KR20130047869A - Method for fabrication of nickel hydroxide electrode by galvanostatic electrodeposition - Google Patents

Method for fabrication of nickel hydroxide electrode by galvanostatic electrodeposition Download PDF

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박상엽
김성진
홍문기
정준기
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강릉원주대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a hydroxide nickel electrode is provided easily manufacture a hydroxide nickel(Ni(OH)2) film electrode for a super capacitor using a static current electrodeposition. CONSTITUTION: A manufacturing method of a hydroxide nickel electrode comprises a step of manufacturing a (Ni(NO3)2·6H2O) electrodeposition aqueous solution of 20-50 °C(S1); a step of dipping stainless steel, as a current collector, in the Ni((NO3)2·6H2O) electrodeposition aqueous solution(S2); a step of manufacturing an electrode by forming Ni(OH)2 on the stainless steel by an electrochemical method at room temperature and atmospheric pressure(S3); and a step of drying the manufactured Ni(OH)2 electrode at 20-30 °C(S4). [Reference numerals] (S1) Manufacture nickel hydroxide(Ni(NO3)2·6H2O) electrodeposition aqueous solution of 20-50°C range; (S2) Deposit stainless steel, as a current collector, into the nickel hydroxide(Ni(NO3)2·6H2O) electrodeposition aqueous solution; (S3) Manufacture a nickel hydroxide(Ni(OH)2) electrode on the stainless steel by an electrochemical method at room temperature and atmospheric pressure; (S4) Dry the nickel hydroxide(Ni(OH)2) electrode at 20-30°C

Description

수산화니켈 전극 제조 방법{Method for Fabrication of Nickel Hydroxide Electrode by Galvanostatic Electrodeposition}Method for manufacturing nickel hydroxide electrode {Method for Fabrication of Nickel Hydroxide Electrode by Galvanostatic Electrodeposition}

본 발명은 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O)이 용해된 전착 수용액에 정전류전착법을 이용하여 집전체 위에 마이크로미터(㎛) 두께의 니켈수산화물층이 형성된 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode, and more particularly using a constant current electrodeposition method in the electrodeposition aqueous solution in which nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O) is dissolved. The present invention relates to a method of manufacturing an electrode on which a nickel hydroxide layer having a micrometer (μm) thickness is formed on a current collector.

일반적으로 고성능 휴대용 전원은 모든 휴대용 정보통신기기, 전자기기, 전기자동차 등에 필수적으로 사용되는 완제품 기기의 핵심부품이다. 최근 개발되고 있는 차세대 에너지 저장시스템은 모두 전기화학적인 원리를 이용한 것으로 리튬(Lithium, Li)계 2차 전지와 전기화학적 커패시터(Electrochemical Capacitor)가 대표적이다.In general, high-performance portable power supplies are a key component of the finished products essential for all portable information and communication devices, electronic devices, and electric vehicles. All of the next generation energy storage systems that are being developed recently use electrochemical principles, such as lithium (Li) -based secondary batteries and electrochemical capacitors.

2차 전지는 단위 무게 혹은 부피당 축적할 수 있는 에너지 당량(밀도)의 측면에서는 우수하나 사용기간, 충전시간, 단위시간당 사용할 수 있는 에너지의 양(출력밀도) 측면에서는 아직 많은 개선의 여지를 보이고 있다. 그러나 전기화학적 커패시터(Electrochemical Capacitor)는 에너지밀도 면에서 2차 전지에 비해 작으나 사용시간, 충전시간, 출력밀도 면에서는 2차 전지에 비해 매우 우수한 특성을 보이고 있다. 따라서 전기화학적 커패시터(Electrochemical Capacitor)의 경우 에너지 밀도를 향상시키기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. Secondary batteries are excellent in terms of energy equivalent (density) that can be accumulated per unit weight or volume, but there is still much room for improvement in terms of service life, charging time, and amount of energy (output density) that can be used per unit time. . However, the electrochemical capacitor is smaller than the secondary battery in terms of energy density, but shows very excellent characteristics in comparison with the secondary battery in terms of use time, charging time, and output density. Accordingly, in the case of electrochemical capacitors, research and development are being actively conducted to improve energy density.

전기화학적 원리를 이용한 초고용량 전기화학적 커패시터(Electrochemical Capacitor)는 전기 이중층(Electrical Double Layer)의 원리를 이용한 전기이중층 커패시터(Electrical Double Layer Capacitor, EDLC)와 전기화학적 패러데이 반응 (Faradic Reaction)에서 발생되는 의사용량(Pseudo-Capacitance)에 의해 EDLC형과 비교 시 최고 용량이 10배 정도 큰 초고용량을 발현하는 슈퍼커패시터(Supercapacitor)로 구분된다. 상기 EDLC의 경우 커패시터의 전극 활물질로서 활성탄소/섬유를 사용하여 고밀도의 전하를 전기 이중층 내에 축전하며 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 전극 활물질로 금속산화물을 사용한다.Ultracapacitive electrochemical capacitors using the electrochemical principle are pseudo-induced from the electric double layer capacitor (EDLC) and the electrochemical Faraday reaction using the principle of electric double layer. Pseudo-Capacitance is classified as a supercapacitor that expresses an ultra high dose with a maximum dose about 10 times larger than that of the EDLC type. The EDLC uses activated carbon / fiber as an electrode active material of a capacitor to store high-density charge in an electric double layer, and a supercapacitor uses metal oxide as an electrode active material.

