KR101126784B1 - Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex - Google Patents

Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex Download PDF

Info

Publication number
KR101126784B1
KR101126784B1 KR1020090091333A KR20090091333A KR101126784B1 KR 101126784 B1 KR101126784 B1 KR 101126784B1 KR 1020090091333 A KR1020090091333 A KR 1020090091333A KR 20090091333 A KR20090091333 A KR 20090091333A KR 101126784 B1 KR101126784 B1 KR 101126784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manganese oxide
carbon
electrode
carbon nanofiber
manganese
Prior art date
Application number
KR1020090091333A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110033733A (en
Inventor
양갑승
나타라이즈
김보혜
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020090091333A priority Critical patent/KR101126784B1/en
Publication of KR20110033733A publication Critical patent/KR20110033733A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101126784B1 publication Critical patent/KR101126784B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009Forming specific nanostructures
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/10AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20Constructional details
    • H01J11/34Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/40Layers for protecting or enhancing the electron emission, e.g. MgO layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20Constructional details
    • H01J11/46Connecting or feeding means, e.g. leading-in conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 고용량 의사캐패시터(pseudo capacitor)와 이중층 캐패시터의 복합적인 기능을 발휘하여 높은 에너지 밀도와 높은 동력 밀도를 동시에 얻기위한 하이브리드 캐패시터 전극에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 전도성이 높고 세공이 발달된 탄소나노섬유에 가격이 비교적 저렴하면서 환경 친화적인 나노 크기의 망간산화물(MnO2)을 코팅함으로써 얻어지는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법, 및 그 탄소나노섬유복합재를 포함하는 고용량 슈퍼의사캐패시터(pseudo capacitor)용 전극에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid capacitor electrode for simultaneously obtaining a high energy density and a high power density by performing a complex function of a high capacity pseudo capacitor and a double layer capacitor. Manufacturing method of manganese oxide / carbon nanofiber composite obtained by coating carbon nanofibers with relatively inexpensive and eco-friendly nano-sized manganese oxide (MnO 2 ), and high capacity super pseudocapacitor comprising the carbon nanofiber composite It relates to an electrode for a capacitor).

전기방사, 탄화, 이산화망간, 탄소나노 섬유, 침적, 비축전용량, 동력밀도, 출력밀도 Electrospinning, carbonization, manganese dioxide, carbon nanofibers, deposition, stockpiling capacity, power density, power density

Description

망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법 및 그 탄소나노섬유복합재를 포함하는 고용량 하이브리드 슈퍼의사캐패시터용 전극{Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex}Method for producing manganese oxide / carbon nanofiber composite and electrode for high capacity hybrid super pseudocapacitor comprising the carbon nanofiber composite {Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex}

본 발명은 고용량 의사캐패시터(pseudo capacitor)와 이중층 캐패시터의 복합적인 기능을 발휘하여 높은 에너지 밀도와 높은 동력 밀도를 동시에 얻기 위한 하이브리드 캐패시터 전극에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 전도성이 높은 탄소나노섬유에 가격이 비교적 저렴하면서 환경 친화적인 나노 크기의 망간산화물 (MnO2)을 코팅함으로써 얻어지는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법, 및 그 탄소나노섬유복합재를 포함하는 고용량 하이브리드 슈퍼의사캐패시터(pseudo capacitor)전극에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid capacitor electrode for obtaining a high energy density and a high power density at the same time by exhibiting a complex function of a high-capacity pseudo capacitor and a double layer capacitor, and more specifically, to a carbon nanofiber having high electrical conductivity. Manufacturing method of manganese oxide / carbon nanofiber composite obtained by coating nano-size manganese oxide (MnO 2 ) which is relatively inexpensive and environmentally friendly, and high capacity hybrid super pseudo capacitor electrode comprising the carbon nanofiber composite It is about.

