KR20100117403A - 복합전극 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

복합전극 및 이의 제조방법이 개시된다. 세라믹 또는 금속 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물을 포함하는 복합전극을 이용하여, 충방전 용량 및 에너지 밀도/출력 밀도가 증가됨과 동시에 고온에서의 안정성 및 신뢰성이 높은 캐패시터 또는 2차전지를 제조할 수 있다.
복합전극, 세라믹, 탄소나노튜브

Description

복합전극 및 이의 제조방법{composite electrode and method for manufacturing the same}
본 발명은 복합전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고성능 휴대용 전원은 모든 휴대용 정보 통신 기기, 전자 기기, 전기자동차 등에 필수적으로 사용되는 완제품 기기의 핵심부품이다. 최근 개발되고 있는 차세대 에너지 저장시스템은 모두 전기 화학적인 원리를 이용한 것으로 리튬(Li)계 이차전지와 전기화학 캐패시터(electrochemical capacitor)가 대표적이다.
전기화학 캐패시터는 전극과 전해질간의 전기화학적인 반응으로 야기되는 캐패시터 거동을 이용하여 전기에너지를 저장 및 공급하는 에너지 저장 장치로서 기존의 전해 캐패시터와 이차전지에 비하여 각각 에너지 밀도와 출력 밀도가 월등하여 다량의 에너지를 신속하게 저장하거나 공급할 수 있는 신개념의 에너지 저장 동력원으로 최근 들어 많은 관심을 받고 있다. 전기화학 캐패시터는 짧은 시간 내에 많은 양의 전류를 공급할 수 있는 특성으로 인하여 전자장치의 back-up 동력원, 휴 대용 이동통신기기의 펄스 동력원, 하이브리드 전기자동차의 고출력 동력원으로 많은 응용이 기대되고 있다.
이러한 전기화학 캐패시터는 전극과 전해질간에 발생하는 전기 이중층 (electrical double layer)의 원리를 이용한 전기 이중층 캐패시터(electrical double layer capacitor : EDLC)와 전해질내 이온의 전극표면상 흡착반응 또는 전극의 산화/환원 반응 등의 전극과 전해질간에 전하의 이동을 동반하는 패러데이 반응(faradaicreation)에서 발생되는 의사캐패시턴스(pseudocapacitance)에 의해 EDLC형과 비교시 최고 용량이 10배정도 큰 초고용량을 발현하는 슈퍼캐패시터(supercapacitor)로 구분된다.
슈퍼캐패시터의 전극 소재로는 주로 금속산화물이나 전도성 고분자가 이용되고 있으며 이중에서 현재 슈퍼캐패시터용 전극소재로 가장 많은 주목을 받고 있는 것은 전이금속 산화물계 소재들로서, 특히 루테늄옥사이드는 수계 전해질에서 매우 높은 비축전용량, 긴 작동시간, 높은 전기전도도, 그리고 우수한 고율특성을 보임으로 인해 가장 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, 이러한 수계 전해질을 사용하는 경우, 수계 전해질의 작동 전압이 1 V로 제한됨으로 인하여 에너지밀도가 제한된다는 단점이 있다.
이러한 이유로, 최근 작동 전압이 2.3 V 이상인 유기계 전해질에서 사용할 수 있는 바나듐옥사이드, 망간 옥사이드나 니켈옥사이드, 코발트옥사이드 등의 전극 소재의 개발이 활발하게 이루어지고 있으나 이들 대체 전극 소재의 경우 현재까지 루테늄옥사이드에 상응하는 전기화학적인 특성을 나타내고 있지 못한 실정이다.
한편, 현재 금속산화물 전극의 전기화학적인 특성을 증대시키기 위한 방법의 일환으로, 비축전용량이 큰 금속산화물 전극 소재와 전기전도성이 우수한 탄소계 물질을 복합하여 탄소소재/금속산화물 복합전극을 구성하는 연구가 세계적인 추세로 진행되고 있다.