이러한 고용량, 고출력 특성으로 인해 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 전기자동차의 전원, 휴대용 이동 통신기기용 전원, 컴퓨터의 메모리 백업(Memory Back-up)용 전원, 군사/우주 항공용 장비의 전원, 초소형 의료장비의 전원에 단독 또는 2차 전지와 함께 사용될 수 있다. 현재 합성 탄소소재를 전극으로 한 EDLC는 1980년대 초부터 일본에서 상용화되어 현 단계에서는 실질적인 기술적 한계에 도달한 상태이나 금속 산화물계 전극소재를 이용한 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 본격적인 연구 개발이 불과 4 ~ 5년 전부터 시작되어 미국과 일본을 중심으로 연구개발이 진행되고 있다. 그러나 슈퍼커패시터(Supercapacitor)의 경우, 전극 활물질의 높은 가격과 제조 공정상의 어려움으로 인하여 군사용 등 특수용도로만 현재 사용되고 있을 뿐 상용화는 지연되고 있다.Due to this high capacity and high power characteristics, supercapacitors are used for power supply of electric vehicles, power for portable mobile communication devices, power for memory back-up of computers, power for military and aerospace equipment, and micro medical equipment. It can be used alone or in combination with a secondary battery. EDLC, which uses synthetic carbon material as an electrode, has been commercialized in Japan since the early 1980s, and has reached practical technical limits at this stage. However, supercapacitors using metal oxide electrode materials are only four to five in earnest. Since the beginning of the year, research and development is progressing mainly in the United States and Japan. However, in the case of supercapacitors, due to the high price of electrode active materials and difficulties in the manufacturing process, commercialization is delayed because they are currently used only for special purposes such as military use.

한편, 현재까지 연구 개발되는 금속산화물 전극소재로는 산화루테늄(Ruthenium Oxide), 산화이리듐(Iridium Oxide), 산화니켈(Nickel Oxide), 산화코발트(Cobalt Oxide), 산화망간(Manganese Oxide), 수산화니켈(Ni(OH)2), 수산화코발트(Co(OH)2) 등이 보고되고 있다. 이중 산화루테늄(Ruthenium Oxide)이 가장 우수한 전기화학적 거동을 보임에도 불구하고 고가의 원소재, 산화물 전극 제조공정의 어려움 등으로 상용화 및 상업화에 어려움이 있는 실정이다.Meanwhile, metal oxide electrode materials researched and developed to date include ruthenium oxide, iridium oxide, nickel oxide, cobalt oxide, manganese oxide, and nickel hydroxide. (Ni (OH) 2 ), cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ), and the like have been reported. Although ruthenium oxide shows the best electrochemical behavior, it is difficult to commercialize and commercialize due to the difficulty of manufacturing expensive raw materials and oxide electrodes.

이러한 대체 전극 물질 중에서 수산화니켈(Ni(OH)2)은 값싼 원소재와 전기화학 산화/환원 반응이 잘 규명되어 있고, 다양한 합성방법을 이용하여 전극 물질 제조가 용이하다는 이점으로 대체 후보들 중에서 많은 주목을 받고 있는 전극 소재이다. 그러나 지금까지 수산화니켈(Ni(OH)2)에 관한 커패시터 특성에 관한 연구와 보고가 몇 안 되는 실정이다.Among these alternative electrode materials, nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) is well known for its cheap raw materials and electrochemical oxidation / reduction reactions, and it is easy to manufacture electrode materials using various synthetic methods. It is an electrode material receiving. However, few studies and reports on the characteristics of capacitors related to nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) have been reported.

지금까지 연구대상이 되어온 전극물질은 대부분 분말 형태가 일반적이고 그 전기화학적인 특성도 첨가제가 포함된 전극합제의 특성이 조사되었다. 분말 형태의 전극물질과는 달리 박막 형태로 제조된 전극 활물질은 도전제와 바인더 등이 사용되지 않으므로 간단한 기하학적 형상을 가지고 있어 이론적으로 용이하게 순수한 전극 활물질만의 전기화학적인 특성을 분석할 수 있다.Most of the electrode materials that have been studied so far are generally in the form of powder, and the characteristics of the electrode mixture containing additives have been investigated. Unlike the electrode material in the form of powder, the electrode active material manufactured in the form of a thin film does not use a conductive agent or a binder, and thus has a simple geometrical shape so that the electrochemical characteristics of pure electrode active materials can be easily analyzed theoretically.

수산화니켈(Ni(OH)2)의 다양한 합성방법 중 전기화학적 기술은 간단한 원리와 필름의 형상과 구조제어 등이 용이하다는 이점을 가지고 있어 많은 주목을 받고 있다. 전기증착법의 가장 큰 장점은 다른 합성법에 비해 상대적으로 전착조건의 제어에 따라 표면구조의 조절이 쉽고 정확하다는 점이다.
Among various synthesis methods of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ), electrochemical technology has attracted much attention because it has the advantages of simple principle and easy control of shape and structure of film. The biggest advantage of the electrodeposition method is that it is easy and accurate to control the surface structure under the control of electrodeposition conditions compared to other synthesis methods.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 필요성에 의해 안출된 것으로, 종래 공정상의 복잡성, 실제 전극 반응에 참여하지 않는 도전재 및 바인더 등의 고분자 결합제 사용으로 인한 문제를 해결하기 위하여, 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액 속에서 전기화학적 방법으로 니켈수산화물 층을 형성하여 전극을 제조하는 간단한 공정으로, 니켈수산화물 용량 발현을 저해하는 특정의 고분자 결합제의 사용 없이, 상온 및 상압의 온화한 조건에서 초고용량 커패시터의 상용화에 적용 가능한 니켈 수산화물 전극을 제조하기 위한 것이 목적이다.
The present invention has been made by the need to solve the above problems, in order to solve the problems caused by the conventional process complexity, the use of polymer binders such as conductive materials and binders that do not participate in the actual electrode reaction, nickel hydroxide (Ni ( NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O) A simple process of preparing an electrode by forming a nickel hydroxide layer in an electrodeposition aqueous solution by using an electrochemical method, and at room temperature and atmospheric pressure without the use of a specific polymeric binder that inhibits nickel hydroxide capacity expression. An object is to produce a nickel hydroxide electrode applicable to the commercialization of ultracapacitors under mild conditions.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법은, (a) 20 ～ 50℃ 온도범위의 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액을 제조하는 단계; (b) 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액 속에 집전체인 스테인리스 스틸(SS, 304급)을 침적시키는 단계; (c) 상온 및 상압 하에서 스테인리스 스틸 위에 전기화학적 방법으로 수산화니켈(Ni(OH)2)을 형성하여 전극을 제조하는 단계, 및 (d) 상기 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 20 ～ 30℃에서 건조하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for preparing a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode, (a) nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution in the temperature range of 20 ~ 50 ℃ Preparing a; (b) depositing stainless steel (SS, 304 grade) as a current collector in the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution; (c) forming nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) by electrochemical method on stainless steel at room temperature and atmospheric pressure, and (d) preparing the nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode. It comprises a step of drying at 20 ~ 30 ℃.