최근 개발되고 있는 차세대 에너지 저장시스템은 모두 전기 화학적인 원리를 이용한 것으로 리튬 (Li)계 이차전지와 전기화학적 캐패시터 (electrochemical capacitor)가 대표적이다. The next generation energy storage system being developed recently uses electrochemical principles, which are representative of lithium (Li) secondary batteries and electrochemical capacitors.

이차전지는 단위 무게 혹은 부피당 축적할 수 있는 에너지 량(에너지 밀도)의 측면에서는 우수하나 사용기간, 충전시간, 단위시간당 사용할 수 있는 에너지의 량(출력 밀도) 측면에서는 아직 많은 개선의 여지를 보이고 있다. Secondary batteries are excellent in terms of the amount of energy (energy density) that can be accumulated per unit weight or volume, but there is still much room for improvement in terms of the period of use, charging time, and the amount of energy (output density) that can be used per unit time. .

그러나, 전기화학적 캐패시터(electrochemical capacitor)는 에너지 밀도 면에서 이차전지에 비해 작으나 사용시간, 충전시간, 출력 밀도가 큰면에서는 이차 전지에 비해 매우 우수한 특성을 보이고 있다. However, the electrochemical capacitor is smaller than the secondary battery in terms of energy density, but is very superior to the secondary battery in terms of use time, charging time, and output density.

따라서 전기화학적 캐패시터(electrochemical capacitor)의 경우 에너지 밀도를 향상시키기 위한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. Accordingly, in the case of electrochemical capacitors, research and development for improving the energy density are being actively conducted.

특히 슈퍼캐패시터(Supercapacitor)는 재래식 전해콘덴서와 신형 2차 전지가 갖지 못하는 영역에서 고유한 성능 특성을 가지는 에너지저장 동력원(power source) 기기이다. In particular, the supercapacitor is an energy storage power source device having unique performance characteristics in a region that conventional electrolytic capacitors and new secondary batteries do not have.

이러한 슈퍼커패시터는 전기화학적 축전 메카니즘에 따라 전기 이중층(electrical double layer)의 원리를 이용한 전기이중층 캐패시터 (electrical double layer capacitor : EDLC)와 전기화학적 패러데이 반응 (faradaic reation)에서 발생되는 의사캐패시턴스 (pseudocapacitance)로 구분된다. These supercapacitors are pseudocapacitances generated from electric double layer capacitors (EDLC) and electrochemical faradaic reactions using the principle of electric double layer according to the electrochemical storage mechanism. Are distinguished.

전기이중층 캐패시터는 전해질용액의 이온이 전극 표면에서 전기이중층(Electric Double Layer)을 형성하면서 물리적으로 흡ㅇ탈착되는 것을 이용하며, 탄소 표면에 세공이 발달되어 있어 우수한 동력 밀도를 나타낸다. 그러나 표면의 전기이중층에만 전하가 축적되므로, 패러데이 반응을 이용하는 금속산화물계 또는 전기전도성 고분자계 슈퍼커패시터보다 축전용량이 낮아 에너지 밀도가 낮은 단점 이 있다. The electric double layer capacitor uses ions of the electrolyte solution physically adsorbed and desorbed while forming an electric double layer on the surface of the electrode. The electric double layer capacitor exhibits excellent power density due to the development of pores on the carbon surface. However, since charges are accumulated only on the surface of the electric double layer, there is a disadvantage that the energy density is lower than the metal oxide-based or electroconductive polymer-based supercapacitor using the Faraday reaction.