현재까지 보고된 바에 의하면, 탄소계 물질과 금속산화물의 복합전극을 제조하는 방법에는 금속산화물의 합성 시에 탄소계 물질을 혼합하여 제조된 탄소소재/금속산화물을 도전재 및 바인더와 섞어 페이스트 형태로 만들거나, 또는 이미 합성된 금속산화물과 도전재 및 바인더를 탄소소재와 함께 섞어 페이스트 형태로 만든 후 이를 집전체에 도포하는 페이스팅법이 있다.
그러나, 이러한 페이스팅법으로 탄소소재/금속산화물 복합전극을 제조하는 경우, 그 공정이 매우 복잡하며 비교적 긴 시간이 소요되는 다단계 공정이며 도전재 및 바인더의 사용은 필수불가결하나 이들은 전극의 비축전 용량을 발현하는 실제 전기화학 반응에 참여하지 않는 요소들로 이러한 것들이 문제점으로 지적된다.
이에 본 발명자들은 보다 큰 비표면적을 가지며 탄소소재가 아닌 전극의 지지체를 연구한 결과 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 비표면적이 크며, 고온 안정성이 있는 복합전극을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에서는, 세라믹 또는 금속 다공성 지지체; 및 상기 세라믹 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물;을 포함하는 복합전극을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에서는, 세라믹 또는 금속 다공성 지지체; 상기 세라믹 다공성 지지체의 표면에 수직으로 형성된 하나 이상의 탄소나노튜브; 및 상기 탄소나노튜브가 형성된 세라믹 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물;을 포함하는 복합전극을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 전도성이 우수한 금속 성분으로 도금된 세라믹 또는 금속 다공성 지지체; 상기 도금된 다공성 지지체의 표면에 수직으로 형성된 하나 이상의 탄소나노튜브; 및 상기 탄소나노튜브가 형성된 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물;을 포함하는 복합전극을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합전극을 이용하여 캐패시터 또는 2차전지를 제조하는 경우, 비표면적이 증가되어 충방전 용량 및 에너지 밀도/출력 밀도가 증가될 수 있으며, 고온에서의 안정성 및 신뢰성이 높아질 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
(a), (b) 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 복합전극 및 이의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 또는 금속 다공성 지지체(102)와 표면에 형성된 전도성 폴리머(101)를 나타낸다.
본 발명에 사용될 수 있는 세라믹 다공성 지지체는 전극에 사용될 수 있는 표면적을 가지고 있다면 형태에 제한이 없으나, 바람직하게는 단섬유를 이용한 세라믹 페이퍼, 장섬유를 이용한 세라믹 페이퍼, 세라믹 미립자를 이용한 세라믹 페이퍼 또는 폼 형태의 내부 구조를 가지는 세라믹 구조체 등의 형태일 수 있다. 구체적인 예를 들면 도 4는 단섬유로 제조된 세라믹 페이퍼를 나타내며, 도 5은 장섬유로 제조된 세라믹 페이퍼를 나타내며, 도 6은 폼 형태로 제조된 세라믹 구조체를 나타낸다.
세라믹 다공성 지지체를 이용하게 되면 고온 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있어 기존의 전극과는 달리 고온 소성을 필요로 하는 분야에도 사용될 수 있다.
금속 다공성 지지체는 일반적으로 알려진 다공성 박막제조기술을 사용하여 제조될 수 있으며, Li, Al, Sn, Bi, Si, Sb, Ni, Cu, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Zn, Mo, W, Ag, Au, Pt, Ir, Ru 및 이들의 합금 또는 산화물을 이용할 수 있다.
세라믹 지지체의 경우, 비표면적 및 고온 안정성 면에서는 유리하나 전극에 사용되기 위해서는 세라믹 지지체의 표면에 도전층을 형성할 필요성이 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 전도성 폴리머 또는 금속산화물을 다공성 지지체의 표면에 형성시켜 다공성 지지체를 전극으로 활용할 수 있게 한다.
전도성 폴리머의 예로는 Polyacetylene, Polyaniline, Polypyrrole, Polythiophene 또는 Polyethylenedioxythiophene 등이 있으며, 금속산화물의 예로는 바나듐염, 망간염, 니콜염, 코발트염, 이리듐염 또는 루테늄염 등이 있다.