또한, 본 발명에서, 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전구체와 스테인리스 스틸 집전체를 이용하여 제조될 수 있다.In addition, in the present invention, it may be prepared using the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) precursor and a stainless steel current collector.

또한, 본 발명에서, 상기 전기화학적 방법은 정전류전착법을 적용할 수 있다.In addition, in the present invention, the electrochemical method may apply a constant current electrodeposition method.

또한, 본 발명에서, 상기 정전류전착법은 인가전류가 -1 ～ -5mA/㎠ 범위일 수 있다.In addition, in the present invention, the constant current electrodeposition method may have an applied current in the range of -1 to -5 mA / cm 2.

또한, 본 발명에서, 상기 제조된 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액을 20 ～ 30℃ 에서 제조할 수 있다.Also, in the present invention, the prepared nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution may be prepared at 20 to 30 ° C.

또한, 본 발명에서, 상기 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극은 0.2 ~ 0.7mg 무게범위를 유지할 수 있다.
In addition, in the present invention, the nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode can maintain a weight range of 0.2 ~ 0.7mg.

본 발명은 도전재나 바인더 등의 특별한 첨가제를 사용하지 않고 전기화학적 방법에 의한 간단한 공정으로 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 용이하게 제조할 수 있고, 전기화학적 방법의 인자 조절에 의해 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극층의 두께 조절이 자유롭다. 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극은 이의 전기화학적인 특성평가에서 전류, 전압의 관계가 커패시터의 거동과 매우 유사한 의사커패시터 거동을 나타내었으며, 매우 높은 비축전용량을 보이므로 고효율의 비축전용량을 유지하는 슈퍼커패시터(Supercapacitor)로서 유용성이 기대된다.
The present invention can easily prepare a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode by a simple process by an electrochemical method without using a special additive such as a conductive material or a binder, and nickel hydroxide by controlling the parameters of the electrochemical method (Ni (OH) 2 ) The thickness control of the electrode layer is free. Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) The electrode showed pseudocapacitor behavior in which the relationship between current and voltage was very similar to that of the capacitor in its electrochemical characterization. Usefulness is expected.

도 1은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 다양한 전류 밀도에서 정전류증착에 따른 전위변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 열적거동 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 엑스레이 회전기(XRD) 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 결합구조를 분석한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전류밀도 변화에 따른 미세구조 변화를 나타낸 이미지 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전류밀도 변화에 따른 순환전압전류 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전류밀도 변화에 따른 증착무게와 비축전용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전류밀도 변화와 전위주사속도에 따른 비축전용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 순환전압전류 측정 후 전류밀도 변화에 따른 미세구조 변화를 나타낸 이미지 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전류밀도 변화에 따른 저항을 나타낸 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode manufactured using a constant current electrodeposition method according to the present invention.
2 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the potential change according to the constant current deposition at various current densities of the electrode.
3 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the change in thermal behavior of the electrode.
4 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the X-ray rotator (XRD) pattern of the electrode.
5 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention This is a graph analyzing the bonding structure of the electrode.
6 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is an image photograph showing the change of microstructure according to the change of current density of electrode.
7 is nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention A graph showing a cyclic voltage current curve according to a change in current density of an electrode.
8 is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the change of deposition weight and specific capacitance according to the change of current density of electrode.
9 is nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the change in specific capacitance according to the current density change and the potential scanning speed of the electrode.
10 is nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is an image photograph showing the microstructure change according to the change of current density after measuring the cyclic voltage current of the electrode.
11 is nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared using the constant current electrodeposition method according to the invention It is a graph showing the resistance according to the current density change of the electrode.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에서, 본 발명에 따른 정전류전착법을 이용하여 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.In Figure 1, nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) using a constant current electrodeposition method according to the invention The method of manufacturing the electrode is shown.

먼저, 20～50℃ 범위의 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액을 제조한다(S1). 본 발명에서는 정전류전착법을 이용하여 마이크로미터 두께의 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극층을 스테인리스 스틸 위에 제조하기 위하여 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착액을 제조한다.First, a nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution of 20 ~ 50 ℃ range is prepared (S1). In the present invention, a micrometer-thick nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) using the constant current electrodeposition method. In order to prepare an electrode layer on stainless steel, a nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) electrodeposition liquid was prepared.

