KR101025571B1 - Electrode for supercapacitor and the fabrication method thereof, and supercapacitor using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비축전용량 및 전기전도도가 우수한 수퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 수퍼커패시터에 관한 것으로서, 집전체와; 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되며, 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어진 나노섬유의 웹 구조를 갖는 다공성 금속산화물층을 포함하며, 상기 나노입자는, 비정질 구조를 갖거나, 혹은 비정질 구조 내에 나노결정질이 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극을 제공한다. The present invention relates to a supercapacitor electrode having excellent specific capacitance and electrical conductivity, a method for manufacturing the same, and a supercapacitor using the same, including a current collector; A porous metal oxide layer formed on at least one surface of the current collector and having a web structure of nanofibers including metal oxide nanoparticles, wherein the nanoparticles have an amorphous structure or are nanocrystalline in an amorphous structure. Provided is an electrode for a supercapacitor, which is formed partially.

전기방사, 금속산화물층, 나노섬유, 비정질, 웹, 수퍼커패시터 Electrospinning, Metal Oxide Layers, Nanofibers, Amorphous, Web, Supercapacitors

Description

수퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 수퍼커패시터 {ELECTRODE FOR SUPERCAPACITOR AND THE FABRICATION METHOD THEREOF, AND SUPERCAPACITOR USING THE SAME}Supercapacitor Electrode and Manufacturing Method Thereof, and Supercapacitor Using the Subcapacitor {ELECTRODE FOR SUPERCAPACITOR AND THE FABRICATION METHOD THEREOF, AND SUPERCAPACITOR USING THE SAME}

본 발명은 비축전용량 및 전기전도도가 우수한 수퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 수퍼커패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a supercapacitor electrode having excellent specific capacitance and electrical conductivity, a method of manufacturing the same, and a supercapacitor using the same.

환경 및 에너지에 대한 관심의 고조로 대체 에너지 및 에너지 저장 시스템 (리튬계 이차전지, 전기화학 커패시터 등)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 고용량, 고출력 특성이 요구되는 분야에 응용이 가능한 수퍼커패시터가 최근에 많은 주목을 받고 있다. With increasing interest in the environment and energy, studies on alternative energy and energy storage systems (lithium-based secondary batteries, electrochemical capacitors, etc.) are being actively conducted. In particular, supercapacitors that can be applied to fields requiring high capacity and high output characteristics have recently been attracting much attention.

수퍼커패시터는 전극과 전해질의 계면에서의 가역적인 패러데이 산화/환원 반응 (reversible faradaic surface redox reaction)에 의한 의사커패시턴스 (pseudocapacitance)를 이용하여 전하를 저장하는 전기화학적 커패시터이다. 이러한 수퍼커패시터는 초소형 의료장비 및 이동 통신 기기용 전원 등에 단독 또는 이차전지와 복합화되어 사용되며, 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 전원, 군사/우주 항공용 장비의 전원 등으로 활용될 수 있다. Supercapacitors are electrochemical capacitors that store charge using pseudocapacitance by a reversible faradaic surface redox reaction at the interface between the electrode and the electrolyte. These supercapacitors are used alone or in combination with secondary batteries for power supplies for micro medical equipment and mobile communication devices, and may be used as power sources for electric and hybrid vehicles, and power supplies for military and aerospace equipment.

수퍼커패시터에 대표적으로 널리 이용이 되고 있는 전극 재료는 의사커패시턴스의 특성을 나타내는 IrO2와 RuO2와 같은 전이금속산화물 (transition metal oxide)을 들 수 있는데, 현재까지 700 F/g 이상의 비축전용량 (specific capacitance)과 높은 전기전도도를 가지는 RuO2가 수퍼커패시터용 전극으로 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, RuO2는 우수한 수퍼커패시터 특성에도 불구하고, 높은 가격으로 인해 대량 생산 및 저가 공정의 관점에서 큰 제약이 따른다. Representative electrode materials widely used in supercapacitors include transition metal oxides such as IrO 2 and RuO 2 , which exhibit pseudocapacitance characteristics. RuO 2 , which has a specific capacitance and high electrical conductivity, is known to exhibit excellent characteristics as an electrode for supercapacitors. However, despite the excellent supercapacitor characteristics, RuO 2 has great limitations in terms of mass production and low cost processes due to its high price.

이를 대체하기 위한 전극 재료로는 MnO2, NiOx, CoOx, V2O5, MoO3 등이 있다. 이 중 망간산화물 (MnO2)은 환경 친화적이고 가격이 저렴하여 많은 연구가 진행되고 있다. 우수한 수퍼커패시터 특성 (예컨대, 높은 비축전용량)을 갖기 위해서는, 전극 재료가 넓은 비표면적 및 낮은 내부저항 특성을 지니고, 가용 전위영역에서 표면 산화/환원 반응의 발생이 연속적이며, 전해질과의 반응이 용이할 것을 요한다. 전기화학 반응은 금속산화물의 표면 또는 수 nm 두께의 표면층에서 주로 이루어지므로, 금속산화물 입자의 크기가 작을수록 더 큰 용량을 기대할 수 있다. Electrode materials for replacing them include MnO 2 , NiO x , CoO x , V 2 O 5 , MoO 3, and the like. Among them, manganese oxide (MnO 2 ) is environmentally friendly and inexpensive, many studies have been conducted. In order to have excellent supercapacitor properties (e.g. high specific capacitance), the electrode material has a large specific surface area and low internal resistance characteristics, the occurrence of surface oxidation / reduction reactions in the available potential region is continuous, and the reaction with the electrolyte It needs to be easy. Since the electrochemical reaction is mainly performed on the surface of the metal oxide or the surface layer of several nm thickness, the smaller the size of the metal oxide particles can be expected to have a larger capacity.

금속산화물 나노구조의 제조 방법을 개시하는 미국 등록특허 제7,084,002호는, 알루미나 막 (membrane)을 주형 (template)으로 이용하여 나노 선을 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 알루미나 주형의 크기 제한 및 주형의 높은 가격으로 인해 양산성이 크게 떨어지는 단점이 있다. US Patent No. 7,084,002, which discloses a method for producing a metal oxide nanostructure, proposes a method for producing nanowires using an alumina membrane as a template. However, due to the size limitation of the alumina mold and the high price of the mold, there is a disadvantage in that mass productivity is greatly reduced.

또한, 대한민국 공개특허 제2008-0066495호에서는 초극세 섬유상 또는 나노로드상의 산화티타늄층을 전기방사로 제조하고, 이를 400~450 ℃로 소결하여 산화티타늄을 결정상으로 만들고, 700~1000 ℃로 후열처리한 다음, 상기 산화티타늄층에 추가적으로 금속산화물을 코팅하여 수퍼커패시터용 전극을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 두 단계의 열처리 공정을 거치게 되고, 추가적인 금속산화물 코팅이 이루어짐에 따라 공정이 복잡하고 제조 단가가 높은 단점이 있다. In addition, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0066495, an ultrafine fibrous or nanorod-like titanium oxide layer was prepared by electrospinning, and then sintered at 400-450 ° C. to form titanium oxide as a crystalline phase, followed by post-heat treatment at 700-1000 ° C. Next, a method of manufacturing an electrode for a supercapacitor by coating a metal oxide on the titanium oxide layer is disclosed. However, the two-step heat treatment process, and the additional metal oxide coating is a complicated process and high manufacturing cost disadvantages.

이외에도, 나노입자의 합성 방법으로 잘 알려진 수열합성법 (C.H. Liang et al, Japanese Journal of Applied Physics, 47, 4682-4686, 2008) 또는 마이크로 에멀젼법 (C. Xu et al, Journal of Power Source, 180, 664-670, 2008) 등을 이용한 망간산화물 나노입자의 제조 방법이 제안되었다. 이렇게 얻어진 망간산화물 나노입자를 도전재와 바인더와 함께 섞어 페이스트 (paste)화하여 집전체에 코팅하는 방법을 취하고 있으나, 도전재와 바인더가 첨가된 양만큼 비축전용량 값은 감소하게 된다.In addition, hydrothermal synthesis (CH Liang et al, Japanese Journal of Applied Physics, 47, 4682-4686, 2008) or microemulsion method (C. Xu et al, Journal of Power Source, 180, 664-670, 2008) has been proposed a method for producing manganese oxide nanoparticles. The manganese oxide nanoparticles thus obtained are mixed with a conductive material and a binder to paste into a current collector, but the specific capacitance value is reduced by the amount of the conductive material and the binder added.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은,The present invention has been made to solve these conventional problems, the object of the present invention,

첫째, 기공도가 크고 비표면적이 높은 금속산화물 전극 (이하, '금속산화물 전극'과 혼용됨)을 제조하여 비축전용량 및 전기전도도가 우수한 수퍼커패시터용 전극을 제공하고,Firstly, a metal oxide electrode having a large porosity and a high specific surface area (hereinafter, mixed with a 'metal oxide electrode') is manufactured to provide a supercapacitor electrode having excellent specific capacitance and electric conductivity.