의사 커패시턴스를 사용하는 금속산화물계 슈퍼커패시터는 산화환원이 가능한, 여러 개의 원자가(valence)를 가지는 금속산화물을 사용하는 슈퍼커패시터이다. 이러한 의사 커패시턴스를 사용하는 금속산화물 전극의 슈퍼커패시터는 금속산화물의 산화ㅇ환원반응으로 양성자가 이동하는 축적 메카니즘을 나타내므로 이중층 커패시터보다 높은 비축전용량을 갖는다. 또한 금속산화물계 슈퍼커패시터의 전극 활물질은 충방전시 산화환원에 필요한 이온과 전자가 전해질과 전극에서 빠른 속도로 이동하여야 하므로, 전극 계면이 고 비표면적을 가지는 것이 바람직하며, 전극 활물질은 높은 전기전도도가 요구되고 있다.Metal oxide-based supercapacitors using pseudo capacitances are supercapacitors using metal oxides having multiple valences capable of redox. The supercapacitor of the metal oxide electrode using such pseudo capacitance has a higher specific capacitance than the double layer capacitor because the supercapacitor of the metal oxide electrode exhibits an accumulation mechanism in which protons move due to the oxidation / reduction reaction of the metal oxide. In addition, the electrode active material of the metal oxide-based supercapacitor has to move at a high speed in the electrolyte and the electrode ions and electrons required for redox during charging and discharging, it is preferable that the electrode interface has a high specific surface area, the electrode active material has a high electrical conductivity Is required.

현재까지 보고된 의사캐패시터용 금속산화물계 전극 소재로는 RuO2, IrO2, NiOx, CoOx, MnO2 등을 들 수 있다. Metal oxide electrode materials for pseudocapacitors reported to date include RuO 2 , IrO 2 , NiO x , CoO x , MnO 2 , and the like.

위의 전극 소재 중에서 특히 RuO2는 다른 여러 전극 소재와 비교시 가장 높은 비축전용량 (720 F/g)을 보유하고 있으나, 고가의 원소재로 인하여 그 응용이 우주 항공, 군사용으로 국한되고 있다.Among the above electrode materials, RuO 2 has the highest specific capacitance (720 F / g) compared with other electrode materials, but its application is limited to aerospace and military use due to the expensive raw materials.

이에 현재 고가의 RuO2를 대체할 전극 소재에 대한 많은 연구가 국내 및 미국, 일본 등에서 꾸준히 진행되고 있다. As a result, many researches on electrode materials to replace expensive RuO 2 have been ongoing in Korea, the US, and Japan.

상기 NiOx, CoOx, MnO2 등 금속산화물 전극 소재의 경우 축전용량 특성이 열악하여 상대적으로 많은 개선의 여지를 가지고 있으며, 이에 따라 고용량, 저가의 금속산화물 전극의 제조 및 개발에 대한 연구가 요구되고 있다. The metal oxide electrode materials such as NiO x , CoO x , and MnO 2 have poor capacity characteristics and thus have a lot of room for improvement. Accordingly, research on manufacturing and developing high capacity and low cost metal oxide electrodes is required. It is becoming.

그 중에서도 가격이 비교적 싸면서 환경 친화적인 망간산화물(MnO2)이 캐패시터용 전극 소재 물질로 각광을 받고 있는데, 기존의 금속산화물 공정과 같이 낮은 수율 및 합성 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었으며, 금속산화물의 전극재료는 비축전용량이 낮으며 저항이 큰 단점이 있었다. Among them, relatively cheap and environmentally friendly manganese oxide (MnO 2 ) has been spotlighted as an electrode material for capacitors, but there was a problem in that low yield and synthesis time are long as in the conventional metal oxide process. The electrode material of has a disadvantage of low specific capacitance and large resistance.

한편, 의사커패시터 전극소재의 다공성 증가를 통해 전자의 이동이 원활하게 이루어짐으로써 출력 특성을 향상시킬 있고, 금속산화물의 나노화를 통해 반응종의 확산거리 단축 및 반응계면적을 증대하여 전기화학적 활용도 향상 뿐 아니라 용량 및 출력 특성을 증가시킬 수 있다. On the other hand, by increasing the porosity of the pseudo-capacitor electrode material to facilitate the movement of electrons to improve the output characteristics, and to increase the electrochemical utilization by shortening the diffusion distance and the reaction interface area of the reactive species through the nano-oxide of the metal oxide Capacity and output characteristics can be increased.