다공성 지지체의 표면에 전도성 폴리머의 형성을 위해서 상기 전도성 폴리머의 모노머 용액에 지지체를 침지하는 방법을 이용할 수 있다. 모노머 용액에 침지 후 알려진 고분자 중합 공정을 통해 전도성 폴리머를 중합할 수 있다.
예를 들어, 전기화학적 산화성 중합을 이용할 수 있다. 모노머의 전기화학적 산화성 중합은 -78 ℃ 내지 사용되는 용매의 비점의 온도에서 수행할 수 있다. 전기화학적 중합은 바람직하게는 -78 ℃ 내지 250 ℃, 특히 바람직하게는 -20 ℃ 내지 60 ℃에서 수행한다.
반응 시간은 사용되는 모노머, 사용되는 전해질, 선택된 온도 및 가해진 전류 밀도에 따라 1분 내지 24시간이다.
모노머가 액체인 경우, 전기중합 조건 하에 불활성인 용매의 존재 또는 부재 하에 전기중합을 수행할 수 있다. 고체 모노머의 전기중합은 전기중합 조건 하에 불활성인 용매의 존재 하에 수행한다. 일부 경우에는, 용매 혼합물을 사용하고(거나) 가용화제 (세제)를 용매에 가하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 다공성 지지체는 3차원 구조를 형성하고 있으며 동시에 화학적으로 매우 안정하므로, 지지체 표면에 금속산화물층의 형성이 전기화학적 방법으로 수행 가능하다. 구체적으로 종래에는 박막에 균일한 금속산화물층을 형성하기 위한 방법으로 통상적으로 고온, 고압에서 수행되는 스퍼터링 및 스핀코팅 등의 법을 사용하는 바, 이는 평면 기판상에 균일한 금속산화물층을 형성할 수는 있으나 예를 들어 3차원 다공성 구조의 복잡한 형상의 표면에 균일한 금속산화물층을 형성하기 불가능하기 때문에 상온, 상압에서 수행되는 전기화학적 방법을 도입하는 경우 3차원 다공성 구조의 복잡한 형상의 기판상에 금속산화물층을 형성할 수 있다.
따라서 본 발명 일 실시예는 3차원의 다공성 구조를 형성하므로 이의 선택 사용이 가능하게 된 것이다.
금속산화물층의 형성을 위해 먼저 금속산화물 전착액을 제조한다. 상기 금속산화물 전착액은, 금속염 (metal salt) 구체적으로 바나듐염, 망간염, 니켈염, 코발트염, 이리듐염, 루테늄염 등 의 전이금속염 (transition metal salt)을 증류수(deionized water) 에 용해시킨 후, 산성 혹은 염기성 용액, 구체적으로 NaOH 또는 H2SO4 등을 용해액에 소량 첨가하여 적절한 pH를 1 ∼ 10으로 조절하여 제조한다. 이 때, 온도조절장치를 사용하여 제조된 상기 금속산화물 전착액의 온도를 10 ∼ 90 ℃ 사이로 조절하는 바, 상기 온도가 10 ℃ 미만이면 금속산화물이 전기화학적으로 생성되기 어렵고 90 ℃를 초과하는 경우에는 전착액이 증발되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 금속산화물로 형성된 금속산화물층은 1 ∼ 200 ㎚ 두께 범위를 유지하는 바, 상기 1 ㎚ 미만이면 제조된 3차원 다공성 구조의 복합전극의 전기화학적 특성 구체적으로 전극의 단위 면적당 방전 전류량이 충분하지 못하고, 200 ㎚를 초과하는 경우에는 3차원 다공성 구조 내 기공을 금속산화물층이 채우게 되어 다공성 구조를 유지하게 되지 못하는 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기에서 제조된 금속산화물 전착액에 3차원 세라믹 다공성 지지체를 침적시킨다.
다음으로, 상기 지지체 위에 전기화학적 방법으로 금속산화물층을 형성하여 복합전극을 제조한다.
