본 기술은 셀룰로오스 고분자 스펀지에 환원된 산화 그래핀(RGO) 수용액을 모세관 현상으로 흡수시킨 뒤 동결-건조하여 RGO/스펀지 복합체 전극을 만드는 수퍼 캐패시터 전극 제조 방법입니다. 다공성 스펀지 골격 전체에 RGO가 분포된 3차원 구조로 전극의 비표면적과 전도 경로를 함께 확보합니다.
수퍼 캐패시터는 급속 충방전과 긴 수명이 장점이지만 비에너지 용량이 낮다는 단점이 있었습니다. 전극 소재로 쓰인 활성탄은 구동전압을 높이는 데 한계가 있었고, 금속산화물은 전이금속만 사용해야 하며 강산 전해액에 녹지 않아야 한다는 제약이 존재했습니다.
본 기술은 천연 펄프 기반의 친환경 셀룰로오스 스펀지를 RGO 지지 골격으로 활용해 산계·알칼리계·중성 전해질 모두에서 작동하는 복합체 전극을 구현하며, 1200~1250 F/g 수준의 매우 큰 비정전용량과 안정적인 충방전 사이클 성능을 보입니다. 전기자동차 보조전원, 태양광 에너지 저장 장치, 휴대용 전자기기 전원 모듈에 적용될 수 있어 간단한 침지·동결건조 공정만으로 고용량 축전 전극을 저비용으로 양산하는 길을 열어 줍니다.
본 발명은 교육과학기술부의 그래핀 기반 바이오센서 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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