이에 빠른 전자 이동을 통해 전기전도도가 높고, 전해질의 함침 및 전해질과 활물질간의 계면을 최대로 할 수 있는 3차원의 다공성 구조를 갖는 탄소 소재와 금속산화물의 복합소재를 개발하려는 많은 연구가 진행되고 있다.Accordingly, many studies have been conducted to develop a composite material of a carbon material and a metal oxide having a high electrical conductivity through the rapid electron transfer and having a three-dimensional porous structure capable of maximizing the impregnation of the electrolyte and the interface between the electrolyte and the active material. .

특히 국내출원번호 제10-2004-0090286호는 "고용량 슈퍼캐패시터 전극 제조를 위한 망간산화물-탄소나노복합소재 합성방법"에 관한 것으로 특히 "카본블랙, 탄소나노튜브, 증기성장 탄소섬유(VGCF) 등 탄소 소재 상에 망간산화물을 코팅하여 이루어지는 수퍼캐패시터 전극 제조를 위한 망간산화물-탄소 나노복합소재의 합성방법에 있어서, 반응조에 담긴 망간 7가 용액에 상기 탄소 소재를 투입하여 분산시킨 후, 반응 동안 일정 온도로 유지한 상태에서 산화-환원 전위 또는 pH 변화를 측정하고, 탄소 소재 분산 후 반응조 내에 설치된 작업전극 및 기준전극을 통하여 얻 어지는 기준전극에 대한 전위 또는 pH 전극을 통하여 얻어지는 pH값이 측정 초기에 급격히 떨어지는 시점을 반응개시시점으로 하고, 상기 전위 또는 pH값이 반응개시시점 이후 일정 상태를 유지하다가 추가적으로 급격히 떨어지는 시점을 반응완료시점으로 하여 탄소 소재상에 망간산화물을 코팅하는 합성 반응을 수행하되, 탄소 소재상에서의 망간산화물 코팅량 및 코팅두께조절을 위하여, 동일 유지 온도 및 반응물질 사용량에서 미리 구한 반응개시시점부터 반응완료시점까지의 합성 시간을 기준으로 하여 상기 반응개시시점 이후부터 시간을 측정하여 특정 반응시간에서 반응을 종료시키는 것을 특징으로 하는 고용량 수퍼캐패시터 전극 제조를 위한 망간산화물-탄소 나노복합소재 합성방법."을 개시하고 있다.In particular, Korean Application No. 10-2004-0090286 relates to "manganese oxide-carbon nanocomposite composite method for manufacturing a high capacity supercapacitor electrode", in particular "carbon black, carbon nanotube, vapor growth carbon fiber (VGCF), etc." In the method for synthesizing a manganese oxide-carbon nanocomposite material for manufacturing a supercapacitor electrode formed by coating a manganese oxide on a carbon material, the manganese 7 contained in a reactor is dispersed by adding the carbon material to a solution, and then fixed during the reaction. The oxidation-reduction potential or pH change was measured while maintaining the temperature, and the pH value obtained through the potential or pH electrode with respect to the reference electrode obtained through the working electrode and the reference electrode installed in the reactor after dispersion of the carbon material was measured at the beginning of the measurement. The point of rapid drop is the starting point of the reaction, and the potential or pH value remains constant after the starting point of the reaction. In addition, to perform a synthetic reaction to coat the manganese oxide on the carbon material with the time of sudden drop as the completion of the reaction, in order to control the coating amount and coating thickness of the manganese oxide on the carbon material, at the same holding temperature and the amount of reactants used in advance Manganese oxide-carbon nano for manufacturing a high capacity supercapacitor electrode characterized in that the reaction is terminated at a specific reaction time by measuring the time from the reaction start time on the basis of the synthesis time from the reaction start point to the reaction completion point obtained. Composite material synthesis method. "

그러나, 상기 특허에 개시된 방법 또한 탄소 소재 상에 균일한 금속산화물을 코팅하고, 그 코팅량을 제어하지 못하는 문제점을 여전히 갖고 있었다. However, the method disclosed in the above patent still has a problem of coating a uniform metal oxide on a carbon material and not controlling the coating amount.