상기 전기화학적 방법은 구체적으로 정전류법, 정전위법 및 순환전류법 등을 사용할 수 있는 바, 상기 각각의 방법은 금속산화물의 두께를 상기 범위내 에서 자유롭게 조절하기 위하여 각각의 인자를 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 정전류법은 인가전류가 0.01 ∼ -100 mA/㎠ 범위이고, 전류인가시간 1분 ∼ 500분 범위, 상기 정전위법은 인가전위 0.1 ∼ 1.5 V 범위이고, 전위인가시간 1분 ∼ 500분 범위, 상기 순환전류법 전위주사속도 1 ∼ 1000 mV/s 범위이고, 순환전위회수 1 ∼ 500회 범위내에서 수행된다.
또한 상기 전기화학적 방법은 통상적으로 상온 및 상압하에서 수행되는 바, 이는 금속산화물층 형성을 위해 일반적으로 고온, 고압에 비해 온화한 조건 유지가 가능하다.
다음으로 상에서 제조된 복합전극을 50 ∼ 400 ℃에서 대략 1 ∼ 48시간 동안 열처리를 실시하여 전극을 활성화시킴으로써 복합전극의 전기화학적인 특성을 증대시킨다. 상기 열처리 온도가 50 ℃ 미만이면 전극의 활성화 효과가 미비하고 400 ℃를 초과하는 경우에는 화학적 안정성이 저하되는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 도 2와 같은 다공성 지지체(202), 전도성 폴리머(201) 및 탄소나노튜브(203)을 포함하는 복합전극을 제공한다.
상기 실시예는 전술한 도 1과 같은 실시예와 비교해 볼 때 탄소나노튜브(203)의 구성이 더 부가되어 있으며 이는 전극의 비표면적을 보다 더 크게 하기 위함이다. 효율적인 표면적의 크기 향상 및 전극의 성능 향상을 위해서는 탄소나노튜브는 다공성 지지체와 수직으로 형성되는 것이 바람직하다.
탄소나노튜브를 형성하는 방법은 다공성 지지체의 표면에 Ni, Co, Fe 등의 성장촉매층을 공지된 방법으로 형성하고 화학기상방법(CVD, Chemical Vapor Deposition)으로 탄화수소 화합물(예를 들어, C2H2, C2H4, CH4, C2H6) 등의 반응성 가스를 이용하는 것이다. 이외에도 지지체에 수직으로 탄소나노튜브를 형성할 수 있는 방법이라면 본 발명에 제한되지 않는다.
탄소나노튜브(203)가 수직으로 형성된 다공성 지지체(202)는 전술한 도 1의 실시예에서와 같이 표면에 전도성 폴리머(201) 또는 금속산화물을 더 포함할 수 있다.
전도성 폴리머(201), 금속산화물 및 다공성 지지체(202)에 관한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 도 3과 같은 다공성 지지체(302), 전도성 폴리머(301), 탄소나노튜브(303) 및 도금층(304)을 포함하는 복합전극을 제공한다.
전술한 본 발명의 실시예와의 차이점은 전도성이 우수한 금속 성분으로 다공성 지지체(302)를 도금한 점이다.
다공성 지지체(302)를 금속으로 도금하는 이유는 전도성을 보다 향상시키기 위함이다. 3차원 구조의 다공성 지지체를 도금할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법도 본 발명에 사용될 수 있다.
탄소나노튜브(303), 전도성 폴리머(301) 및 다공성 지지체(302)에 관한 설명은 전술한 바와 같다.
실시예 1
Al2O3 섬유가 주요 구성성분인 세라믹 필터를 지지체로 한 복합전극을 제조하였다. 세라믹 페이퍼로는 모간사의 Kaowool Paper 1260 계열의 제품을 사용하였다.
건조된 세라믹 필터를 피롤 단량체에 함침 시킨 후 산화제인 산화철수용액에 넣어 화학중합을 실시하였다. 이렇게 중합된 폴리피롤-세라믹필터 전극은 물과 에탄올을 이용하여 세척한 후 다시 건조하였다.