상기 0.1M 농도의 Ni(NO3)2ㆍ6H2O 전착액은 전이금속염(Transition Metal Salt)을 증류수(Deionized Water)에 용해시켜 제조한다. 이때, 교반기를 이용하여 충분히 혼합시켜야 한다. 또한, 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착액의 온도를 10～50℃ 사이로 조절한다. 상기 온도가 10℃ 미만이면 용해가 잘 이루어지 않으므로 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착액을 제조하기 어렵고, 온도가 50℃를 초과하는 경우에는 전착액이 증발되는 문제가 발생하므로 10～50℃ 사이의 온도범위를 유지하는 것이 좋다.The 0.1 M Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O electrodeposition solution is prepared by dissolving a transition metal salt in distilled water. At this time, it should be sufficiently mixed using a stirrer. Further, the temperature of the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition liquid is adjusted to between 10 and 50 ° C. If the temperature is less than 10 ℃ is difficult to dissolve because it is difficult to prepare a nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O) electrodeposition liquid, when the temperature exceeds 50 ℃ problem that the electrodeposition liquid evaporates It is good to maintain the temperature range between 10 ~ 50 ℃.

상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O)로 형성된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극층은 전극 무게가 0.2 ~ 0.7mg 범위를 유지하는 것이 좋다. 상기 전극 무게가 0.2mg 미만이면 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전기화학적 특성, 구체적으로는 전극의 단위 무게당 비축전용량이 충분하지 못하고, 전극 무게가 0.7mg를 초과하는 경우에는 단위 무게당 비축전용량이 무게에 비해 낮게 나오는 문제가 있으므로 0.2 ~ 0.7mg 사이의 무게범위를 유지하는 것이 좋다.Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) formed of the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O) The electrode layer is recommended to maintain the electrode weight range 0.2 ~ 0.7mg. Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared when the electrode weight is less than 0.2 mg Electrochemical properties of the electrode, specifically, the specific storage capacity per unit weight of the electrode is not enough, if the electrode weight exceeds 0.7mg, there is a problem that the specific storage capacity per unit weight is lower than the weight between 0.2 ~ 0.7mg It is good to maintain the weight range of.

다음으로, 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액 속에 집전체인 스테인리스 스틸(Stainless Steel, SS304급)을 침적시킨다(S2). 즉 제조된 전착액에 집전체인 스테인리스 스틸(Stainless Steel)을 침적시키는 것이다.Next, a stainless steel (Stainless Steel, SS304 grade) as a current collector is deposited in the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution (S2). That is to deposit the stainless steel (Stainless Steel) the current collector in the prepared electrodeposition liquid.

다음으로, 상온 및 상압 하에서 상기 스테인리스 스틸 위에 전기화학적 방법으로 수산화니켈(Ni(OH)2)을 형성하여 전극을 제조한다(S3). 상기 스테인리스 스틸(Stainless Steel) 위에 정전류전착법으로 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 제조한다.Next, nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) is formed on the stainless steel by using an electrochemical method at room temperature and normal pressure (S3). Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) by the constant current electrodeposition method on the stainless steel (Stainless Steel) Prepare the electrode.

구체적으로, 상기 정전류전착법은 인가전류가 -1～-5mA/㎠ 범위 내에서 수행된다. 또한, 상기 전기화학적 방법은 통상적으로 상온 및 상압 하에서 수행된다. 이는 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극층 형성을 위하여 일반적으로 고온, 고압에 비해 온화한 조건 유지가 가능하다.Specifically, the constant current electrodeposition method is performed in the applied current is in the range of -1 ~ -5mA / ㎠. In addition, the electrochemical method is usually carried out at room temperature and atmospheric pressure. It is nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) In order to form the electrode layer, it is generally possible to maintain mild conditions compared to high temperature and high pressure.

다음으로, 상기 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 20～30℃에서 건조한다(S4). 즉 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 20～30℃에서 대략 12～24시간 동안 건조하여 활성화시킴으로서 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 전기화학적인 특성을 증대시킨다. 상기 건조시간이 12시간 미만이면 전극의 활성화 효과가 미비하고, 건조시간이 24시간을 초과하는 경우에는 전극의 화학적 안정성이 저하되는 문제가 발생하므로 12～24 사이의 시간범위를 유지하는 것이 좋다.Next, the prepared nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode is dried at 20 ~ 30 ℃ (S4). Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) Nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) by activating the electrode by drying at about 20 ~ 30 ℃ for about 12 ~ 24 hours Increase the electrochemical properties of the electrode. If the drying time is less than 12 hours, the activation effect of the electrode is inadequate, and if the drying time is more than 24 hours, the problem of deterioration of the chemical stability of the electrode occurs, so it is preferable to maintain the time range between 12 and 24.

또한, 상기 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 결정구조는 엑스레이 회절기(X-ray Diffraction, XRD, D/MAX-2,500V, RIGAKU)와 푸리에변환 적외선분광기(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR, EQUINOX55, BRUKER)를 사용하여 평가하였다. 또한, 필름의 미세구조와 열적 거동을 살펴보기 위하여 열중량 시차열 분석기(Thermo-Gravimetric Differential Thermal Analysis, TG-DTA, STA 402, NETZSCH)와 전계방사형 주사 전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM, S-4700, HITACHI, Japan)을 이용하여 관찰하였다.In addition, the crystal structure of the prepared nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode is an X-ray diffraction (X-ray Diffraction, XRD, D / MAX-2,500V, RIGAKU) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR, EQUINOX55, BRUKER). In addition, to examine the microstructure and thermal behavior of the film, Thermo-Gravimetric Differential Thermal Analysis (TG-DTA, STA 402, NETZSCH) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-) SEM, S-4700, HITACHI, Japan).