한편, 상술된 바와 같이 전기화학 캐패시터용 탄소재료는 주로 석탄이나 석유계 피치, 페놀레진, 목질계 및 탄소재료 전구체 고분자를 출발물질로 하여 산화성 가스나 무기염류를 사용하여 1200 ℃ 미만의 온도에서 활성화하여 높은 비표면적을 갖는 활성탄이나 활성탄소섬유가 이용되고 있다. On the other hand, as described above, the carbon material for the electrochemical capacitor is mainly activated at a temperature of less than 1200 ℃ using an oxidizing gas or an inorganic salt, using coal or petroleum pitch, phenol resin, wood and carbon precursor precursor polymer as a starting material. Activated carbon and activated carbon fibers having a high specific surface area have been used.

특히, 탄소나노섬유의 경우 활성탄에 비해 세공분포가 균일하며, 높은 비표면적 특성과 종이상, 펠트상, 부직포상으로 제조가 가능하여 보다 고성능의 전극 활물질을 만들 수 있는 장점이 있다. In particular, in the case of carbon nanofibers, the pore distribution is more uniform than that of activated carbon, and it is possible to manufacture a high specific surface area and a paper, a felt, and a nonwoven fabric, thereby making a higher performance electrode active material.

또한 나노흑연구조를 갖는 탄소나노 섬유는 비교적 비표면적이 크고, 그 기공의 깊이가 얕으며, 1-2 nm의 크기의 미세공을 가지므로 20 nm 이하 크기의 금속 산화물 입자들은 탄소나노 섬유의 표면에 코팅되어 뛰어난 흡착성능과 빠른 흡착 속도를 나타내는 지지체의 역할을 한다. In addition, carbon nanofibers having a nanographite structure have a relatively large specific surface area, a shallow depth of pores, and micropores having a size of 1-2 nm, so that metal oxide particles having a size of 20 nm or less are formed on the surface of carbon nanofibers. It is coated on to serve as a support that shows excellent adsorption performance and fast adsorption rate.

그러나, 현재 생산 판매되고 있는 활성탄소섬유는 주로 용융방사(melt-spinning)나 용융분사방사(melt-blown spinning) 장치에 의해 피치(pitch), 페놀수지(phenolic-resin) 등을 사용하여 섬유화한 다음 산화안정화, 탄소화 내지는 활성화하여 제조되고 있으나, 이와 같은 방사 방법에 의해서 제조되는 섬유는 직경이 대략 10㎛ 내외의 것이 만들어져 체적대비 비표면적을 효과적으로 증진시키는 데에는 한계가 있다. However, the activated carbon fibers produced and sold at present are mainly fabricated by using pitch, phenolic resin, etc. by melt-spinning or melt-blown spinning apparatus. Next, it is prepared by oxidative stabilization, carbonization or activation, but the fiber produced by the spinning method has a diameter of about 10 μm and is limited in effectively enhancing the specific surface area to volume.

또한, 전극 활물질로 이용되는 경우, 섬유를 분쇄하여 바인더나 도전재를 첨가하는 공정을 거쳐야 되고, 직물상의 경우는 제조된 섬유의 섬유경이 상대적으로 커 전극의 밀도가 낮아 고속 충방전이나 고출력 특성이 저하되는 단점을 가지고 있다. In addition, when used as an electrode active material, the fiber must be crushed to add a binder or a conductive material, and in the case of a woven fabric, the fiber diameter of the manufactured fiber is relatively large and the electrode density is low, so that fast charge and discharge or high output characteristics can be obtained. Has the disadvantage of deterioration.

본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 본 발명을 완성하였다. The present inventors have completed the present invention as a result of research efforts to solve the above disadvantages and problems of the prior art.

