KR20240006163A - 고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 절단된 전도성 고분자 섬유를 포함하고, 내부에 공극을 포함함으로써 두께가 두꺼워져도 비표면적을 증가시킴으로써 이온전도성을 높이고 에너지 출력이 향상된 커패시터용 전극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법{An electrode comprising a polymer fiber aggregate and a method of manufacturing the same}
본 발명은 고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 절단된 전도성 고분자 섬유를 포함하고, 내부에 공극을 포함함으로써 두께가 두꺼워져도 비표면적을 증가시킴으로써 이온전도성을 높이고 에너지 출력이 향상된 커패시터용 전극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
슈퍼커패시터는 전력밀도가 10⁴W/kg 수준으로 2차 전지에 비해 매우 높고 충전 및 방전속도가 매우 빠르다. 충방전 시간이 아주 빠르며 수명이 거의 반영구적이다. 그러나 에너지 밀도 면에서는 30Wh/g 수준으로 Li 전지의 에너지 밀도(50Wh/g 이상)에는 미치지 못하고 있다. 따라서 슈퍼커패시터는 범용의 회로 부품보다는 고전력/고에너지밀도를 필요로 하는 장치의 에너지 공급원으로 사용되며 특히 전기 자동차나 전동공구, 무정전 전원장치, 복사기 등과 같이 순간적으로 고출력을 요하거나 장수명이 필요한 응용에 적용되기 위해 연구가 이루어졌다. 하지만, 전기 자동차의 느린 충전 문제 등에 대한 개선사항의 필요에 따라 빠른 충방전 시간을 가지는 슈퍼커패시터 성능 향상을 위한 새로운 활성물질의 탐색은 중요한 연구 분야중 하나라 할 수 있다.
한편, 슈퍼커패시터는 집전장치, 활성물질(전극) 및 전해질로 구성되는데, 집전장치에 충분한 에너지를 전달할 수 있는 높은 정전용량 및 전기전도도를 가진 표면적이 큰 다공성 활성물질이 요구된다. 활성물질로는 탄소물질, 금속산화물, 도전성 고분자 그리고 이들의 복합체가 사용되고 있지만 각각의 장단점이 있다.
기존 탄소재료기반 슈퍼 커패시터는 저렴하면서도 넓은 표면적을 가지는 수-수십 나노 미터 수준의 다공성 카본재료를 활용하여 제작하게 되어 단위부피당 높은 커패시턴스를 가질 수 있다. 하지만, 반복 충방전 시 카본재료의 재겹침 현상 (restacking) 에 발생하고, 이에 의해 이온 투과성이 급격히 떨어지게 되어 전기화학적 특성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하고자 전도성 고분자 기반 슈퍼 커패시터가 개발되었고, 1. 전도성 고분자가 가지는 산화/환원에 의한 높은 전기화학적 특성을 유도할 수 있고, 2. 일부 전도성 고분자의 이온 투과성에 의해 체적 커패시턴스를 가지게 되어, 대용량화를 가능케 할 수 있다. 슈퍼커패시터 연구에 사용되고 있는 전도성 고분자로 polyaniline (PANi), poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT), polypyrrole(PPy), polythiophene(PTh) 등이 있다. 이들은 비정전용량이 100-300F/g 수준으로 탄소물질과 유사하고 또한 Roll-to-Roll 공정으로 유연한 커패시터를 제작할 가능성이 있어 주목을 받고 있다. 하지만, 전도성 고분자의 제한된 이온 투과성에 의해, 수십 내지 수백 나노미터 이상의 두께에서는 그 특성이 급격하게 저하가 되어, 일반적으로 수십 내지 수백 나노미터 수준의 활성층과 집전체를 가지는 단위구조체를 반복적으로 쌓는 구조로 제작하게 되고, 그 결과 집전체에 의한 부피 증가에 의해 실제 커패시턴스가 낮아지는 문제가 있다.