둘째, 이러한 수퍼커패시터용 전극을 간단하고 저렴하면서도 대량으로 생산할 수 있게 하는 방법을 제공하며,Second, it provides a method for producing a simple and inexpensive mass production of the electrode for the supercapacitor,

셋째, 집전체와 금속산화물 전극의 접착성을 크게 증대시켜 기계적, 열적, 전기적 안정성이 우수한 수퍼커패시터용 전극을 제공하는 데에 있다.Third, the present invention provides a supercapacitor electrode having excellent mechanical, thermal, and electrical stability by greatly increasing adhesion between a current collector and a metal oxide electrode.

이러한 목적들은 다음의 본 발명의 구성에 의하여 달성될 수 있다.These objects can be achieved by the following configuration of the present invention.

(1) 집전체와;(1) a current collector;

상기 집전체의 적어도 일면에 형성되며, 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어진 나노섬유의 웹 구조를 갖는 다공성 금속산화물층을 포함하며,It is formed on at least one surface of the current collector, and comprises a porous metal oxide layer having a web structure of nanofibers including metal oxide nanoparticles,

상기 나노입자는, 비정질 구조를 갖거나, 혹은 비정질 구조 내에 나노결정질이 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극.The nanoparticles have an amorphous structure, or the electrode for a supercapacitor, characterized in that the nanocrystalline is partially formed in the amorphous structure.

(2) 상기 (1)에 따른 수퍼커패시터용 전극을 포함하는 수퍼커패시터.(2) A supercapacitor comprising an electrode for a supercapacitor according to (1) above.

(3) (가) 집전체 상에, 금속산화물 전구체와 고분자를 혼합한 용액을 방사하 여 금속산화물 전구체와 고분자가 혼합된 복합섬유의 웹을 제조하고;(3) (a) spinning a solution of a metal oxide precursor and a polymer on a current collector to prepare a web of composite fibers in which the metal oxide precursor and the polymer are mixed;

(나) 상기 복합섬유의 웹을 열 압착, 열 가압, 또는 제1 열처리하여, 상기 복합섬유 내 고분자를 부분 또는 전체 용융시키며;(B) thermocompressing, thermopressing or first heat treating the web of the composite fiber to partially or totally melt the polymer in the composite fiber;

(다) 상기 (나) 단계를 거친 복합섬유의 웹을 제2 열처리하여 상기 복합섬유의 웹으로부터 상기 고분자를 제거함으로써 제1항에 따른 다공성 금속산화물층을 얻는 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법.(C) a porous metal oxide layer according to claim 1 to obtain a porous metal oxide layer according to claim 1 by removing the polymer from the web of the composite fiber by a second heat treatment of the web of the composite fiber passed through step (b). Manufacturing method.

첫째, 본 발명에 의하여 제조된 금속산화물 전극은 2~30 nm 크기를 가진 초미세한 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어진 나노섬유의 웹 구조를 가지므로, 비표면적이 크게 증대되고, 전해질이 나노섬유 및 나노입자의 사이사이에 쉽게 침투할 수 있다. First, since the metal oxide electrode prepared according to the present invention has a web structure of nanofibers including ultrafine metal oxide nanoparticles having a size of 2 to 30 nm, the specific surface area is greatly increased, and the electrolyte is nanofibers and It can easily penetrate between nanoparticles.

둘째, 상기 금속산화물 전극은 400 ℃ 이하의 저온 열처리를 거쳐서 형성되므로, 비정질, 또는 비정질과 나노결정질이 혼합된 구조를 가지게 되고, 전해질과의 반응이 용이해지며, 이에 따라 고용량 수퍼커패시터 특성을 얻을 수 있다. 또한, 제조 공정이 단순해진다.Second, since the metal oxide electrode is formed through a low temperature heat treatment of 400 ° C. or less, the metal oxide electrode has an amorphous, or a mixture of amorphous and nanocrystalline structures, and facilitates reaction with an electrolyte, thereby obtaining high capacity supercapacitor characteristics. Can be. In addition, the manufacturing process is simplified.

셋째, 열 압착, 열 가압, 또는 200 ℃ 이하의 저온 열처리 과정을 통해 집전체 (하부 전극)와 금속산화물층 간의 접착성이 크게 향상되어 전기적, 기계적 안정성이 높은 수퍼커패시터용 전극을 제조할 수 있다.Third, the adhesiveness between the current collector (lower electrode) and the metal oxide layer is greatly improved through thermal compression, thermal pressing, or a low temperature heat treatment of 200 ° C. or less, thereby manufacturing a supercapacitor electrode having high electrical and mechanical stability. .

넷째, 방사 시간을 조절하여 금속산화물 막의 두께를 손쉽게 조절하여 박막 또는 후막을 손쉽게 형성할 수 있다.Fourth, it is possible to easily form a thin film or a thick film by easily controlling the thickness of the metal oxide film by adjusting the spinning time.

본 발명에 따른 수퍼커패시터용 전극은 집전체와, 이 집전체의 적어도 일면에 형성된 다공성 금속산화물층을 포함하여 이루어진다. The supercapacitor electrode according to the present invention comprises a current collector and a porous metal oxide layer formed on at least one surface of the current collector.

여기서, 상기 다공성 금속산화물층은 금속산화물 나노섬유 (나노 선)의 웹 내지 네트워크 구조를 가진다. 즉, 상기 다공성 금속산화물층은 방사 (예컨대, 전기방사)에 의해 섬유가 얽혀 있는 형태를 갖고, 또한 열 압착 또는 열 가압 후 열처리 (제2 열처리)에 의해 납작한 벨트 형태의 금속산화물 나노섬유의 웹 구조를 갖는다. 상기 금속산화물 나노섬유는 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어지는데, 상기 금속산화물 나노입자는 비정질 구조를 갖거나, 혹은 비정질 구조 내에 나노결정질이 부분적으로 형성된 구조를 갖는 것을 일 특징으로 한다. 상기 나노입자의 평균 크기는 2~30 nm이고, 상기 나노섬유의 평균 직경은 50~3000 ㎚인 것이 바람직하다. 상기 나노섬유의 평균 직경과 상기 나노입자의 크기는 첨가된 전구체의 함량과 사용된 열처리 온도에 의해 조절이 가능하다.Here, the porous metal oxide layer has a web or network structure of metal oxide nanofibers (nano wires). That is, the porous metal oxide layer has a form in which fibers are entangled by spinning (for example, electrospinning), and a web of metal oxide nanofibers in the form of a belt flattened by heat treatment (second heat treatment) after thermal compression or thermal pressing. Has a structure. The metal oxide nanofibers include metal oxide nanoparticles, and the metal oxide nanoparticles have an amorphous structure or a structure in which nanocrystals are partially formed in the amorphous structure. The average size of the nanoparticles is 2 ~ 30 nm, the average diameter of the nanofibers is preferably 50 ~ 3000 nm. The average diameter of the nanofibers and the size of the nanoparticles can be controlled by the content of the added precursor and the heat treatment temperature used.

상기 다공성 금속산화물층은 망간산화물 (MnO2, Mn2O3 또는 Mn3O4), 니켈산화물 (NiO), 바나듐산화물 (V2O5), 텅스텐산화물 (WO3), 코발트산화물 (CoO, Co2O3 또는 Co3O4) 및 몰리브데늄산화물 (MoO3) 중에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합 상을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The porous metal oxide layer may be a manganese oxide (MnO 2 , Mn 2 O 3 or Mn 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 or Co 3 O 4 ) and molybdenum oxide (MoO 3 ) may include any one or two or more mixed phases. However, the present invention is not limited thereto.

상기 집전체로는 백금 (Pt), 금 (Au), 팔라듐 (Pd), 이리듐 (Ir), 은 (Ag), 루테늄 (Ru), 니켈 (Ni), 스테인리스스틸 (STS), 알루미늄 (Al), 몰리브데늄 (Mo), 크롬 (Cr), 구리 (Cu), 티타늄 (Ti), 텅스텐 (W), ITO (In doped SnO2) 및 FTO (F doped SnO2)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.The current collector may be platinum (Pt), gold (Au), palladium (Pd), iridium (Ir), silver (Ag), ruthenium (Ru), nickel (Ni), stainless steel (STS), aluminum (Al) , Molybdenum (Mo), chromium (Cr), copper (Cu), titanium (Ti), tungsten (W), ITO (In doped SnO 2 ) and FTO (F doped SnO 2 ) Can be used.

또한, 본 발명은 상기 수퍼커패시터용 전극을 포함하는 수퍼커패시터를 제공한다. 일반적으로, 수퍼커패시터는 전극 (집전체와 금속산화물 전극을 포함), 전해질, 분리막, 케이스 및 단자 등으로 구성되는데, 본 발명의 수퍼커패시터는 상기 전극 외의 다른 구성은 일반 수퍼커패시터의 구성과 동일하다.In addition, the present invention provides a supercapacitor including the electrode for the supercapacitor. In general, a supercapacitor is composed of an electrode (including a current collector and a metal oxide electrode), an electrolyte, a separator, a case, a terminal, and the like. The supercapacitor of the present invention has the same configuration as that of a general supercapacitor except for the electrode. .