따라서, 본 발명의 목적은 초극세 섬유 웹을 갖는 탄소나노섬유를 제조하고 이 탄소나노섬유에 화학적인 방법을 통해 망간산화물을 코팅함으로써 전극제조 공정 단축은 물론 높은 전극 밀도 및 전기이중층과 의사용량에 의한 고에너지 밀도의 고성능 하이브리드 캐패시터 전극을 손쉽고, 저렴하게 제조할 수 있는 망간산화물 코팅 탄소나노섬유제조방법와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 하이브리드 슈퍼캐퍼시터용 전극을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to prepare a carbon nanofiber having an ultrafine fibrous web and to coat the carbon nanofiber with a manganese oxide through a chemical method to shorten the electrode manufacturing process, as well as high electrode density and electrical double layer and pseudocapacity. It is to provide a manganese oxide coated carbon nanofiber manufacturing method and a manganese oxide coated carbon nanofiber prepared by the method and a hybrid supercapacitor electrode including the same, which can easily and inexpensively manufacture a high energy density high performance hybrid capacitor electrode.

본 발명의 다른 목적은 도전제나 바인더 등의 첨가 및 분쇄, 직조 공정 없이 바로 의사슈퍼캐퍼시터용 전극으로 이용 가능한 망간산화물 코팅 탄소나노섬유와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 하이브리드 슈퍼캐퍼시터용 전극을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is a manganese oxide coated carbon nanofibers and a manganese oxide coated carbon nanofibers prepared by a method of manufacturing the same, which can be immediately used as an electrode for pseudo-supercapacitors without addition, grinding, or weaving of a conductive agent or a binder. It is to provide an electrode for a supercapacitor.

본 발명의 또 다른 목적은 반응시간과 온도, 농도 조절을 통해 탄소 소재 위에 코팅되는 망간산화물의 코팅두께 및 크기를 제어할 수 있는 망간산화물 코팅 탄소나노섬유와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 전기이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is manganese oxide coated carbon nanofibers and manganese oxide coated carbon prepared by the method of manufacturing the same to control the coating thickness and size of the manganese oxide coated on the carbon material by controlling the reaction time, temperature, concentration The present invention provides an electrode for a nanofiber and an electric double layer supercapacitor including the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Polyacrylonitrile(PAN)계 탄소나노섬유를 제조하는 제조단계; 상기 탄소나노섬유를 아세트산망간[manganese acetate (Mn(Ace)2)]용액에 침지시키는 침지단계; 및 상기 침지단계를 거친 탄소나노섬유를 열처리하는 열처리단계를 포함하는데, 상기 제조단계는 프리커서인 PAN용액을 고전압 하에서 전기방사하고 산화 안정화 하여 PAN 내염화 섬유를 제조하는 단계; 및 상기 PAN 내염화 섬유를 질소 기류하에서 탄화하는 단계를 포함하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a manufacturing step of manufacturing a polyacrylonitrile (PAN) -based carbon nanofibers; An immersion step of immersing the carbon nanofibers in a manganese acetate (Mn (Ace) 2 )] solution; And a heat treatment step of heat-treating the carbon nanofibers which have undergone the immersion step. And it provides a manganese oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method comprising the step of carbonizing the PAN flame-resistant fiber under a stream of nitrogen.