이에 대해 정전용량이 큰 금속산화물 (MnO2) 혹은 전도성이 우수한 그래핀 등과의 복합화가 시도되고 있지만, 아직은 정전용량 면에서 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있다. 최근, 전도성 고분자를 다공성 구조체로 제작하는 기술이 개발되어 왔지만, 상대적으로 낮은 이온 투과성과 불균일성에 의해 그 효과가 미비하였다. 또한, 높은 정전용량을 얻기 위해서는 다량의 나노 충전제가 필요하기 때문에 에너지밀도 면에서도 리튬전지에 미치지 못하고 있다.
한국등록특허 제10-152057호는 전도성 고분자 기반의 슈퍼 커패시터용 전극에 관한 것으로, 전극에 전도성 고분자층을 형성하는 것이 특징이나, 그 구조적인 한계로 커패시턴스가 높지 않다는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-152057호
본 발명에 의하면, 전극의 두께가 증가해도 특성이 저하되지 않는 커패시터용 전극을 제공할 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 단위 질량당 파워/에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 구조의 커패시터용 전극을 제공할 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 다른 전극의 제조방법은 전도성 고분자 물질을 포함하는 방사용액을 황산 용액에 습식 방사하여 고분자 망을 제조하는 단계; 상기 고분자 망을 분쇄하여 고분자 분쇄물을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 고분자 분쇄물을 응집시켜 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 고분자 섬유 응집물은 내부에 공극을 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자 물질은 PEDOT 및 PSS를 몰비 1:0.1 내지 1:0.4로 포함할 수 있다.
상기 방사용액은 응고욕(coagulation bath) 내에 섬유 형태로 습식 방사되고, 상기 섬유 형태로 방사된 방사용액은 응고욕 내에서 불규칙적으로 적층되어 고분자 망을 형성할 수 있다.
상기 방사용액은 응고되어 고분자 섬유를 형성하고, 상기 고분자 망은 불규칙적으로 적층된 고분자 섬유를 포함할 수 있다.
상기 고분자 섬유의 직경 크기는 1.0㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
상기 고분자 망은 물리적 충격에 의해 분쇄되어 고분자 분쇄물을 형성할 수 있다.
상기 고분자 분쇄물은 절단된 고분자 섬유를 포함할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 혼합 용액에서 용액을 제거하면서 고분자 분쇄물을 응집시키는 것일 수 있다.
상기 혼합 용액을 여과하거나 또는 분사하여 유기용매를 제거할 수 있다.
상기 제조방법은 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계 이후, 상기 고분자 섬유 응집물을 수세처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 용액을 이송중인 기재상에 스프레이 코팅하여 고분자 섬유 응집물을 포함하는 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극은 전도성 고분자 물질을 포함하는 고분자 섬유들이 불규칙적으로 응집되어 있고, 내부에 공극을 포함할 수 있다.
상기 고분자 섬유의 길이는 1mm 내지 1,000mm이고, 직경 크기는 1.0 내지 100㎛일 수 있다.
상기 전극의 공극률은 1% 내지 10%일 수 있다.
상기 전극의 비표면적은 30m2/g 내지 1,000m2/g일 수 있다.
상기 전극의 두께는 10nm 내지 1,000nm일 수 있다.
상기 전극의 비축전 용량은 60F/g 내지 100F/g일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극의 두께가 증가해도 특성이 저하되지 않는 커패시터용 전극을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단위 질량당 파워/에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 구조의 커패시터용 전극을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 전극 제조방법에 대한 순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 전극을 제조하는 각 단계에 대한 공정도를 나타낸 것이다.
도 3은 전극 내에 포함되는 고분자 섬유 응집물을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 전극에 포함된 고분자 섬유의 함량을 각각 달리 적용하여 제조된 제조예의 전극을 나타낸 것이다.
도 5는 전극의 면밀도에 따른 표면저항 값의 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 전극의 면밀도에 따른 비축전용량의 값을 나타낸 것이다.
도 7은 전극의 면밀도에 따른 충방전 커브 그래프를 나타낸 것이다.
도 8은 전극의 면밀도에 따른 커패시턴스 값을 나타낸 것이다.
도 9는 전류밀도에 따른 커패시턴스 값을 나타낸 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명은 고분자 섬유 응집물을 포함하는 전극 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 전극을 제조하는 방법에 대한 순서도 및 공정도가 나타내 있는데, 이를 참고하여 본 발명의 전극 제조방법을 설명하고, 이후 본 발명의 전극에 대해 설명하도록 하겠다.