본 발명에서 사용되는 전해질의 예로는 Na2SO4, (NH4)2SO4, KOH, LiOH, LiClO4, KCl, Na2SO4, Li2SO4, KOH, NaCl 등이 있으며, 망간산화물 (MnO2, Mn2O3 또는 Mn3O4), 니켈산화물 (NiO), 바나듐산화물 (V2O5), 텅스텐산화물 (WO3), 코발트산화물 (CoO, Co2O3 또는 Co3O4) 및 몰리브데늄산화물 (MoO3) 등의 금속산화물 전극과 전기화학 반응을 일으킬 수 있는 전해질이면 특정 물질에 제약을 두지는 않는다. Examples of the electrolyte used in the present invention include Na 2 SO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , KOH, LiOH, LiClO 4 , KCl, Na 2 SO 4 , Li 2 SO 4 , KOH, NaCl and the like, manganese oxide (MnO 2 , Mn 2 O 3 or Mn 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 or Co 3 O 4 ) and an electrolyte capable of causing an electrochemical reaction with a metal oxide electrode such as molybdenum oxide (MoO 3 ), there is no restriction on a specific material.

한편, 본 발명에 따른 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법은, 크게 (1) 방사에 의한 복합섬유의 웹 형성 단계, (2) 방사된 복합섬유의 웹의 열 압착 등의 단계, (3) 열처리에 의해 다공성 금속산화물층을 얻는 단계로 나눌 수 있다. 이하, 각 단계별로 상세히 설명한다.On the other hand, the manufacturing method of the electrode for the supercapacitor according to the present invention is largely divided into (1) the step of forming the web of the composite fiber by spinning, (2) the step of thermal compression of the web of the spun composite fiber, (3) heat treatment It can be divided into the step of obtaining a porous metal oxide layer. Hereinafter, each step will be described in detail.

방사에 의한 복합섬유의 형성Formation of Composite Fibers by Spinning

1. 방사 용액의 제조1. Preparation of spinning solution

본 발명에서는 금속산화물 나노섬유의 웹 구조를 얻기 위해 방사법을 사용하는데, 먼저 방사를 위해 방사 용액을 제조한다.In the present invention, a spinning method is used to obtain a web structure of the metal oxide nanofibers, and a spinning solution is first prepared for spinning.

방사 용액은 금속산화물의 졸-겔 전구체 (이하, '금속산화물 전구체'와 혼용됨)와 적당한 고분자와 용매를 혼합하여 제조한다. 여기서, 상기 고분자는 용액의 점도를 증가시켜 방사 시 섬유상을 형성시키며, 금속산화물 전구체와의 상용성에 의해 방사된 섬유의 구조를 제어하는 역할을 한다. The spinning solution is prepared by mixing a sol-gel precursor of a metal oxide (hereinafter mixed with a 'metal oxide precursor') with a suitable polymer and a solvent. Here, the polymer increases the viscosity of the solution to form a fibrous phase when spinning, and serves to control the structure of the spun fiber by compatibility with the metal oxide precursor.

상기 금속산화물 전구체는 Mn, Ni, Co, W, 및/또는 Mo 이온을 포함하는 전구체로서, 고분자와 혼합되어 방사 후 열처리 (예컨대, 200 ℃ 이상의 온도에서 열처리)를 통해 망간산화물 (MnO2, Mn2O3 또는 Mn3O4), 니켈산화물 (NiO), 바나듐산화물 (V2O5), 텅스텐산화물 (WO3), 코발트산화물 (CoO, Co2O3 또는 Co3O4) 및 몰리브데늄산화물 (MoO3)을 형성할 수 있는 것이면 특정 전구체에 제약을 두지는 않는다. 예컨대, 망간산화물 나노섬유의 웹을 제조하는 경우, 망간산화물 전구체로 망간(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 (Manganese Acetylacetonate, Mn(C5H7O2)3), 망간(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 (Manganese Acetylacetonate, [CH3COCH=C(O)CH3]2Mn), 망간(Ⅲ) 아세테이트 하이드레이트 (Manganese acetate hydrate, Mn(CH3COO)3·xH2O), 망간(Ⅲ) 아세테이트 다이하이드레이트 (Manganese acetate dihydrate, Mn(CH3COO)3·2H2O), 망간(Ⅲ) 아세테이트 테트라하이드레이트 (Manganese acetate tetrahydrate, Mn(CH3COO)2·4H2O), 망간(Ⅱ) 나이트레이트 하이드레이트 (Manganese nitrate hydrate, Mn(NO3)2·xH2O), 망간(Ⅱ) 클로라이드 (Manganese chloride, MnCl2), 망간(Ⅱ) 클로라이드 하이드레이트 (Manganese chloride hydrate, MnCl2·xH2O), 망간(Ⅲ) 클로라이드 테트라하이드레이트 (Manganese chloride tetrahydrate, MnCl2·4H2O), 망간(Ⅱ) 설페이트 하이드레이트 (Manganese sulfate hydrate, MnSO4·xH2O) 및 망간(Ⅱ) 설페이트 모노하이드레이트 (Manganese sulfate monohydrate, MnSO4·H2O)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.The metal oxide precursor is a precursor containing Mn, Ni, Co, W, and / or Mo ions, and is mixed with a polymer to produce manganese oxide (MnO 2 , Mn) through a post-spinning heat treatment (eg, heat treatment at a temperature of 200 ° C. or higher). 2 O 3 or Mn 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 or Co 3 O 4 ) and molybdenum Any precursor capable of forming denium oxide (MoO 3 ) is not constrained. For example, when manufacturing a web of manganese oxide nanofibers, manganese (III) acetylacetonate (Mn (C 5 H 7 O 2 ) 3 ), manganese (II) acetylacetonate (Manganese Acetylacetonate) as a manganese oxide precursor , [CH 3 COCH = C ( O) CH 3] 2Mn), manganese (ⅲ) acetate hydrate (manganese acetate hydrate, Mn (CH 3 COO) 3 · xH 2 O), manganese (ⅲ) acetate dihydrate (manganese acetate dihydrate, Mn (CH 3 COO) 3 .2H 2 O), Manganese acetate tetrahydrate, Mn (CH 3 COO) 2 4H 2 O) hydrate, Mn (NO 3 ) 2 xH 2 O), manganese chloride (MnCl 2 ), manganese chloride hydrate (MnCl 2 xH 2 O), manganese (III) Manganese chloride tetrahydrate (MnCl 2 · 4H 2 O), under manganese (II) sulfate At least one selected from the group consisting of manganese sulfate hydrate (MnSO 4 .xH 2 O) and manganese sulfate monohydrate (MnSO 4 .H 2 O) may be used.

또한, 상기 고분자로는 폴리비닐 아세테이트, 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트와 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 같은 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메스아크릴레이트 (PMMA), 폴리메틸아크릴레이트 (PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리퍼퓨릴알콜 (PPFA), 폴리스티렌 (PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌옥사이드 (PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트 (PC), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐피롤리돈 (PVP), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 전기방사 등에 의해 초극세 섬유로 형성 가능한 점도를 유지할 수 있는 고분자면 특별한 제한을 두지 않는다. In addition, the polymer may be a polyvinyl acetate, polyurethane, polyurethane copolymer including polyetherurethane, cellulose acetate and cellulose derivatives such as cellulose acetate butyrate and cellulose acetate propionate, polymethylmethacrylate (PMMA), Polymethyl acrylate (PMA), polyacrylic copolymer, polyvinylacetate copolymer, polyvinyl alcohol (PVA), polyfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS), polystyrene copolymer, polyethylene oxide (PEO), poly Propylene oxide (PPO), polyethylene oxide copolymer, polypropylene oxide copolymer, polycarbonate (PC), polyvinylchloride (PVC), polycaprolactone, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl fluoride, poly Selected from the group consisting of vinylidene fluoride copolymer and polyamide The can at least use of any of them. However, the present invention is not limited thereto, and no particular limitation is imposed on the polymer surface capable of maintaining a viscosity capable of being formed into ultrafine fibers by electrospinning or the like.

또한, 상기 용매로는 디메틸포름아마이드 (dimethylformamide; DMF), 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔, 물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, any one selected from the group consisting of dimethylformamide (DMF), acetone, detrahydrofuran, toluene, water and mixtures thereof may be used as the solvent. However, the present invention is not limited thereto.

나아가, 상기 방사 용액에는 원활한 방사를 위해 첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제로는 아세트산, 스테아릭산, 아디픽산, 에톡시아세틱산, 벤조익산, 니트릭산 등을 사용할 수 있다. 예컨대, 첨가제로 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드 (Cetyltrimethyl ammonium bromide; CTAB) 등을 사용할 수 있다. Furthermore, additives may be added to the spinning solution for smooth spinning. As the additive, acetic acid, stearic acid, adipic acid, ethoxyacetic acid, benzoic acid, nitric acid and the like can be used. For example, cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) may be used as the additive.

2. 금속산화물 전구체/고분자 복합섬유의 웹 제조2. Web Preparation of Metal Oxide Precursor / Polymer Composite Fibers

위에서 얻은 방사 용액을 상기 집전체 상에 방사한다. 방사를 하면, 상기 금속산화물 전구체와 상기 고분자 간의 상 분리 또는 상호 혼합 과정에 의하여 초극세 금속산화물 전구체/고분자 복합섬유의 웹 (이하, '네트워크'와 혼용됨)이 형성된다.The spinning solution obtained above is spun onto the current collector. When spinning, a web of ultrafine metal oxide precursor / polymer composite fiber (hereinafter referred to as “network”) is formed by a phase separation or mutual mixing process between the metal oxide precursor and the polymer.