또한, 전기화학적 특성평가는 3전극 시스템을 이용하였으며, 상대전극으로는 백금(Pt, 20mm×20mm)을 사용하였으며, 기준전극으로는 1M Ag/AgCl 전극을 사용하였다. 지지전해질은 1M KOH 전해질을 사용하였으며, 평가전위구간은 0 ~ 0.5V 구간이며, 순환전압전류법(Cyclic Voltammetry, CV), 임피던스(Impedance)를 IM6(IM6ex, ZHANER, Germany) 전기화학 특성평가 장비를 이용하여 평가하였다.In addition, electrochemical characterization was performed using a three-electrode system, platinum (Pt, 20mm × 20mm) was used as a counter electrode, and 1M Ag / AgCl electrode was used as a reference electrode. As the supporting electrolyte, 1M KOH electrolyte was used, and the evaluation potential range was 0 to 0.5V, and the cyclic voltammetry (CV) and impedance were measured using IM6 (IM6ex, ZHANER, Germany) electrochemical characterization equipment. Was evaluated using.

다음은 본 발명의 실시 예를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.The following describes the embodiment of the present invention in more detail, but the present invention is not limited thereto.

전착 방법은 도 2에서, 정전류법을 이용하여 전극을 제작하였고, 각각의 전류밀도는 -1mA/cm2, -2mA/cm2, -3mA/cm2, -4mA/cm2, -5mA/cm2 이다. 정전류법을 통해 -0.92V ~ -1.03V 구간에서 필름이 형성되는 것을 확인할 수 있다.In the electrodeposition method in Figure 2, the electrode was manufactured using the constant current method, each current density of -1mA / cm 2 , -2mA / cm 2 , -3mA / cm 2 , -4mA / cm 2 , -5mA / cm 2 It can be seen that the film is formed in the range of -0.92V to -1.03V through the constant current method.

전구체인 질산니켈(Ni(NO3)2)로부터 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극의 형성은 다음과 같은 과정을 수반하게 된다. 질산니켈(Ni(NO3)2)을 포함하고 있는 전해질 내에 전류가 흐를 때, 질산이온(NO3 2-)은 수산이온(OH-)을 만들기 위해 양극 표면에서 환원된다. 양극 표면에서 수산이온(OH-)의 발생은 pH를 상승시키며, 다음 반응식에 따라 음극표면에서 수산화니켈(Ni(OH)2)이 생성된다.The formation of the nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode from the precursor of nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 ) involves the following process. When a current flows in an electrolyte containing nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 ), the nitrate ions (NO 3 2− ) are reduced at the anode surface to form hydroxyl ions (OH − ). The generation of hydroxyl ions (OH − ) at the anode surface raises the pH, and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) is produced at the cathode surface according to the following reaction formula.

(반응식 1)(Scheme 1)

NO3- + 7H2O + 8e- → NH4+ + 10OH- NO 3- + 7H 2 O + 8e - → NH 4+ + 10OH -

(반응식 2)(Scheme 2)

Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2↓ Ni 2+ + 2OH - → Ni ( OH) 2 ↓

Baes와 Mesmer는 1.8M 농도의 질산니켈(Ni(NO3)2) 수용액의 우선 종은 수산화니켈 중합체(Ni4(OH4)4+)인 것을 보고하였다. 이 수산화니켈 중합체(Ni4(OH4)4+)는 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 형성하기 위해 다음의 반응식 4에 의해 더 많은 수산이온(OH-)과 결합된다.Baes and Mesmer reported that the preferred species of aqueous nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 ) solution at a concentration of 1.8 M is nickel hydroxide polymer (Ni 4 (OH 4 ) 4+ ). This nickel hydroxide polymer (Ni 4 (OH 4 ) 4+ ) is combined with more hydroxide ions (OH − ) by the following scheme 4 to form a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode.

(반응식 3)(Scheme 3)

4Ni2+ + 4OH- ↔ Ni4(OH)4 4+ 4Ni 2+ + 4OH - ↔ Ni 4 (OH) 4 4+

(반응식 4)(Scheme 4)

Ni4(OH)4 4+ + 4OH- → 4Ni(OH)2↓ Ni 4 (OH) 4 4+ + 4OH - → 4Ni (OH) 2 ↓

이러한 반응들은 전해증착 과정동안 자발적으로 일어난다.These reactions occur spontaneously during the electrolytic deposition process.

도 3은 제조된 전극의 열적 거동을 살펴보기 위해 TG-DTA를 통해 분석된 그래프를 나타내었다. 도면에서, 94.3℃ 와 264.3℃ 의 흡열 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 94.3℃ 에서 약 6.5wt% 의 무게 감소가 발생되는데 이는 물리적으로 흡착된 물 분자의 탈수에 의한 무게 감소가 나타나는 것이며, 264.3℃ 에서 약 23.2wt% 의 무게 감소는 결정격자에 존재하는 결정수의 탈수에 의해 나타나는 무게 감소가 발생됨을 확인하였다.3 shows a graph analyzed by TG-DTA to examine the thermal behavior of the prepared electrode. In the figure, it can be seen that the endothermic peak of 94.3 ℃ and 264.3 ℃ appear. A weight loss of about 6.5 wt% occurs at 94.3 ° C, which indicates a weight loss due to dehydration of physically adsorbed water molecules, and a weight loss of about 23.2 wt% at 264.3 ° C results in dehydration of crystalline water present in the crystal lattice. It was confirmed that the weight loss represented by.