전극 제조방법
본 발명의 전극 제조방법은 전도성 고분자 물질을 포함하는 방사용액을 습식방사하여 고분자 망을 제조하는 단계, 상기 고분자 망을 분쇄하여 고분자 분쇄물을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계, 및 상기 고분자 분쇄물을 응집시켜 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 각 단계별로 설명하도록 하겠다.
고분자 망 제조 단계(S1)
전도성 고분자 물질을 포함하는 방사용액을 황산 용액에 습식 방사하여 고분자 망을 제조하는 단계이다. 보다 구체적으로 방사용액을 황산을 포함하는 용액에 습식 방사하게 된다.
도 2를 참고하면, 방사용액을 응고욕(coagulation bath) 내에 섬유 형태로 습식 방사하고, 상기 섬유 형태로 방사된 방사용액을 응고시켜 고분자 섬유를 제조하게 된다. 이때 상기 섬유 형태로 방사된 방사용액은 응고욕 내에서 불규칙적으로 적층되어 고분자 망을 형성하는 것이 특징이다.
즉, 상기 고분자 망은 불규칙적으로 적층된 고분자 섬유를 포함한다.
상기 방사용액은 전도성 고분자 물질 및 유기용매를 포함한다.
상기 전도성 고분자 물질은 바람직하게 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함한다. 더욱 바람직하게 상기 전도성 고분자 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리스티렌설포네이트(PSS)를 몰비 1:0.1 내지 1:0.4 로 포함한다.
상기 유기용매는 반응성이 낮은 극성의 유기용매를 포함할 수 있으며, 일례로 아세톤 등을 포함할 수 있다.
상기 응고욕은 황산을 포함하는데, 황산의 농도는 30vol% 이상인 것이 바람직하다.
상기 방사용액의 방사는 노즐을 포함하는 시린지 등을 통해 진행할 수 있는데, 상기 노즐의 크기 및 방사압력 등을 통해 고분자 섬유의 직경을 조절할 수 있다.
상기 고분자 섬유의 직경은 바람직하게 1.0 내지 100㎛이며, 더욱 바람직하게 2.5 내지 20㎛이다.
상기 고분자 섬유의 적층 및 뭉침을 통해 고분자 망이 형성된다.
혼합 용액 제조 단계(S2)
고분자 망을 분쇄하여 고분자 분쇄물을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계이다.
응고욕 내의 황산 용액에 담겨있는 고분자 망을 물리적 충격에 의해 분쇄시키게 되는데, 이때 물리적 충격을 가하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 다만, 상기 고분자 망에 포함된 고분자 섬유를 매우 짧은 길이로 절단시켜 황산 용액 내에 고르게 분산시킬 수 있으면 어떠한 방법도 사용할 수 있다.
즉, 고분자 분쇄물은 바람직하게 절단된 고분자 섬유를 포함하며, 이때 상기 고분자 섬유의 길이는 1mm 내지 1,000mm일 수 있다.
고분자 섬유 응집물 형성 단계(S3)
고분자 분쇄물을 응집시켜 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계이다. 구체적으로 절단된 고분자 섬유를 포함하는 혼합 용액에서 고분자 섬유를 제외한 용액을 모두 제거하여 상기 고분자 섬유를 응집시키는 단계이다.
상기 혼합 용액을 여과 또는 분사하는 방법으로 고분자 섬유 및 용액을 분리시킬 수 있는데, 이때 분리와 동시에 고분자 섬유들끼리 응집이 진행되게 된다.
도 2에는 고분자 섬유 응집물을 형성하는 과정이 여과기를 통해 고분자 섬유 응집물을 제조하는 방법(A) 및 분사기를 통해 고분자 섬유 응집물을 제조하는 방법(B)으로 구분되어 나타나 있다.
여과시키는 방법(A)은 여과망 등을 통해 고분자 섬유를 거르고, 나머지 용액은 여과망을 빠져나가게 하는 방법이다. 또는 바람직하게 진공여과 방법을 이용할 수 있는데, 여과를 통해 걸러진 고분자 섬유들이 로딩되면서 전극의 두께를 제어할 수 있게 된다.