상기 방사는 전기방사 (electro-spinning), 멜트블로운 (melt-blown), 플레쉬방사 (flash spinning) 및 정전멜트블로운법 (electrostatic melt-blown) 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의하여 이루어질 수 있다.The spinning may be performed by any one method selected from electrospinning, melt-blown, flash spinning, and electrostatic melt-blown.

이 중 전기방사법에 의한 방사를 도 1에 나타내었다. 전기방사 장치는 방사 용액을 정량적으로 투입할 수 있는 정량 펌프에 연결된 방사 노즐, 고전압 발생기, 방사된 섬유 층을 형성시킬 전극 (즉, 집전체) 등을 포함한다. 집전체를 음극으로 사용하고, 시간당 토출 량이 조절되는 펌프가 부착된 방사 노즐을 양극으로 사용한 다. 7~30 kV의 전압을 인가하고, 용액의 토출 속도를 10~50㎕/분으로 조절하면 상기 복합섬유의 평균 직경이 50~3000 nm인 초극세 섬유를 제조할 수 있다. 기타, 팁과 전극 사이의 거리 등의 전기방사 조건은 통상의 범위이다. 상기 전기방사는 복합섬유 층이 0.5~100 ㎛의 두께로 집전체 상에 형성될 때까지 실시하는 것이 바람직하다. Among them, the radiation by the electrospinning method is shown in FIG. The electrospinning apparatus includes a spinning nozzle connected to a metering pump capable of quantitatively introducing the spinning solution, a high voltage generator, an electrode (i.e., a current collector) to form a layer of spun fiber, and the like. The current collector is used as the cathode, and the spinning nozzle with the pump to control the discharge amount per hour is used as the anode. When a voltage of 7 to 30 kV is applied and the discharge rate of the solution is adjusted to 10 to 50 µl / min, ultrafine fibers having an average diameter of the composite fiber of 50 to 3000 nm can be prepared. In addition, electrospinning conditions, such as the distance between a tip and an electrode, are a normal range. The electrospinning is preferably carried out until the composite fiber layer is formed on the current collector to a thickness of 0.5 ~ 100 ㎛.

복합섬유 웹의Of composite fiber web 열 압착 등 Thermal crimping etc

다음으로, 위에서 얻은 복합섬유의 웹을 열 압착, 열 가압, 또는 제1 열처리한다. 이 경우, 상기 열 압착 또는 열 가압은 사용된 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 압력을 가함으로써 수행될 수 있다. Next, the web of the composite fiber obtained above is thermally compressed, thermally pressurized, or the first heat treatment. In this case, the thermal compression or thermal pressurization may be performed by applying a pressure at a temperature above the glass transition temperature of the polymer used.

만일, 압착 없이 고분자의 부분 및 전체 용융을 유도할 수 있다면, 상기 복합섬유의 웹을 고분자의 유리전이온도보다 약간 높은 온도에서 열을 가하거나 뜨거운 압축공기를 이용하여 열 가압하여 상기 집전체 상에 압착할 수도 있다 (이를 열 압착과 구분하여 '열 가압'이라고 함). 이때, 고분자의 급격한 휘발 과정을 억제하기 위해, 저온 (예컨대, 50~200 ℃)에서 단계별 열처리 과정을 거친 후 고온에서 열 가압을 실시할 수도 있다. 또한, 에탄올과 메탄올과 같은 증기 (vapor)의 밀폐된 용기 안에서 증발 과정을 통해 고분자를 용해하여 접착 특성을 높일 수도 있다. If it is possible to induce partial and total melting of the polymer without pressing, the web of the composite fiber is heated to a temperature slightly higher than the glass transition temperature of the polymer or heat pressurized using hot compressed air on the current collector. Compression can also be done (this is called 'thermopressing', apart from thermocompression). At this time, in order to suppress the rapid volatilization process of the polymer, it may be subjected to thermal pressurization at a high temperature after a stepwise heat treatment process at a low temperature (for example 50 ~ 200 ℃). In addition, the adhesive properties may be improved by dissolving the polymer through an evaporation process in a closed vessel of vapor such as ethanol and methanol.

상기 열 압착 또는 열 가압의 압력, 온도 및 시간은 사용된 고분자의 종류 및 유리전이온도 등을 고려하여 적절히 선택한다. 바람직하게는, 0.1 ㎫의 압력으로 30초간 실시한다. 사용되는 고분자의 종류와 유리전이온도를 고려하여 압력의 범위는 0.001~10 MPa의 범위를 택할 수 있으며, 압착 시간 또한 5초 ~ 10분의 범위에서 선택할 수 있다.The pressure, temperature and time of the thermal compression or thermal pressurization are appropriately selected in consideration of the type of polymer used and the glass transition temperature. Preferably, it is carried out for 30 seconds at a pressure of 0.1 MPa. Considering the type of polymer used and the glass transition temperature, the pressure range can be selected from 0.001 to 10 MPa, and the compression time can be selected from 5 seconds to 10 minutes.

이러한 열 압착, 열 가압 또는 제1 열처리에 의해, 방사시 상 분리된 금속산화물전구체와 고분자 간의 유동이 억제되고, 이후 열처리 과정을 거쳐 나노미터 크기의 금속산화물 나노입자를 포함하는 나노섬유의 웹이 형성된다.By thermal compression, thermal pressing, or the first heat treatment, flow between the metal oxide precursor and the polymer separated from the phase during spinning is suppressed, and then a web of nanofibers including nanometer-sized metal oxide nanoparticles is subjected to a heat treatment process. Is formed.

이렇게 열 압착 또는 열 가압 공정을 거침으로써, 복합섬유의 웹 내에 있는 고분자를 부분 또는 전체적으로 용융 (melting)시키고, 집전체와의 접착성을 향상시켜 주며, 이후의 열처리 (제2 열처리) 후에 비표면적 및 단위부피당 밀도가 크게 향상된 독특한 구조를 지닐 수 있게 되고, 이에 따라 비표면적이 크게 증대된 초미세 나노입자로 이루어진 금속산화물 네트워크를 제공할 수 있다. 열 압착 또는 열 가압 공정을 거치지 않은 금속산화물 섬유는 열처리 후에 쉽게 기판에서 탈리될 수 있으므로, 안정적인 수퍼커패시터 소자를 제공하기 위해서는 열 압착 또는 열 가압 과정을 거치는 것이 필요하다.This thermal compression or thermal pressurization process melts or partially melts the polymer in the web of the composite fiber, improves the adhesion with the current collector, and the specific surface area after the subsequent heat treatment (second heat treatment). And it is possible to have a unique structure with a significantly improved density per unit volume, thereby providing a metal oxide network consisting of ultra-fine nanoparticles with a significantly increased specific surface area. Since the metal oxide fibers that have not undergone the thermal compression or thermal pressurization process can be easily detached from the substrate after the heat treatment, it is necessary to undergo the thermal compression or thermal pressurization process to provide a stable supercapacitor device.

경우에 따라서는, 상기 열 압착 또는 열 가압을 하지 않고 상기 제1 열처리를 통해 상기 열 압착 또는 열 가압의 효과를 달성할 수도 있다. 이때, 상기 제1 열처리는 상기 고분자의 유리전이온도 이상 200 ℃ 이하의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 제1 열처리를 위해, 상기 방사 시, 상기 집전체의 온도를, 사용되는 고분자의 유리전이온도보다 높은 온도에서 유지시키면서 방사할 수도 있다. 특히, 유리전이온도가 낮은 고분자, 예컨대 폴리비닐 아세테이트 (PVAc)와 같은 고분자를 이용하는 경우, 50~80 ℃의 저온 열처리를 과정을 통해 고분자를 용융시켜 집전체와의 접착 특성을 높일 수 있다. In some cases, the effect of the thermocompression or thermocompression may be achieved through the first heat treatment without the thermocompression or thermocompression. In this case, the first heat treatment is preferably performed at a temperature of more than 200 ℃ ℃ glass transition temperature of the polymer. For the first heat treatment, during the spinning, it may be spinning while maintaining the temperature of the current collector at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer used. In particular, in the case of using a polymer having a low glass transition temperature, for example, a polymer such as polyvinyl acetate (PVAc), the polymer may be melted through a low temperature heat treatment at 50 ° C. to 80 ° C., thereby improving adhesion to the current collector.

다공성 금속산화물 나노섬유의 웹 제조Web Fabrication of Porous Metal Oxide Nanofibers

이어서, 전 단계를 거친 복합섬유의 웹을 열처리 (제2 열처리)하여 상기 복합섬유의 웹으로부터 상기 고분자를 제거한다. Subsequently, the web of the composite fiber subjected to the previous step is heat treated (second heat treatment) to remove the polymer from the web of the composite fiber.