삭제delete

바람직한 실시예에 있어서, 상기 침지단계는 상기 탄소나노섬유를 아세트산망간용액에 침지시켜 60~70 ℃에서 1~5시간동안 유지하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment, the immersion step comprises the step of immersing the carbon nanofibers in a manganese acetate solution and maintaining for 1 to 5 hours at 60 ~ 70 ℃.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 열처리단계는 상기 침지단계를 거친 탄소나노섬유를 공기 중에서 200~400℃로 열처리한다.In a preferred embodiment, the heat treatment step heats the carbon nanofibers undergoing the immersion step at 200 ~ 400 ℃ in air.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 침지단계의 아세트산망간용액의 농도, 침지반응온도 및 침지유지시간과 상기 열처리단계의 열처리온도를 제어하여 상기 탄소나노섬유에 코팅되는 망간산화물의 크기와 두께를 제어할 수 있다.In a preferred embodiment, the size and thickness of the manganese oxide coated on the carbon nanofibers can be controlled by controlling the concentration of the manganese acetate solution in the immersion step, the immersion reaction temperature and the immersion holding time and the heat treatment temperature of the heat treatment step have.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 아세트산망간용액은 아세트산망간을 1 내지 3중량% 포함한다.In a preferred embodiment, the manganese acetate solution contains 1 to 3% by weight of manganese acetate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 아세트산망간용액의 용매는 증류수에 아세 트산을 첨가시킨다.In a preferred embodiment, the solvent of the manganese acetate solution is added acetic acid to distilled water.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 용매는 증류수 : 아세트산을 85 : 15 내지 99 : 1의 부피비로 포함한다.In a preferred embodiment, the solvent comprises distilled water: acetic acid in a volume ratio of 85:15 to 99: 1.

또한 본 발명은 상술된 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a manganese oxide / carbon nanofiber composite material, characterized in that produced by the method of any one of the above.

또한, 본 발명은 전기 이중층 슈퍼캐패시터용 전극에 있어서, 집전체: 상기 집전체 상에 배치되는 부직포상으로 형성된 상술된 어느 한 항의 망간산화물/탄소나노섬유복합재; 정극과 부극사이에 끼워지는 유리섬유 분리막; 및 수용성 전해질 용액을 포함하는 전기 이중층 슈퍼캐패시터용 전극을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrode for an electric double layer supercapacitor comprising: a current collector: the manganese oxide / carbon nanofiber composite of any one of the above-mentioned formed in a nonwoven fabric disposed on the current collector; A glass fiber separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode; And it provides an electrode for an electric double layer supercapacitor comprising a water-soluble electrolyte solution.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수용성 전해질 용액이 KOH 6M 전해질수용액일 때 에너지밀도가 7.1 Wh/Kg, 동력밀도가 18 kW/Kg이다.In a preferred embodiment, the energy density is 7.1 Wh / Kg, the power density is 18 kW / Kg when the aqueous electrolyte solution is KOH 6M electrolyte solution.

상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.The present invention as described above has the following excellent effects.

본 발명의 망간산화물 코팅 탄소나노섬유제조방법와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 전기이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극에 의하면 전기방사를 통해 초극세 섬유 웹을 갖는 탄소나노섬유를 제조하고 이 탄소나노섬유에 화학적인 방법을 통해 망간산화물을 코팅함으로써 전극제조 공정 단축은 물론 높은 전극 밀도를 이용해서 고 동력 밀도와 고 에너지 밀도의 고성능 하이브리드 캐패시터의 전극을 손쉽고, 저렴하게 제조할 수 있다. According to the manganese oxide coated carbon nanofiber manufacturing method of the present invention and the manganese oxide coated carbon nanofiber manufactured by the method and the electrode for an electric double layer supercapacitor including the same, a carbon nanofiber having an ultra-fine fiber web is produced through electrospinning By chemically coating manganese oxide on carbon nanofibers, the electrode manufacturing process can be easily and inexpensively manufactured using high electrode density as well as shortening of the electrode manufacturing process.

또한, 본 발명의 망간산화물 코팅 탄소나노섬유와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 전기이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극에 의하면 도전제나 바인더 등의 첨가 및 분쇄, 직조 공정 없이 바로 하이브리드 슈퍼캐퍼시터용 전극으로 이용 가능하다. In addition, according to the manganese oxide coated carbon nanofibers of the present invention and the manganese oxide coated carbon nanofibers prepared by the method of manufacturing the same, and the electrode for an electric double layer supercapacitor including the same, hybrid super immediately without the addition of a conductive agent or a binder, crushing, weaving process It can be used as an electrode for a capacitor.