분사시키는 방법(B)은 분사장치를 통해 고분자 섬유 및 용액을 분사하여 고분자 섬유는 기재상에 부착시키고 용액은 공기 중에 날려 제거시키는 방법이다. 바람직하게 진공 척 상에 스프레이 코팅방식으로 혼합 용액을 분사하여 고분자 섬유를 응집시키게 되는데, 이때 기재상에 고분자 섬유를 뿌려 전극의 두께를 제어할 수 있게 된다.
상기 분사 방법(B)은 롤투롤 공정에 적용할 수 있는데, 구체적으로 롤을 통해 이송되는 기재상에 혼합 용액을 연속적으로 분사시켜 일정 간격 및 두께를 갖는 고분자 섬유 응집물을 제조할 수 있고, 이때 상기 고분자 섬유 응집물은 필름 형태로 연속적으로 제조된게 된다.
본 발명에서는 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계 이후, 상기 고분자 섬유 응집물을 수세처리하거나, 또는 건조하는 단계 등이 더 포함될 수 있는데, 상기 수세를 통해 분리되지 않은 용액을 고분자 섬유 응집물로부터 완전히 씻어서 제거할 수 있다.
본 발명에서 상기와 같은 방식으로 제조된 전극은 고분자 섬유 응집물을 포함하고, 상기 고분자 섬유 응집물은 바람직하게 내부에 공극을 포함한다.
전극
본 발명의 전극은 전도성 고분자 물질을 포함하는 고분자 섬유들이 불규칙적으로 응집되어 있고, 내부에 공극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전극은 바람직하게 앞서 설명한 본 발명의 전극 제조방법에 의해 제조된다.
상기 전도성 고분자 물질은 바람직하게 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함한다.
상기 고분자 섬유의 길이는 1mm 내지 1,000mm이고, 직경 크기는 1.0 내지 100㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 전극의 공극률은 1% 내지 10%인 것이 바람직하다.
상기 전극의 비표면적은 30m2/g 내지 1000m2/g인 것이 바람직하다.
상기 전극의 두께는 10nm 내지 1,000nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 전극은 바람직하게 슈퍼 커패시터용의 전극으로 사용되는데, 매우 바람직하게 비축전 용량은 60F/g 내지 100F/g이고, 섬유 전도도는 ~1000 S/cm인 것이 특징이다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예
폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS) 및 아세톤을 포함하는 방사용액을 30vol% 농도의 황산 용액에 방사하여 고분자 망을 제조하고, 이를 믹서(Mixer)로 분쇄하여 혼합 용액을 제조하였다.
이후 상기 혼합용액을 스프레이 코팅장치를 통해 진공 척 상에 분사하여 대면적 6inch를 갖는 전극을 제조하였다. 이때 상기 전극에 포함된 고분자 섬유의 직경은 10㎛였다.
도 3에는 상기 제조된 전극을 확대하여 나타낸 것으로, 불규칙하게 얽혀있는 고분자 섬유들이 응집되어 고분자 섬유 응집물을 형성하고 있음을 알 수 있고, 상기 고분자 섬유 사이에 형성된 공극을 확인할 수 있다.
한편, 상기 전극에 포함된 고분자 섬유의 함량을 0.2mg/cm2 에서 5mg/cm2까지 다양하게 변화시키며 후술할 각 실험을 진행하였다.
먼저 도 4는 고분자 섬유의 함량을 변화시키며 그 투광성을 측정한 결과이다. 도 4의 좌측부터 우측으로 갈수록 고분자 섬유의 함량이 증가한다. 고분자 섬유의 함량이 증가함에 따라 투과성이 낮아짐을 알 수 있다.
실험예1
상기 제조예의 전극에 대해 표면저항을 측정하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5를 참고하면, 전극에 포함된 고분자 섬유의 함량이 증가할수록 표면 저항값은 8 ohm/sq 에서 1.0 ohm/sq로 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 촘촘한 그물망을 형성할수록 전자 이동면에서 높은 성능을 보이고, 그에 따라 더욱 높은 축전효율을 구현할 수 있음을 의미한다.