상기 제2 열처리 온도와 시간은 고분자가 제거되는 온도와 금속산화물의 결정화 정도를 고려하여 결정한다. 결정질 구조보다는 비정질 구조를 갖는 금속산화물이 우수한 수퍼커패시터 특성을 가지므로, 250~400 ℃의 비교적 낮은 온도에서 제2 열처리를 진행하는 것이 바람직하다. 제2 열처리 온도에 따라서 비정질이 될 수도 있고, 비정질 구조 내에 나노결정질이 부분적으로 형성될 수도 있다. 바람직하게는 열처리 온도를 400 ℃ 이하에서 실시를 하고, 고분자가 충분히 제거될 수 있도록 열처리 시간을 길게 하여, 비정질 구조의 나노섬유의 웹을 형성하는 것이 중요하다. The second heat treatment temperature and time are determined in consideration of the temperature at which the polymer is removed and the degree of crystallization of the metal oxide. Since the metal oxide having an amorphous structure rather than the crystalline structure has excellent supercapacitor characteristics, it is preferable to proceed with the second heat treatment at a relatively low temperature of 250 to 400 ° C. Depending on the second heat treatment temperature, it may be amorphous, and nanocrystalline may be partially formed in the amorphous structure. Preferably, the heat treatment temperature is performed at 400 ° C. or lower, and the heat treatment time is long to allow the polymer to be sufficiently removed to form a web of amorphous nanofibers.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but these examples are only presented to more clearly understand the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be determined within the scope of the technical spirit of the claims.

[[ 실시예Example 1]  One] 망간산화물전구체-폴리비닐아세테이트 복합섬유의 웹 제조 및 Web Preparation of Manganese Oxide Precursor-Polyvinylacetate Composite Fiber after 열처리 과정을 통해 망간산화물 나노섬유 웹 구조의 제조 Fabrication of Manganese Oxide Nanofiber Web Structure by Heat Treatment Process

100 mL 병에 망간(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 2 g (Aldrich)을 넣었다. 그리고나서 Dimethyformamide 15 g (J.T.Baker)을 넣은 후에 완전히 해리될 때까지 녹였다. 이때 원활한 전기방사를 위하여 아세틱산 (acetic acid) 1 ml를 넣어주고 1 분 정도 교반시켜 준 뒤에 폴리비닐 아세테이트 (PVAc, Polyvinylacetate)(분자량: 500,000) 2.5 g을 넣어주고 2 시간 이상 녹였다. 이 과정을 통해 망간산화물 전구체/PVAc 복합 용액을 준비하였다. 이때, 원활한 방사를 위해, 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드 (Cetyltrimethyl ammonium bromide; CTAB)를 소량 첨가할 수 있다. 이렇게 얻어진 망간산화물전구체/PVAc 복합 용액을 20 mL 실린지 (syringe)에 넣고 니들 (needle)(30 G)을 통해 10 ㎕/min 속도로 흘려주었다. 전압 차는 13~15 kV 정도를 유지하였다. 집전체로 스테인리스스틸 (SUS) 기판을 사용하였다. 이때, 토출 량의 변화를 통해 복합섬유 층의 두께를 조절할 수 있다.2 g (Aldrich) of manganese (III) acetylacetonate was placed in a 100 mL bottle. Then add 15 g of Dimethyformamide (J.T.Baker) and dissolve until completely dissociated. At this time, for smooth electrospinning, 1 ml of acetic acid was added and stirred for 1 minute, followed by 2.5 g of polyvinyl acetate (PVAc, Polyvinylacetate) (molecular weight: 500,000) and dissolved for 2 hours or more. Through this process, a manganese oxide precursor / PVAc complex solution was prepared. At this time, for smooth spinning, a small amount of cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) may be added. The manganese oxide precursor / PVAc complex solution thus obtained was placed in a 20 mL syringe (syringe) and flowed through a needle (30 G) at a rate of 10 μl / min. The voltage difference was maintained at about 13-15 kV. A stainless steel (SUS) substrate was used as the current collector. At this time, the thickness of the composite fiber layer can be adjusted by changing the discharge amount.

도 2a은 본 발명의 실시예 1에 따라 집전체 위에 전기방사된 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유 웹의 주사전자현미경 (SEM) 사진 (×3,000 배율)이다. 도 2b는 도 2a의 이미지를 확대 (×10,000 배율)한 사진이다. 50~1000 nm 크기의 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유가 잘 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 이러한 복합섬유의 직경은 방사 조건을 다르게 하여 조절이 가능하다.2A is a scanning electron microscope (SEM) photograph (× 3,000 magnification) of a manganese oxide precursor / PVAc composite fiber web electrospun onto a current collector according to Example 1 of the present invention. FIG. 2B is an enlarged photograph (× 10,000 magnification) of the image of FIG. 2A. It can be seen that the manganese oxide precursor / PVAc composite fiber having a size of 50 to 1000 nm is well formed. The diameter of the composite fiber can be adjusted by changing the spinning conditions.

위에서 얻은 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유 웹을 전기로에서 180 ℃까지 5 ℃/min의 속도로 올려준 뒤에 10 분을 유지하였다 (제1 열처리). 그리고 나서 250~400 ℃까지 5 ℃/min 속도로 올려준 뒤에 1 시간 동안 열처리하였다 (제2 열처 리).The manganese oxide precursor / PVAc composite fiber web obtained above was raised to 180 ° C. in an electric furnace at a rate of 5 ° C./min and maintained for 10 minutes (first heat treatment). Then, after raising to 250 ~ 400 ℃ at a rate of 5 ℃ / min and heat treatment for 1 hour (second heat treatment).

300 ℃에서 열처리하여 얻어진 망간산화물 (MnO2) 나노섬유 웹의 SEM 사진 (×3,000 배율)을 도 3a에서 볼 수 있다. 연속상의 나노섬유 네크워크가 잘 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 특히, 도 3b의 확대된 SEM 사진 (×10,000 배율)에서는 나노섬유가 서로 엉켜져서 다공성 구조가 잘 형성되어져 있는 모습을 확인할 수 있다. 도 3b의 SEM 사진을 ×100,000 배율로 확대해 보면, 도 3c의 SEM 사진에서 보여지듯이, 2~10 nm 크기의 초미세한 입자들로 구성된 나노섬유의 웹 구조를 명확하게 관찰할 수 있다. An SEM image (× 3,000 magnification) of the manganese oxide (MnO 2 ) nanofiber web obtained by heat treatment at 300 ° C. can be seen in FIG. 3A. It can be seen that the continuous nanofiber network is well formed. In particular, in the enlarged SEM photograph (× 10,000 magnification) of FIG. 3B, it can be seen that nanofibers are entangled with each other to form a porous structure well. When the SEM picture of FIG. 3B is enlarged at a magnification of × 100,000, the web structure of the nanofibers composed of ultrafine particles having a size of 2 to 10 nm can be clearly observed as shown in the SEM picture of FIG. 3C.

180 ℃의 온도에서 10분간 유지되는 동안 유리전이온도가 낮은 PVAc 고분자는 용융 과정을 거치게 된다. PVAc의 완전한 분해 과정은 TGA 결과 300 ℃에서 관찰됨을 확인할 수 있었다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에서는 망간산화물/PVAc 복합섬유가 확연한 나노 선의 구조를 보임과는 달리, 도 3a 내지 도 3c에서는 고분자의 용융 과정을 거쳐서 열처리된 망간산화물이 나노 선의 웹 구조를 가지게 된다.PVAc polymers with a low glass transition temperature undergo a melting process for 10 minutes at 180 ° C. The complete decomposition of PVAc was observed at 300 ℃ TGA results. Therefore, in FIGS. 2A and 2B, the manganese oxide / PVAc composite fiber shows a clear nanowire structure, whereas in FIGS. 3A to 3C, the manganese oxide heat treated through the melting process of the polymer has a nanowire web structure.

[[ 실시예Example 2] 2] 망간산화물전구체-폴리비닐아세테이트 복합섬유 층의 열 압착 공정 및 Thermocompression Process of Manganese Oxide Precursor-Polyvinylacetate Composite Fiber Layer and 후열처리Post heat treatment 과정을 통해 망간산화물 나노섬유의 웹 구조의 제조 Fabrication of the Web Structure of Manganese Oxide Nanofibers Through the Process