도 4는 제조된 전극의 엑스레이 회전기(XRD) 패턴을 보여주고 있다. 모든 회절 피크는 Ni(OH2)ㆍ0.75H2O 의 회절 데이터와 일치함을 확인 할 수 있었다(JCPDS, No. 38-0715). 이는 전형적인 α-type 수산화니켈(Ni(OH)2)으로 (110) 결정면으로 확인된 피크를 제외하고 다른 모든 피크들은 피크 반가폭이 넓은 패턴을 보여주고 있는데, 이는 입자의 크기가 매우 작기 때문에 나타나거나, 제조된 전극의 결정성이 좋지 않아 나타날 수 있는 패턴이다.4 shows an X-ray rotator (XRD) pattern of the manufactured electrode. All diffraction peaks were confirmed to be in agreement with diffraction data of Ni (OH 2 ) .0.75H 2 O (JCPDS, No. 38-0715). This is a typical α-type nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ), except for the peak identified as (110) crystallization, all other peaks show a broad pattern of peak half widths due to the very small particle size. Or, the pattern may appear due to poor crystallinity of the manufactured electrode.

엑스레이 회절기(XRD)에 의한 결정상의 확인을 검정해 보기 위해 푸리에변환 적외선분광기(FT-IR)로 측정하였으며, 이에 대한 결과는 도 5와 같다. 3458cm-1 에서 보이는 피크는 O-H 결합에서 나타나는 피크이며, 1631cm-1 에서 보이는 피크는 물 분자의 진동에 의해 나타나는 피크이다. 1485cm-1 과 1026cm-1 에서 나타나는 피크는 C-C와 CO2의 진동에 의해 나타나는 피크이다. 1384cm-1 의 파장에서 보이는 피크는 NO3 - 에서 나타나는 피크이며, 667cm-1에 나타나는 피크는 Ni-O-H 의 진동에 의해 나타나는 피크이다. 따라서 푸리에변환 적외선분광기(FT-IR) 분석을 통해 엑스레이 회절기(XRD)를 이용해 얻은 결정상과 일치함을 확인할 수 있었다.In order to verify the identification of the crystal phase by the X-ray diffractometer (XRD), it was measured by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and the results are shown in FIG. 5. The peak seen at 3458 cm −1 is the peak at the OH bond and the peak at 1631 cm −1 is the peak due to the vibration of water molecules. Peaks at 1485cm -1 and 1026cm -1 is a peak shown by the vibration of the CC and CO 2. Peak visible at a wavelength of 1384cm -1 is NO 3 - and the peak appearing at the peak may appear on 667cm -1 is the peak exhibited by the vibration of the Ni-OH. Therefore, the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis confirmed that the X-ray diffraction (XRD) and the crystal phase obtained by using.

도 6은 다양한 전류밀도 하에서 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2)의 필름의 미세구조 이미지를 나타내었다. 전착되는 수산화니켈(Ni(OH)2)의 입자 크기는 10 ~ 20nm 입자들의 나노 크기로 가지며 입자 표면의 에너지가 높아 약간의 응집입자들이 형성되는 것을 알 수 있다. 저 전류밀도에서는 전착되는 필름의 양이 매우 적어 표면에 불균일하게 전착되는 것을 알 수 있으며, 전류밀도가 증가하면서 집전체 표면에 보다 균일하게 필름이 형성이 되는 것을 관찰할 수 있다. 또한, 제조된 막은 느슨하여 짜임새 없는(Loosely Packed) 구조를 가지고 있는 것으로 보인다. 이는 전해질과 전극물질과의 패러데이 반응(Faradic Reaction) 위치가 증가하여 결론적으로 매우 높은 전기화학적 커패시터 용량을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.6 shows a microstructure image of a film of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) prepared under various current densities. The electrodeposited nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) has a particle size of 10-20 nm and has a high particle surface energy, so that some aggregated particles are formed. At low current density, it can be seen that the amount of the film to be electrodeposited is so small that it is unevenly deposited on the surface. As the current density increases, the film is more uniformly formed on the surface of the current collector. In addition, the membrane produced appears to have a loosely packed structure. This is because the Faradic Reaction position between the electrolyte and the electrode material is increased, and consequently, a very high electrochemical capacitor capacity can be expected.

순환전압전류법(Cyclic Voltammetry, CV)은 다양한 전기화학분석법 중 전극 표면에서 어떠한 반응이 일어나고 있는가를 직접적으로 파악할 수 있는 방법의 하나로 널리 사용되고 있다. Cyclic voltammetry (CV) is widely used as one of the methods that can directly determine what reaction is occurring on the electrode surface among various electrochemical analyses.

도 7은 정전류법을 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 필름을 1M의 수산칼륨(KOH) 전해질에서 10mVs-1 의 일정 주사속도로 전위를 주사하여 얻어진 순환전압전류 곡선을 나타내었다. 도면에서, 페러데이 반응에 의한 한 쌍의 산화/환원 피크가 나타난다. 일반적으로 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극은 다음 식에 의해 표면 산화/환원 반응이 일어나는 것으로 알려져 있다.FIG. 7 shows a cyclic voltammogram obtained by scanning a potential of a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) film prepared using a constant current method at a constant scanning rate of 10 mVs −1 in a 1 M potassium hydroxide (KOH) electrolyte. . In the figure, a pair of oxidation / reduction peaks by the Faraday reaction are shown. In general, nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode is known to occur the surface oxidation / reduction reaction by the following equation.