도 8은 중합전 순수한 세라믹필터이다. 도 9는 중합 후 폴리피롤이 코팅된 세라믹필터의 SEM 사진이며, 도 10은 이의 축소배율의 사진이고, 도 11은 세라믹 섬유 하나만을 확대한 사진이다. 이를 통하여 폴리피롤이 세라믹 섬유 위에 잘 코팅된 것을 확인할 수 있다.
실시예 2
실시예 1에서 사용한 세라믹 필터를 지지체로 한 복합전극을 제조하였다. 상기 지지체의 표면에 Ni를 성장촉매로, 메탄가스를 반응성 가스로 이용하여 탄소나노튜브를 세라믹 지지체의 표면에 수직으로 성장시켰다. Ni 성장 촉매층은 스퍼터를 이용하여 20-30nm 두께로 제조하였다. 이후 플라즈마 화학기상 층착법(PECVD) 방식으로 카본 나노튜브를 성장시켰다. 이때 환원분위기를 만들기 위하여 암모니아 가스를 사용하였으며, 100-130 sccm 으로 흘리며 진공도는 1.2-1.3 torr로 유지하였다. 기재의 온도를 700 ℃로 하고 20min 동안 아세틸렌 가스를 30 sccm로 흘리면서 카본 나노튜브를 성장시켰다. 이후, 실시예 1에서 사용한 방법으로 탄소나노튜브가 형성된 세라믹 지지체의 표면에 폴리피롤을 형성시켰다.
실시예 3
실시예 1에서 사용한 세라믹 필터를 지지체로 사용하여 상기 지지체의 표면을 은 입자로 도금하였다. 상기 도금은 무전해동도금 및 전기도금을 순차적으로 수행하는 방법을 이용하였다.
도금 후 탄소나노튜브의 형성 및 폴리피롤의 형성은 실시예 2와 동일한 방법을 이용하였다.
실험예
실시예 1에서 준비된 폴리피롤이 코팅된 세라믹필터를 전극활성 물질로, 중합에 사용된 동일한 세라믹필터를 분리막으로, 금을 집전체로 사용하여 그 전기화학적 특성을 측정하고, 정전용량을 계산하였다. 도 7 는 구성된 캐패시터의 도식도이다,
도 12는 제작된 전극을 상온에서 2 mA.cm-2, 5 mA.cm-2, 10 mA.cm-2의 전류밀도로 1 V 까지 충전 후, 방전 하여 얻은 그래프이다. 충방전 실험 방법을 이용하여 정전용량을 측정할 수 있는데, 방전커브 중에서 직선으로 나오는 구간을 골라서 다음 식에 의거하여 정전용량을 구할 수 있다.
[수학식 1]
C = i · △t /△V
i 는 전류를 의미하고, △V 만큼의 전압이 변화하였을 때 걸리는 시간을 △t 라 한다. 충방전 방법으로 시험을 했을 때는 각각의 전극에 인가해준 전류밀도와 최종 도달 전압이 일정하므로, 방전할 때 걸리는 시간이 정전용량을 나타내주는 지표라 할 수 있다. 수학식 1을 통하여 계산된 정전용량은 전극물질 무게로 나누어 비정전용량으로 나타내었다. 이는 표 1에서 알 수 있다.
[표 1]
Figure 112009025144874-PAT00001
충방전실험 과정에서 준비된 전극은 측정한 모든 전류밀도에서 95%이상 충방전 효율을 가짐을 확인할 수 있다. 각 전류밀도 별 충방전 효율은 상기 표 1과 같다. 충방전 효율이 모두 95% 이상으로 매우 우수함을 알 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합전극을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합전극을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복합전극을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 단섬유로 제조된 세라믹 지지체의 SEM 사진.
도 5는 본 발명에 사용될 수 있는 장섬유로 제조된 세라믹 지지체의 SEM 사진.
도 6은 본 발명에 사용될 수 있는 폼 형태로 제조된 세라믹 구조체의 SEM 사진.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터의 도식도.
도 8은 본 발명에 사용될 수 있는 단섬유의 세라믹 다공성 지지체.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 폴리피롤이 코팅된 세라믹 필터의 SEM 사진.