전술한 실시예 1을 통해 얻어진 망간산화물 전구체/폴리비닐아세테이트 복합섬유의 웹을 라미네이션 기계를 이용해 가압 (press)한 후 (60 ℃, 누르는 압력: 0.1 MPa, 누르는 시간: 60초), 다시 300 ℃에서 1 시간 소성시켜 나노입자로 구성 된 망간산화물 네트워크를 얻을 수 있었다. 이때, 가해진 압력 정도 및 시간에 따라서도 표면 구조가 바뀜을 알 수 있었다. 또한, 사용되는 고분자의 유리전이온도에 따라 다른 열 압착 또는 열 가압 온도를 정할 수도 있다. 특히, 열처리 (제2 열처리) 온도에 따라, 나노결정의 크기 또한 손쉽게 조절이 가능하다. After pressing the web of manganese oxide precursor / polyvinylacetate composite fiber obtained in Example 1 by using a lamination machine (60 ℃, pressing pressure: 0.1 MPa, pressing time: 60 seconds), and then again 300 ℃ It was calcined for 1 hour at to obtain a manganese oxide network composed of nanoparticles. At this time, it was found that the surface structure changed depending on the applied pressure and time. In addition, different thermocompression or thermopressurization temperatures may be determined according to the glass transition temperature of the polymer used. In particular, depending on the heat treatment (second heat treatment) temperature, the size of the nanocrystals can also be easily adjusted.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따라 전기방사 후에 얻어진 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유의 웹를 60 ℃에서 60 초간 0.1 MPa의 압력으로 열 압착 후의 주사전자현미경 사진이다. 도 4에서 보이는 바와 같이, 유리전이온도가 낮은 PVAc가 완전히 용융되어 전체가 다 연결된 구조를 가지게 됨을 알 수 있다. 도 4에서처럼 열 압착 과정을 거친 망간산화물 전구체/PVAc 복합 섬유를 300 ℃에서 열처리하게 되면, 도 5a의 SEM 사진 (×3,000 배율)에서처럼, 미세한 나노섬유의 웹 구조를 가지게 된다. 이는 열 압착 과정 없이 열처리된 망간산화물 나노섬유 웹 (도 3a 참조)보다 나노섬유 웹이 더욱 촘촘하게 형성되어져 있음을 알 수 있다. 이를 ×100,000 배율까지 확대한 도 5b에서 매우 미세한 나노입자들로 구성된 망간산화물 나노섬유의 웹 구조를 명확히 확인할 수 있다. FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a web of manganese oxide precursor / PVAc composite fiber obtained after electrospinning according to Example 2 after thermal compression at a pressure of 0.1 MPa for 60 seconds at 60 ° C. FIG. As shown in FIG. 4, it can be seen that PVAc having a low glass transition temperature is completely melted to have a structure in which all of them are connected. When the manganese oxide precursor / PVAc composite fiber subjected to the thermal compression process as shown in FIG. 4 is heat-treated at 300 ° C., as shown in the SEM photograph (× 3,000 magnification) of FIG. 5A, the web structure has a fine nanofiber web structure. It can be seen that the nanofiber web is more densely formed than the manganese oxide nanofiber web (see FIG. 3A) without heat compression. In FIG. 5b, the magnification of the manganese oxide nanofibers composed of very fine nanoparticles can be clearly confirmed.

본 실시예 2의 열 압착 과정을 거쳐 열처리 (제2 열처리)되어 형성된 나노입자로 구성된 망간산화물 나노섬유의 웹은 기판과의 접착성이 우수하여, 열적, 기계적, 전기적 콘택이 우수한 수퍼커패시터 제작이 가능하다.The web of manganese oxide nanofibers composed of nanoparticles formed by heat treatment (second heat treatment) formed through the thermal compression process of the second embodiment has excellent adhesion to a substrate, and thus, makes a supercapacitor having excellent thermal, mechanical, and electrical contacts. It is possible.

[[ 실험예Experimental Example 1]  One] 망간산화물 나노섬유의 웹을 이용한 수퍼커패시터용 전극 제조Fabrication of Supercapacitor Electrode Using Web of Manganese Oxide Nanofibers

전술한 실시예 2에서 형성된 망간산화물 나노섬유의 웹을 수퍼커패시터용 전 극으로 이용하여 전기화학 특성을 평가하였다. Electrochemical properties were evaluated using the web of manganese oxide nanofibers formed in Example 2 described above as an electrode for a supercapacitor.

Cyclic voltammetry는 용량 거동 (capacitive behavior)을 측정할 수 있는 방법 중의 하나이다. 이는 CV (cyclic voltammogram)에서 많은 양의 전류밀도를 보이고, anodic, cathodic 스윕 (sweep)에 있어서, 직사각형의 모양과 좌우가 대칭되는 모습을 보여주는 것이 우수한 수퍼커패시터 특성에 유리하다. 전기화학 특성은 3극 전기화학 측정법 (Three-electrode electrochemical measurement)을 이용해서 측정하였다. SCE의 범위는 0~1.0 V이고, 스캔 속도 (scan rate)는 10~2000 mV/s이다. 전해질은 Na2SO4 0.1~1 M용액을 사용하였고, Working electrode는 망간산화물 나노섬유의 웹을 사용하였다. 이때 사용된 전해질은 상기 Na2SO4 뿐만 아니라 (NH4)2SO4 KOH, LiOH, LiClO4, KCl, Na2SO4, Li2SO4, KOH, NaCl 등을 농도를 조절하여 이용할 수 있으며, 특정 전해질에 제약을 두지는 않는다. Reference electrode는 Ag/AgCl을 사용하였으며, counter electrode는 Pt를 사용하였다. 본 실험예 1에서는 스테인리스스틸 집전체를 이용하여 망간산화물 나노섬유 웹의 수퍼커패시터 특성을 평가하였으나, Pt 집전체, F 도핑된 SnO2 (FTO) 집전체의 사용 또한 가능하며 특정 집전체에 제약을 두지는 않는다. 스테인리스스틸, Pt, FTO 집전체 위에 실시예 2를 따라 형성된 망간산화물 나노섬유 웹의 광학 사진을 도 6에서 볼 수 있다. 도 6의 상단 사진은 1 cm×3 cm 크기의 스테인리스스틸, Pt, FTO 집전체 위에 망간산화물 나노섬유 웹이 방사되어 형성된 이미지를 보여주고 있다. 전기화학 측정을 위해 1 cm×1 cm 크기의 망간산화물 나노섬유 웹만 남겨두고 CV 측정에 사용된 수 퍼커패시터 전극 셀의 이미지를 도 6의 하단 사진에서 확인할 수 있다. Cyclic voltammetry is one of the ways to measure capacitive behavior. This shows a large amount of current density in the cyclic voltammogram (CV), and in the anodic and cathodic sweeps, it is advantageous for the supercapacitor characteristic to show the shape of the rectangle and the symmetry of the left and right. Electrochemical properties were measured using a three-electrode electrochemical measurement. SCE ranges from 0 to 1.0 V and scan rate is 10 to 2000 mV / s. As the electrolyte, Na 2 SO 4 0.1 ~ 1 M solution was used, and the working electrode was a web of manganese oxide nanofibers. In this case, the electrolyte used may be used to control the concentration of Na 2 SO 4 as well as (NH 4 ) 2 SO 4 KOH, LiOH, LiClO 4 , KCl, Na 2 SO 4 , Li 2 SO 4 , KOH, NaCl and the like. It does not limit the specific electrolyte. Ag / AgCl was used as the reference electrode and Pt was used as the counter electrode. In Experimental Example 1, the supercapacitor characteristics of the manganese oxide nanofiber web were evaluated using a stainless steel current collector, but Pt current collector and F-doped SnO 2 were evaluated. (FTO) The use of current collectors is also possible and does not place restrictions on specific current collectors. An optical photograph of a manganese oxide nanofiber web formed in accordance with Example 2 on a stainless steel, Pt, FTO current collector can be seen in FIG. 6. 6 shows an image formed by spinning a manganese oxide nanofiber web on a 1 cm × 3 cm sized stainless steel, Pt, and FTO current collector. An image of the supercapacitor electrode cell used for CV measurement can be seen in the bottom photo of FIG. 6, leaving only a 1 cm × 1 cm manganese oxide nanofiber web for electrochemical measurements.

특히, 도 7a는 실험예 1을 거쳐서 만들어진 망간산화물 나노섬유 웹 박층의 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다. 전기방사와 열 압착, 300 ℃ 열처리 과정을 거쳐서 제조된 나노입자로 구성된 망간산화물 나노섬유 웹 박층은 큰 비표면적을 가지고 있다. 또한, 나노섬유 웹 구조를 가지므로, 전해질의 침투 및 높은 반응성을 기대할 수 있다. 도 7a에서 보여지듯이, Sweep rate이 10 mV/S에서부터 2000 mV/s까지 측정되었을 때, 직사각형 모양의 CV 특성이 관찰되었다.In particular, Figure 7a shows the supercapacitor characteristics of the thin manganese oxide nanofiber web layer made through Experimental Example 1. The thin manganese oxide nanofiber web layer composed of nanoparticles prepared by electrospinning, thermocompression, and 300 ° C. heat treatment has a large specific surface area. In addition, since it has a nanofiber web structure, electrolyte penetration and high reactivity can be expected. As shown in FIG. 7A, when the sweep rate was measured from 10 mV / S to 2000 mV / s, rectangular CV characteristics were observed.

도 7b는 Scan rate을 10~500 mV/s로 바꾸어가면서 측정한 비축전용량 (Specific Capacitance) 특성을 보여주고 있다. 10 mV/s의 sweep rate에서 250 F/g의 높은 초기용량을 보여주고 있다. 다른 첨가물 없이 300 ℃의 열처리 과정을 거쳐서 얻어진 수수한 망간산화물에서 얻어진 점을 고려하면 상당히 높은 값이라 할 수 있다. 스캔 속도가 빨라짐에 따라 비축전용량 값이 점진적으로 감소함이 관찰되었으며, 500 mV/s의 스캔 속도에서는 120 F/g의 비축전용량을 보여주었다. 이는 도전재의 첨가 없이 사용된 순수한 망간산화물의 전기전도 특성이 낮아서 관찰이 되는 것이며, 도전재 등의 첨가로 전기전도 특성을 개선시켜 스캔 속도에 따른 비축전용량의 감소를 극복하는 것이 가능하다. Figure 7b shows the specific capacitance characteristics measured by changing the scan rate to 10 ~ 500 mV / s. It shows a high initial capacity of 250 F / g at a sweep rate of 10 mV / s. Considering the point obtained from the simple manganese oxide obtained through heat treatment at 300 ° C. without other additives, the value is quite high. As the scan rate increased, the specific capacitance value gradually decreased, and at the scan speed of 500 mV / s, the specific capacitance value was 120 F / g. This is observed because the electrical conductivity of the pure manganese oxide used without the addition of the conductive material is low, it is possible to overcome the reduction of the specific capacitance according to the scan speed by improving the electrical conductivity by the addition of the conductive material.