(반응식 5)(Scheme 5)

Ni(OH)2 + OH-=NiOOH + H2O + e- Ni (OH) 2 + OH - = NiOOH + H 2 O + e -

양극 반응에서 나타나는 피크는 수산화니켈(Ni(OH)2)이 NiOOH로 산화에 의해 나타나는 피크이며, 음극 반응 시 나타나는 피크는 그 반대 반응에 의해 나타나는 피크이다. 측정된 축전용량은 산화/환원 반응에 의해 발현되는 것을 순환전압전류 곡선을 통해 알 수 있으며, -3mA/cm-2 의 전류밀도에서 제조된 필름이 가장 큰 순환전압전류 곡선을 그리고 있음을 보여 준다.The peak appearing in the anodic reaction is a peak that is caused by oxidation of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) to NiOOH, and the peak appearing in the negative reaction is a peak appearing by the opposite reaction. The measured capacitance is expressed by the cyclic voltammetry curve, which is expressed by the oxidation / reduction reaction, and shows that the film produced at the current density of -3 mA / cm -2 shows the largest cyclic voltammetry curve. .

도 8은 수산화니켈(Ni(OH)2)의 필름 제조에서 전류밀도에 따른 필름의 무게와 축전 용량에 대해 나타낸 것이다. 일반적으로 전기증착방법에서 가해지는 전류량이 커질수록 필름의 전착속도와 무게가 증가하는 경향이 있는데, 본 발명에서도 전류밀도가 증가하면서 집전체에 전착되는 필름의 무게가 증가 하는 경향을 나타냈다.Figure 8 shows the weight and storage capacity of the film according to the current density in the film production of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ). In general, as the amount of current applied in the electrodeposition method increases, the electrodeposition speed and weight of the film tend to increase. In the present invention, the weight of the film electrodeposited on the current collector increases as the current density increases.

그러나 단위무게 당 축전 용량은 -3mA/cm-2 까지 증가하다가 이후에는 감소되는 경향을 나타내는데, 이는 필름의 건조 중 균열 발생으로 인한 입자 상호간 및 집전체와 접촉이 불안정하여 단위 축적 용량이 감소하는 것으로 사료된다.However, the storage capacity per unit weight increases to -3mA / cm -2 and then decreases, which decreases unit accumulation capacity due to unstable contact between the particles and the current collector due to cracking during drying of the film. It is feed.

도 9는 전위 주사 속도에 따른 단위 중량당 축전용량 값의 변화를 도시하였다. 일반적으로 이상적인 축전체의 거동은 전위주사 속도가 증가하더라고 단위 중량당 축전용량 값의 변화는 없어야 한다. 그러나 대부분의 물질들은 전위 주사 속도가 증가하면 단위중량당 축전용량 값은 감소하는 경향을 나타내고 있으며, 본 발명에서도 그러한 경향성을 나타내고 있다.9 shows the change of the capacitance value per unit weight according to the potential scan speed. In general, the ideal capacitor behavior should not change the value of capacitance per unit weight even if the potential scan speed increases. However, most materials have a tendency to decrease the capacitance value per unit weight as the potential scanning speed increases, and the present invention also shows such a tendency.

도 10은 순환전압전류 테스트를 한 후 제조된 필름 전극 표면을 관찰한 미세구조이다. 전류밀도에 따라 각기 다른 표면 형상을 나타내는데, 이는 전류밀도가 증가하면서 전착되는 필름의 중량이 증가하면서 전극 표면의 균열이 커지는 것을 알 수 있다. 도 8에서도 알 수 있듯이 고 전류밀도에서 축전 용량의 감소는 이러한 균열이 실제적으로 전극물질의 단위 중량당 축전용량 값의 감소에 직접적으로 기여하는 것으로 판단된다.10 is a microstructure of the film electrode surface observed after the cyclic voltammogram test. It shows different surface shapes according to the current density, which can be seen that the crack of the electrode surface increases as the weight of the electrodeposited film increases as the current density increases. As can be seen from FIG. 8, the reduction of the storage capacity at high current density is judged that such cracking actually contributes directly to the reduction of the capacitance value per unit weight of the electrode material.

도 11은 각각의 전류밀도에 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 필름의 임피던스를 나타내었다. 임피던스는 전기 회로에서 전류의 이동에 방해가 되는 저항(Resistance), 축전기(Capacitor) 및 유전기(inductor) 등으로부터 생기는 복합저항이다.FIG. 11 shows the impedance of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) films prepared at respective current densities. Impedance is a complex resistance resulting from resistance, capacitors and inductors that interfere with the movement of current in an electrical circuit.

임피던스를 도시하는 대표적인 방법이 나이키스트 선도(Nyquist Plot)이다. 나이키스트 선도는 X축에 실수부분을, Y축에 허수부분으로 표기되며, 전해질 용액자체의 저항(Rs), 전하전이 반응에 관련되는 저항(Rp), 그리고 이중층에 관련되는 축전기(Cdl) 등에 관한 복합적인 저항을 한 눈에 볼 수 있는 장점이 있다.A representative method of plotting impedance is the Nyquist Plot. Nyquist plots are labeled with a real part on the X-axis and an imaginary part on the Y-axis, including the resistance (Rs) of the electrolyte solution itself, the resistance (Rp) related to the charge transfer reaction, and the capacitor (Cdl) related to the double layer. There is an advantage in that you can see the complex resistance on the glance.