도 10은 도 9의 축소배율의 사진.
도 11은 도 9의 세라믹 섬유에 대한 확대배율의 사진.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 실험데이터.
*도면 부호 설명*
101:전도성 폴리머 102:세라믹 다공성 지지체
201:전도성 폴리머 202:세라믹 다공성 지지체 203:탄소나노튜브
301:전도성 폴리머 302:세라믹 다공성 지지체 303:탄소나노튜브
304:도금층

Claims (14)

  1. 세라믹 또는 금속 다공성 지지체; 및
    상기 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물; 을 포함하는 복합전극.
  2. 세라믹 또는 금속 다공성 지지체;
    상기 다공성 지지체의 표면에 수직으로 형성된 하나 이상의 탄소나노튜브; 및
    상기 탄소나노튜브가 형성된 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물;
    을 포함하는 복합전극.
  3. 전도성이 우수한 금속 성분으로 도금된 세라믹 또는 금속 다공성 지지체;
    상기 도금된 다공성 지지체의 표면에 수직으로 형성된 하나 이상의 탄소나노튜브; 및
    상기 탄소나노튜브가 형성된 다공성 지지체의 표면에 형성된 전도성 폴리머 또는 금속산화물;
    을 포함하는 복합전극.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 다공성 지지체는 단섬유, 장섬유 또는 세라믹 미립자를 이용한 페이퍼 형태 또는 폼 형태의 내부구조를 가지는 세라믹 구조체인 것을 특징으로 하는 복합전극.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리티오펜(Polythiophene) 및 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylenedioxythiophene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합전극.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속산화물은 바나듐염, 망간염, 니켈염, 코발트염, 이리듐염 및 루테늄염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합전극.
  7. (a) 세라믹 또는 금속 다공성 지지체를 준비하는 단계; 및
    (b) 상기 다공성 지지체의 표면을 전도성 폴리머 또는 금속산화물로 처리하는 단계;
    를 포함하는 복합전극 제조방법.
  8. (a) 세라믹 또는 다공성 지지체를 준비하는 단계;
    (b) 상기 다공성 지지체의 표면에 수직으로 하나 이상의 탄소나노튜브를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 탄소나노튜브가 형성된 다공성 지지체의 표면을 전도성 폴리머 또는 금속산화물로 처리하는 단계;
    를 포함하는 복합전극 제조방법.
  9. (a) 세라믹 또는 금속 다공성 지지체를 준비하는 단계;
    (b) 상기 다공성 지지체를 전도성이 우수한 금속 성분으로 도금하는 단계;
    (c) 상기 도금된 다공성 지지체의 표면에 수직으로 하나 이상의 탄소나노튜브를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 탄소나노튜브가 형성된 다공성 지지체의 표면을 전도성 폴리머 또 는 금속산화물로 처리하는 단계;
    를 포함하는 복합전극 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머 또는 금속산화물로 다공성 지지체의 표면을 처리하는 단계는,
    모노머 용액 또는 금속산화물 전착액에 상기 다공성 지지체를 침지시키는 방법; 또는
    전기화학적 방법;
    을 이용하는 것을 특징으로 하는 복합전극 제조방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브를 형성하는 단계는,
    상기 다공성 지지체 표면에 탄소나노튜브 성장 촉매층을 형성한 후 화학기상방법(CVD, Chemical Vapor Deposition)으로 탄화수소계 반응성 가스를 이용하여 탄소나노튜브를 형성하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 복합전극 제조방법.
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 다공성 지지체는 단섬유, 장섬유 또는 세라믹 미립자를 이용한 페이퍼 또는 폼 형태인 것을 특징으로 하는 복합전극 제조방법.
  13. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 Polyacetylene, Polyaniline, Polypyrrole, Polythiophene 및 Polyethylenedioxythiophene으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합전극 제조방법.
  14. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속산화물은 바나듐염, 망간염, 니콜염, 코발트염, 이리듐염 및 루테늄염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복합전극 제조방법.
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