[[ 실험예Experimental Example 2]  2] 400 ℃에서 At 400 ℃ 열처리된Heat-treated 망간산화물  Manganese oxide 나노선Nanowire 웹을 이용한 수퍼커패시터 전극 제조 Fabrication of Supercapacitor Electrodes Using Web

전술한 실시예 2의 과정을 동일하게 거치되, 열처리 온도를 400 ℃로 하여 얻은 망간산화물 나노섬유의 웹을 수퍼커패시터용 전극으로 이용하여 실험예 1과 동일하게 전기화학 특성을 평가하였다. 300 ℃에서 열처리된 망간산화물은 낮은 열처리 온도에 기인하여 비정질 구조, 또는 비정질 구조와 초미세한 나노결정질이 혼재되어 있는 결정 구조를 가지게 된다. 이에 비해, 400 ℃에서 열처리된 망간산화물 나노섬유의 웹은 열처리 온도가 올라가면서 결정성이 좀 더 발달된 구조를 가지게 된다. The same procedure as in Example 2 was carried out in the same manner, but the electrochemical properties were evaluated in the same manner as in Experiment 1 using the web of manganese oxide nanofibers obtained at the heat treatment temperature of 400 ° C. as the electrode for the supercapacitor. The manganese oxide heat treated at 300 ° C. has an amorphous structure or a crystal structure in which the amorphous structure and the ultrafine nanocrystalline are mixed due to the low heat treatment temperature. In comparison, the web of manganese oxide nanofibers heat treated at 400 ° C. has a more advanced crystallinity as the heat treatment temperature increases.

특히, 도 8a는 실험예 2를 거쳐서 만들어진 망간산화물 나노섬유 웹 박층의 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다. 전기방사, 열압착, 400 ℃ 열처리 과정을 거쳐서 제조된 나노입자로 구성된 망간산화물 나노섬유 웹 박층은 큰 비표면적을 가지고 있다. 또한, 나노섬유 웹 구조를 가지므로, 전해질의 침투 및 높은 반응성을 기대할 수 있다. 도 8a에서 보여지듯이, Sweep rate이 10 mV/S에서부터 2000 mV/s까지 측정되었을 때, 직사각형 모양의 CV 특성이 관찰이 되었다.In particular, Figure 8a shows the supercapacitor characteristics of the thin manganese oxide nanofiber web layer made through Experimental Example 2. The thin manganese oxide nanofiber web layer composed of nanoparticles prepared by electrospinning, thermocompression, and 400 ° C. heat treatment has a large specific surface area. In addition, since it has a nanofiber web structure, electrolyte penetration and high reactivity can be expected. As shown in Figure 8a, when the sweep rate was measured from 10 mV / S to 2000 mV / s, the rectangular CV characteristics were observed.

도 8b는 Scan rate을 0~500 mV/s로 바꾸어가면서 측정한 비축전용량 특성을 보여주고 있다. 10 mV/s의 sweep rate에서 220 F/g으로 300 ℃에서 열처리된 망간산화물을 이용한 수퍼커패시터 특성보다는 다소 낮은 초기용량을 보여주고 있다. 다른 첨가물 없이 400 ℃의 열처리 과정을 거쳐서 얻어진 순수한 망간산화물에서 얻어진 점을 고려하면 상당히 높은 값이라 할 수 있다. 스캔 속도가 빨라짐에 따라 비축전용량 값이 점진적으로 감소함이 관찰되었으며, 500 mV/s의 스캔 속도에서는 110 F/g의 비축전용량을 보여주었다. 이는 도전재의 첨가 없이 사용된 순수한 망간산화물의 전기전도 특성이 낮아서 관찰이 되는 것이며, 도전재 등의 첨가로 스캔 속도에 따른 비축전용량의 감소를 극복하는 것이 가능하다. Figure 8b shows the specific capacitance characteristics measured while changing the scan rate from 0 to 500 mV / s. The initial capacity is somewhat lower than that of supercapacitor using manganese oxide heat treated at 300 ℃ at 220 F / g at a sweep rate of 10 mV / s. Considering the point obtained from pure manganese oxide obtained through heat treatment at 400 ° C. without other additives, the value is quite high. As the scan rate increased, the specific capacitance value decreased gradually, and the scan rate of 500 mV / s showed a specific capacitance of 110 F / g. This is observed because the electrical conductivity of the pure manganese oxide used without the addition of the conductive material is low, it is possible to overcome the reduction in specific capacitance according to the scanning speed by the addition of the conductive material.

[[ 실험예Experimental Example 3]  3] 300 ℃에서 At 300 ℃ 열처리된Heat-treated 망간산화물 나노섬유 웹을 이용한 수퍼커패시터용 전극 제조 Fabrication of Supercapacitor Electrode Using Manganese Oxide Nanofiber Web

전술한 실시예 1의 과정을 동일하게 거치되, Pt 코팅된 Si 웨이퍼를 집전체로 이용하여 열 압착 과정 없이 열처리 온도를 300 ℃로 하여 얻은 망간산화물 나노섬유의 웹을, 수퍼커패시터용 전극으로 이용하여 실험예 1과 동일하게 전기화학 특성을 평가하였다. 스테인리스스틸 집전체보다 상기 Pt 집전체는 전기전도 특성이 우수하며, 제2 열처리에 따른 집전체의 전기전도 특성이 열화되는 현상이 없어서, 집전체의 높은 전기전도도를 유지할 수 있다. The same process as in Example 1 above, but using a Pt-coated Si wafer as a current collector, using a web of manganese oxide nanofibers obtained by the heat treatment temperature of 300 ℃ without a thermal compression process, using as a supercapacitor electrode The electrochemical properties were evaluated in the same manner as in Experiment 1. The Pt current collector has better electrical conductivity than the stainless steel current collector, and does not deteriorate the electrical conductivity of the current collector due to the second heat treatment, thereby maintaining high electrical conductivity of the current collector.

특히, 도 9a는 실험예 1을 거쳐서 Pt 집전체 위에 만들어진 망간산화물 나노섬유 웹 박층의 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다. 전기방사, 180 ℃ 열처리, 300 ℃ 열처리 과정을 거쳐서 제조된 나노입자로 구성된 망간산화물 나노섬유 웹 박층은 큰 비표면적을 가지고 있다. 또한, 나노섬유 웹 구조를 가지므로, 전해질의 침투 및 높은 반응성을 기대할 수 있다. 도 9a에서 보여지듯이, Sweep rate이 10 mV/S에서부터 2000 mV/s까지 측정되었을 때, 직사각형 모양의 CV 특성이 관찰이 되었다.In particular, FIG. 9A shows the supercapacitor characteristics of the thin manganese oxide nanofiber web layer formed on the Pt current collector through Experimental Example 1. FIG. The thin manganese oxide nanofiber web layer composed of nanoparticles prepared by electrospinning, 180 ° C. heat treatment, and 300 ° C. heat treatment has a large specific surface area. In addition, since it has a nanofiber web structure, electrolyte penetration and high reactivity can be expected. As shown in Figure 9a, when the sweep rate was measured from 10 mV / S to 2000 mV / s, the rectangular CV characteristics were observed.

도 9b는 Scan rate을 10~2000 mV/s로 바꾸어가면서 측정한 비축전용량 특성을 보여주고 있다. 10 mV/s의 sweep rate에서 253 F/g으로 300 ℃의 저온 열처리에서도 높은 비축전용량 값이 얻어졌다. 특히, 도 9b에서 보여지듯이 2000 mV/s의 스 캔 속도에서도 141 F/g의 높은 비축전용량을 보여주었다. 집전체의 전기적 전도 특성의 개선과 열 압착 과정이 없이 열처리된 망간산화물 나노섬유 웹에서도 높은 축전용량과 우수한 스캔 특성이 관찰이 됨을 확인할 수 있다. Figure 9b shows the specific capacitance characteristics measured while changing the scan rate from 10 to 2000 mV / s. High specific capacitance values were obtained even at low temperature heat treatment at 300 ° C at 253 F / g at a sweep rate of 10 mV / s. In particular, as shown in Fig. 9b, even at a scan rate of 2000 mV / s showed a high specific storage capacity of 141 F / g. It can be seen that high capacitance and excellent scan characteristics can be observed even in the heat-treated manganese oxide nanofiber web without improving the electrical conduction characteristics and the thermal compression process of the current collector.

