본 기술은 메조다공성 실리카 위에 아닐린과 불소 함유 아닐린을 중합해 질소·불소가 포함된 고분자 막을 만들고, 전이금속 전구체와 복합화해 열처리한 뒤 실리카 코어를 제거하여 슈퍼 커패시터 전극용 질소·불소 복합 도핑 중공 탄소구체를 제조하는 방법입니다.
슈퍼 커패시터는 충방전이 빠르지만 전기이중층 방식만으로는 축전 용량이 배터리보다 낮은 한계가 있었습니다. 용량을 늘리는 의사 커패시터용 고분자 전극은 값싸고 가공이 쉬우나 산화수가 제한적이고 반복 산화환원 과정에서 장기 안정성이 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 질소와 불소의 복합 도핑으로 탄소의 전자친화도를 바꿔 산화환원 특성을 부여하고, 중공 구체 구조로 무게 대비 표면적을 극대화하여 축전 용량과 안정성을 함께 높입니다. 두 아닐린 단량체의 비율과 철·코발트 같은 전이금속 사용 여부로 불소 함량을 조절할 수 있어 전극 성능을 목적에 맞게 설계할 수 있습니다. 고출력 슈퍼 커패시터, 하이브리드 에너지 저장장치, 회생제동용 전력 버퍼에 적용될 수 있어 빠른 충방전을 유지하면서 단위 무게당 저장 에너지를 끌어올리는 전극 소재로 쓰입니다.
본 발명은 교육부의 화학적-물리적 기능을 가진 탄소 껍질을 이용한 반응물 선택적 전기화학 촉매 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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