실험예2
상기 제조예의 전극에 대해 비축전용량을 측정하고 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6을 참고하면, 상기 전극은 높은 전자 이동능력과 더불어 축전성능 측정시 약 80 mF/cm2의 보다 높은 축전효율을 보임을 알 수 있다.
실험예3
상기 제조예의 전극에 대해 충방전을 실험을 하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7은 상기 전극을 일정 전류로 충방전 하였을 때의 충방전 커브인데, 고분자 섬유의 함량이 많을수록 충방전 성능이 향상됨을 알 수 있다.
실험예4
상기 제조예의 전극에 대해 커패시턴스를 측정하고 그 결과는 도 8에 나타내었다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 고분자 섬유의 질량당 커패시턴스는 Yuqing Liu (Science report. 5, 2015)에서 발표한 논문과 비교했을 때, 높은 로딩량에서도 캐퍼시턴스가 유지됨을 알 수 있다. 이를 통해 동일 물질 구성으로 구현된 박막 샘플의 경우와 비교해, 미세 공극에 의해 특성 저하가 없음을 확인할 수 있다.
실험예5
상기 제조예의 전극에 전류밀도를 0.1 내지 2mA/cm2으로 조정하여 커패시턴스를 측정하고 그 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9에서 가장 좋지 않은 결과를 보인 고분자 섬유의 함량이 높은 시편을 기준으로 보면, 본 발명에 따른 전극은 높은 전류밀도에서 약 10% 정도의 커패시턴스 저하를 보인다. 이는 미세섬유 자체의 두께에 의한 영향이라 판단된다. 하지만, 이는 기존 박막 샘플의 결과와 비교해 보았을 때, 영향이 미비한 정도라 할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (19)

  1. 전도성 고분자 물질을 포함하는 방사용액을 황산 용액에 습식 방사하여 고분자 망을 제조하는 단계;
    상기 고분자 망을 분쇄하여 고분자 분쇄물을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 고분자 분쇄물을 응집시켜 고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 고분자 섬유 응집물은 내부에 공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함하는 것인 전극 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 물질은 PEDOT 및 PSS를 몰비 1:0.1 내지 1:0.4로 포함하는 것인 전극 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사용액은 응고욕(coagulation bath) 내에 섬유 형태로 습식 방사되고,
    상기 섬유 형태로 방사된 방사용액은 응고욕 내에서 불규칙적으로 적층되어 고분자 망을 형성하는 것인 전극 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방사용액은 응고되어 고분자 섬유를 형성하고,
    상기 고분자 망은 불규칙적으로 적층된 고분자 섬유를 포함하는 것인 전극 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 섬유의 직경은 1.0㎛ 내지 100㎛인 것인 전극 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 망은 물리적 충격에 의해 분쇄되어 고분자 분쇄물을 형성하는 것인 전극 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 분쇄물은 절단된 고분자 섬유를 포함하는 것인 전극 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 용액에서 용액을 제거하면서 고분자 분쇄물을 응집시키는 것인 전극 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼합 용액을 여과하거나 또는 분사하여 유기용매를 제거하는 것인 전극 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    고분자 섬유 응집물을 형성하는 단계 이후, 상기 고분자 섬유 응집물을 수세처리하는 단계가 더 포함되는 것인 전극 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 용액을 이송중인 기재상에 스프레이 코팅하여 고분자 섬유 응집물을 포함하는 필름을 제조하는 것인 전극 제조방법.
  13. 전도성 고분자 물질을 포함하는 고분자 섬유들이 불규칙적으로 응집되어 있고,
    내부에 공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함하는 것인 전극.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고분자 섬유의 길이는 1mm 내지 1,000mm이고,
    직경은 1.0㎛ 내지 100㎛인 것인 전극.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전극의 공극률은 1% 내지 10%인 것인 전극.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전극의 비표면적은 30m2/g 내지 1,000m2/g인 것인 전극.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 전극의 두께는 10nm 내지 1,000nm인 것인 전극.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 전극의 비축전 용량은 60F/g 내지 100F/g인 것인 전극.
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