이상, 본 발명을 도시된 예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.In the above, the present invention has been described with reference to the illustrated examples, which are merely examples, and the present invention may be embodied in various modifications and other embodiments that are obvious to those skilled in the art. Understand that you can.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 금속산화물 (망간산화물) 나노섬유 웹의 제조 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a manufacturing process of a porous metal oxide (manganese oxide) nanofiber web according to the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따라 전기방사된 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유 웹의 주사전자현미경 사진이다. 2A and 2B are scanning electron micrographs of a manganese oxide precursor / PVAc composite fiber web electrospun according to Example 1 of the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예 1에 따라 전기방사 후 열처리된 망간산화물 나노섬유 웹의 주사전자현미경 사진이다. 3a to 3c are scanning electron micrographs of the manganese oxide nanofiber web heat treated after electrospinning according to Example 1 of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따라 전기방사 후 열 압착 과정을 거친 망간산화물 전구체/PVAc 복합섬유 웹의 주사전자현미경 사진이다.FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a manganese oxide precursor / PVAc composite fiber web subjected to thermal compression after electrospinning according to Example 2 of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 2에 따라 전기방사 후 열 압착 과정을 거쳐 300 ℃에서 열처리된 망간산화물 나노섬유 웹의 주사전사현미경 사진이다.5A and 5B are scanning electron micrographs of manganese oxide nanofiber webs heat-treated at 300 ° C. after a thermal compression process after electrospinning according to Example 2 of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따라 스테인리스스틸, Pt, FTO 집전체 위에 형성된 망간산화물 나노섬유 웹의 광학 사진이다.6 is an optical picture of a manganese oxide nanofiber web formed on a stainless steel, Pt, FTO current collector according to Example 2 of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실험예 1에 따라 제조된 망간산화물 나노섬유 웹 (300 ℃ 열처리)을 전극으로 이용한 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다.7A and 7B show a supercapacitor characteristic using a manganese oxide nanofiber web (300 ° C. heat treatment) prepared according to Experimental Example 1 of the present invention as an electrode.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실험예 2에 따라 제조된 망간산화물 나노섬유 웹 (400 ℃ 열처리)을 전극으로 이용한 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다.8a and 8b show the characteristics of the supercapacitor using the manganese oxide nanofiber web (400 ℃ heat treatment) prepared according to Experimental Example 2 of the present invention as an electrode.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실험예 3에 따라 제조된 망간산화물 나노섬유 웹 (300 ℃ 열처리)을 전극으로 이용한 수퍼커패시터 특성을 보여주고 있다.9A and 9B show a supercapacitor characteristic using a manganese oxide nanofiber web (300 ° C. heat treatment) prepared according to Experimental Example 3 of the present invention as an electrode.

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (가) 집전체 상에, 금속산화물 전구체와 고분자를 혼합한 용액을 방사하여 금속산화물 전구체와 고분자가 혼합된 복합섬유의 웹을 제조하고;(A) spinning a solution in which the metal oxide precursor and the polymer are mixed on the current collector to prepare a web of composite fibers in which the metal oxide precursor and the polymer are mixed; (나) 상기 복합섬유의 웹을 열 압착, 열 가압, 또는 제1 열처리하여, 상기 복합섬유 내 고분자를 부분 또는 전체 용융시키며;(B) thermocompressing, thermopressing or first heat treating the web of the composite fiber to partially or totally melt the polymer in the composite fiber; (다) 상기 (나) 단계를 거친 복합섬유의 웹을 제2 열처리하여 상기 복합섬유의 웹으로부터 상기 고분자를 제거함으로써 다공성 금속산화물층을 얻는 것을 특징으로 하고,(C) characterized in that to obtain a porous metal oxide layer by removing the polymer from the web of the composite fiber by a second heat treatment of the web of the composite fiber passed through the (b) step, 상기 열 압착 또는 열 가압은 사용된 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 압력을 가함으로써 수행되는 것이고,The thermal compression or thermal pressurization is carried out by applying a pressure at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer used, 상기 제1 열처리는 상기 고분자의 유리전이온도 이상 200℃ 이하의 온도에서 수행하는 것이며,The first heat treatment is to be carried out at a temperature of more than 200 ℃ ℃ glass transition temperature of the polymer, 상기 제2 열처리는 250∼400℃의 온도에서 수행하여, 금속산화물 나노섬유의 웹을 구성하는 나노입자가 비정질 구조를 갖도록 하거나, 혹은 비정질 구조와 나노결정질 구조가 혼합된 구조를 갖도록 하는 것이고,The second heat treatment is performed at a temperature of 250 to 400 ° C., such that the nanoparticles constituting the web of the metal oxide nanofibers have an amorphous structure, or have a structure in which the amorphous structure and the nanocrystalline structure are mixed. 상기 다공성 금속산화물층은, 집전체와, 상기 집전체의 적어도 일면에 형성되며, 금속산화물 나노입자를 포함하여 이루어진 나노섬유의 웹 구조를 갖는 다공성 금속산화물층을 포함하며, 상기 나노입자는, 비정질 구조를 갖거나, 혹은 비정질 구조 내에 나노결정질이 부분적으로 형성된 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법.The porous metal oxide layer includes a current collector and a porous metal oxide layer formed on at least one surface of the current collector and having a web structure of nanofibers including metal oxide nanoparticles, wherein the nanoparticles are amorphous. The manufacturing method of the electrode for supercapacitors which has a structure or the nanocrystalline part was formed partially in an amorphous structure. 제5항에 있어서, 상기 금속산화물 전구체는 망간산화물 전구체이며, 이 망간산화물 전구체는 망간(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 (Manganese Acetylacetonate, Mn(C5H7O2)3), 망간(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 (Manganese Acetylacetonate, [CH3COCH=C(O)CH3]2Mn), 망간(Ⅲ) 아세테이트 하이드레이트 (Manganese acetate hydrate, Mn(CH3COO)3·xH2O), 망간(Ⅲ) 아세테이트 다이하이드레이트 (Manganese acetate dihydrate, Mn(CH3COO)3·2H2O), 망간(Ⅲ) 아세테이트 테트라하이드레이트 (Manganese acetate tetrahydrate, Mn(CH3COO)2·4H2O), 망간(Ⅱ) 나이트레이트 하이드레이트 (Manganese nitrate hydrate, Mn(NO3)2·xH2O), 망간(Ⅱ) 클로라이드 (Manganese chloride, MnCl2), 망간(Ⅱ) 클로라이드 하이드레이트 (Manganese chloride hydrate, MnCl2·xH2O), 망간(Ⅲ) 클로라이드 테트라하이드레이트 (Manganese chloride tetrahydrate, MnCl2·4H2O), 망간(Ⅱ) 설페이트 하이드레이트 (Manganese sulfate hydrate, MnSO4·xH2O) 및 망간(Ⅱ) 설페이트 모노하이드레이트 (Manganese sulfate monohydrate, MnSO4·H2O)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the metal oxide precursor is a manganese oxide precursor, the manganese oxide precursor is manganese (III) acetylacetonate (Mn (C 5 H 7 O 2 ) 3 ), manganese (II) acetylaceto Manganese Acetylacetonate, [CH 3 COCH = C (O) CH 3 ] 2 Mn, Manganese acetate hydrate, Mn (CH 3 COO) 3 xH 2 O, Manganese (III) acetate die Manganese acetate dihydrate (Mn (CH 3 COO) 3 · 2H 2 O), Manganese acetate tetrahydrate (Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O), Manganese (II) nitrate hydrate (manganese nitrate hydrate, Mn (NO 3) 2 · xH 2 O), manganese (ⅱ) chloride (manganese chloride, MnCl 2), manganese (ⅱ) chloride hydrate (manganese chloride hydrate, MnCl 2 · xH 2 O), manganese (ⅲ) chloride tetrahydrate (manganese chloride tetrahydrate, MnCl 2 · 4H 2 O), network (Ⅱ) sulfate hydrate (Manganese sulfate hydrate, MnSO 4 · xH 2 O) and manganese (Ⅱ) sulfate monohydrate from the group consisting of (Manganese sulfate monohydrate, MnSO 4 · H 2 O) , characterized in that the selected at least one The manufacturing method of the electrode for supercapacitors. 제5항에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐 아세테이트, 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트와 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 같은 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메스아크릴레이트 (PMMA), 폴리메틸아크릴레이트 (PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜 (PVA), 폴리퍼퓨릴알콜 (PPFA), 폴리스티렌 (PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌옥사이드 (PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트 (PC), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐피롤리돈 (PVP), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the polymer is polyvinyl acetate, polyurethane, polyurethane copolymer including polyetherurethane, cellulose acetate and cellulose derivatives such as cellulose acetate butylate and cellulose acetate propionate, polymethylmethacrylate ( PMMA), polymethylacrylate (PMA), polyacryl copolymer, polyvinylacetate copolymer, polyvinyl alcohol (PVA), polyperfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS), polystyrene copolymer, polyethylene oxide (PEO ), Polypropylene oxide (PPO), polyethylene oxide copolymer, polypropylene oxide copolymer, polycarbonate (PC), polyvinylchloride (PVC), polycaprolactone, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl pullo Ride, polyvinylidene fluoride copolymer and polyamide Method for producing an electrode for a supercapacitor, characterized in that at least one selected from. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서, 상기 방사는 전기방사 (electro-spinning), 멜트블로운 (melt-blown), 플레쉬방사 (flash spinning) 및 정전멜트블로운법 (electrostatic melt-blown) 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 의한 것을 특징으로 하는 수퍼커패시터용 전극의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the radiation is selected from electrospinning, melt-blown, flash spinning, and electrostatic melt-blown. The manufacturing method of the electrode for supercapacitors characterized by the above-mentioned.
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