-1mA/cm2 의 전류밀도로 제조된 필름의 경우 도 11에서, 집전체 표면에 코팅이 잘 되지 않아 집전체 자체 저항값이 나타나는 것을 알 수 있다. 전류밀도를 증가 시키면서 제조된 각각의 필름 중 -3mA/cm2 의 전류 밀도로 제조된 필름이 가장 낮은 임피던스 값을 나타내고 있다. 이는 도 6에서 보듯이 전극층의 일정한 무게와 건조 시 수반되는 균열 발생의 정도가 줄어들어 입자 상호간의 접촉이 향상되어 가장 높은 축전 용량을 나타내는 것으로 보인다. 그러나 -5mA/cm2의 전류 밀로도 제조된 필름의 경우 임피던스가 가장 높은 것을 확인 할 수 있다.In the case of a film manufactured at a current density of -1 mA / cm 2 , it can be seen from FIG. 11 that the current collector self-resistance value appears due to poor coating on the current collector surface. Among the films prepared with increasing current density, the film produced at the current density of -3 mA / cm 2 exhibited the lowest impedance value. As shown in FIG. 6, the constant weight of the electrode layer and the degree of cracking occurring during drying are reduced, so that the contact between the particles is improved, and thus the highest storage capacity is shown. However, it can be seen that the film has the highest impedance in the case of a film manufactured with a current mill of -5 mA / cm 2 .

도 8에서, 높은 전류 밀도에서 제조된 필름의 경우 필름의 무게가 가장 높은 것으로 보아 막의 두께도 가장 두꺼울 것으로 예상된다. 따라서 건조 시 수반되는 응력의 크기가 커서 균열의 크기도 가장 크게 발생되어 입자들 상호간의 접촉이 줄어들어 가장 낮은 축전 용량이 나타나는 것으로 보인다.In FIG. 8, for the film produced at high current density, the film is expected to be the thickest because the film has the highest weight. Therefore, the size of the stress associated with drying is the largest, the size of the crack is also generated the most, the contact between the particles is reduced to appear the lowest storage capacity.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 도전재나 바인더 등의 특별한 첨가제가 사용되지 않으면서, 전기화학적 방법의 간단한 공정에 의해 Ni(OH)2 전극을 용이하게 제조할 수 있고, 상기 전기화학적 방법의 인자 조절에 의해 Ni(OH)2 전극층의 두께 조절이 자유롭다. 상기 제조된 Ni(OH)2 전극은 이의 전기화학적인 특성평가에서 전류, 전압의 관계가 커패시터의 거동과 매우 유사한 의사커패시터 거동을 나타내었으며, 매우 높은 비축전용량을 보이므로 고효율의 비축전용량을 유지하는 슈퍼커패시터(Supercapacitor)의 전극물질로서 유용성을 기대할 수 있다.As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, Ni (OH) 2 electrode can be easily manufactured by a simple process of the electrochemical method, without using a special additive such as a conductive material or a binder, The thickness control of the Ni (OH) 2 electrode layer can be freely controlled by the factor adjustment of the electrochemical method. The prepared Ni (OH) 2 electrode exhibited pseudocapacitor behavior in which the relationship between current and voltage was very similar to that of the capacitor in its electrochemical characterization, and showed very high specific capacitance and thus high efficiency specific capacitance. Usefulness can be expected as an electrode material of a supercapacitor to be retained.

본 발명은 상세한 설명에서 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시 예는 본 발명의 특허청구 범위에 기재된 기술사상에 포함될 것이다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art, such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention will be.

Claims (6)

(a) 20 ～ 50℃ 온도범위의 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액 속에 집전체인 스테인리스 스틸(SS, 304급)을 침적시키는 단계;
(c) 상온 및 상압 하에서 스테인리스 스틸 위에 전기화학적 방법으로 수산화니켈(Ni(OH)2)을 형성하여 전극을 제조하는 단계, 및
(d) 상기 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극을 20 ～ 30℃에서 건조하는 단계를 포함하여 이루어진 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.
(a) preparing a nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution in a temperature range of 20 to 50 ° C .;
(b) depositing stainless steel (SS, 304 grade) as a current collector in the nickel hydroxide (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) electrodeposition aqueous solution;
(c) forming nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) by electrochemical method on stainless steel at room temperature and atmospheric pressure, and preparing an electrode;
(d) the prepared nickel hydroxide (Ni (OH) 2) consisting of hydroxide, including the step of drying at 20 ~ 30 ℃ electrode nickel (Ni (OH) 2) electrode method.
제1항에 있어서, 상기 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전구체와 스테인리스 스틸 집전체를 이용하여 제조된 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.
According to claim 1, wherein said nickel hydroxide (Ni (NO 3) 2 and 6H 2 O) a nickel hydroxide (Ni (OH) 2) electrode manufacturing method manufactured using the entire precursor and the stainless-steel house.
제1항에 있어서, 상기 전기화학적 방법은 정전류전착법을 적용한 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the electrochemical method is a nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) electrode to which a constant current electrodeposition method is applied.
제3항에 있어서, 상기 정전류전착법은 인가전류가 -1 ～ -5mA/㎠ 범위인 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.
The method of claim 3, wherein the constant current electrodeposition method has an applied current in a range of −1 to −5 mA / cm 2 .
제1항에 있어서, 상기 제조된 니켈수산화물(Ni(NO3)2ㆍ6H2O) 전착 수용액을 20 ～ 30℃ 에서 제조하는 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.
The method of claim 1 wherein the prepared nickel hydroxide (Ni (NO 3) 2 and 6H 2 O) nickel hydroxide (Ni (OH) 2) electrode production method for producing an electro-deposition from aqueous 20 ~ 30 ℃.
제1항에 있어서, 상기 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극은 0.2 ~ 0.7mg 무게범위를 유지하는 수산화니켈(Ni(OH)2) 전극 제조 방법.According to claim 1, wherein said nickel hydroxide (Ni (OH) 2) electrode is nickel hydroxide to keep the weight range of 0.2 ~ 0.7mg (Ni (OH) 2) electrode method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110223850A (en) * 2019-05-22 2019-09-10 南昌大学 A kind of quick in situ preparation method of high-performance nickel hydroxide electrode material

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