나노튜브 전극을 상대전극으로 이용한 염료감응형 태양전지 단위셀의 효율을 시간 변화에 따라 나타낸 도.
도 9 - 도 8의 염료감응형 태양전지의 시간에 따른 Voc(a), Jsc(b)를 나타낸 도.

Claims (16)

  1. 탄소나노튜브와 고분자 바인더 또는 산화물 바인더를 혼합하여 탄소나노튜브와 고분자 바인더가 혼합된 입자를 제조하는 제1단계와;
    상기 제1단계의 결과물을 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 제조하는 제2단계와;
    상기 제2단계의 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제3단계와;
    상기 제3단계의 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 제거하여 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 바인더는,
    에틸셀룰로오스 (EC), CMC, PVA, PVB, PEO, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시, PAN 및 Starch 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 산화물 바인더는,
    유리, 알루미나, 산화아연, 산화주석, 질화티타늄, 질화실리콘, 실리카 및 티타니아 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 용매는,
    물, 알코올, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 아세톤, THF 및 DMF 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  5. 탄소나노튜브를 용매에 분산시키는 제1단계와;
    상기 제1단계의 결과물에 상기 용매에 용해되지 않는 제 2의 액상을 혼합하고 유화제를 혼합하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 제2단계와;
    상기 제2단계의 탄소나노튜브 분산액과 탄소나노튜브가 포함되지 않는 에멀젼을 혼합하여 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 제조하는 제3단계와;
    상기 제3단계의 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계와;
    상기 제4단계의 결과물에 존재하는 용매, 그리고 에멀젼을 형성한 액체를 차례로 증발시켜 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제2단계의 상기 탄소나노튜브 분산액에 계면활성제를 혼합하고, 상기 제3단계의 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액 내에 공기, 질소 및 아르곤 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 기체를 이용하여 기포를 형성시키는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  7. 탄소나노튜브를 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 제1단계와;
    상기 제1단계의 탄소나노튜브 분산액과, 제거가 가능한 고상의 입자를 혼합하여 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 제조하는 제2단계와;
    상기 제2단계의 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하여 탄소나노튜브 막을 형성하는 제3단계와;
    상기 제3단계의 탄소나노튜브 막에 존재하는 용매를 증발시킨 후, 고상의 입자를 기화 및 용해 과정으로 제거하여 다공성 탄소나노튜브 막을 형성하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소나노튜브 막은,
    닥터 블레이드, 스크린 프린팅, 스핀코팅 및 스프레이법 중에 어느 하나의 방법에 의해 전도성 기판 위에 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 각 공정 단계의 마지막에 70~350℃ 범위의 온도에서 질소, 아르곤 및 대기상에서 열처리 공정 단계가 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극의 제조방법.
  10. 탄소나노튜브와 고분자 바인더 그리고 산화물 바인더를 혼합하여 용매에 분산시킨 탄소나노튜브 바인더 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하고 용매를 제거하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 고분자 바인더는,
    에틸셀룰로오스 (EC), CMC, PVA, PVB, PEO, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시, PAN 및 Starch 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 산화물 바인더는,
    유리, 알루미나, 산화아연, 산화주석, 질화티타늄, 질화실리콘, 실리카 및 티타니아 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 용매는,
    물, 알코올, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 아세톤, THF 및 DMF 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 혼합물이 포함된 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  14. 탄소나노튜브를 용매에 분산하고, 이 용매에 용해되지 않는 제 2의 액상을 혼합하고 유화제를 혼합한 탄소나노튜브 분산액과, 탄소나노튜브가 포함되지 않는 에멀젼을 혼합한 탄소나노튜브 에멀젼 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하고 용매 및 에멀젼을 형성한 액체를 차례로 증발시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  15. 탄소나노튜브를 용매에 분산하고, 제거가 가능한 고상의 입자를 혼합한 탄소나노튜브 고상 입자 혼합액을 전도성 기판 위에 도포하고 용매를 증발시킨 후, 고상의 입자를 제거하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
  16. 전도성 기판 위에 도포되어 1~50㎛ 크기의 기공을 포함하고 있으며, 1~100㎛ 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 다공성 탄소나노튜브 막을 이용한 탄소나노튜브 전극.
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