또한, 본 발명의 망간산화물 코팅 탄소나노섬유와 그 제조방법으로 제조된 망간산화물 코팅 탄소나노섬유 및 이를 포함한 하이브리드 슈퍼캐퍼시터용 전극에 의하면 반응시간과 온도, 농도 조절을 통해 탄소 소재 위에 코팅되는 망간산화물의 코팅두께 및 크기를 제어할 수 있다. In addition, according to the manganese oxide-coated carbon nanofibers of the present invention and the manganese oxide-coated carbon nanofibers prepared by the method for manufacturing the same, and a hybrid supercapacitor electrode including the same, the manganese oxide coated on the carbon material through reaction time, temperature, and concentration control The coating thickness and size of can be controlled.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments will be described in detail the technical configuration of the present invention.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

먼저 본 발명의 망간산화물 코팅 탄소나노섬유복합재는 프리커서인 PAN용액 을 고전압 하에서 전기방사하고 산화 안정화 하여 PAN 내염화 섬유를 제조한 후 이를 질소 기류하에서 탄화하여 탄소나노섬유를 제조하고, 제조된 탄소나노섬유를 아세트산망간[manganese acetate (Mn(Ace)2)] 용액에 함침 코팅한 후 열처리하여 얻어진다. First, the manganese oxide coated carbon nanofiber composite of the present invention is electrospun and oxidatively stabilized PAN solution, which is a precursor, to produce PAN flame-resistant fiber and carbonized it under a nitrogen stream to produce carbon nanofibers, and produced carbon Nanofibers are obtained by impregnating and then heat-treating a solution of manganese acetate (Mn (Ace) 2 ).

이 때 섬유성형용 폴리아크릴나이트릴 (PAN, 분자량=160,000)은 100% 순중합체 (homopolymer) 뿐 아니라 5-15%의 공중합체 (copolymer)를 함유한 개질된 아크릴을 사용한다. 공중합체의 조성으로는 이타콘산 (itaconic acid)나 메틸아크릴레이트 (methylacrylate, MA)등을 공중합 물질로 사용할 수 있다. At this time, the polyacrylonitrile (PAN, molecular weight = 160,000) for fiber molding uses a modified acrylic containing 5-15% of a copolymer as well as a 100% homopolymer. As the composition of the copolymer, itaconic acid or methylacrylate may be used as the copolymer.

실시예 1Example 1

망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조Manufacture of Manganese Oxide / Carbon Nanofiber Composites

1. 탄소나노섬유 제조1. Carbon Nanofiber Manufacture

탄소나노섬유를 제조하기 위해 PAN을 dimethyformamide(DMF)에 용해하여 방사 용액을 제조한다. 이 PAN 용액을 정전방사 방법을 이용해서 나노섬유로 구성된 부직포 웹을 제조하였다. 이때의 정전방사 장치는 노즐과 콜렉터에 각각 30 kV의 인가전압을 가하고, 방사구금과 콜렉터간의 거리는 10~30 cm 정도로 필요에 따라 가변 시켰다. To prepare carbon nanofibers, PAN was dissolved in dimethyformamide (DMF) to prepare spinning solution. This PAN solution was prepared using a non-woven web composed of nanofibers using an electrospinning method. At this time, the electrospinning apparatus applied an applied voltage of 30 kV to the nozzle and the collector, respectively, and the distance between the spinneret and the collector was varied as needed about 10 to 30 cm.

전기방사하여 얻은 PAN 방사 섬유를 열풍순환爐를 사용하여 압축공기를 분당 5~20 mL의 유속으로 공급하고, 분당 1 ℃의 승온 속도로 200~300 ℃에서 1시간 유 지하여 안정화하여 PAN 내염화 섬유를 얻었다. The PAN spinning fiber obtained by electrospinning was supplied with compressed air at a flow rate of 5-20 mL per minute using a hot air circulation fan, and stabilized by maintaining it at 200-300 ° C for 1 hour at a temperature rising rate of 1 ° C per minute. The fiber was obtained.

산화안정화하여 얻은 내염화 섬유를 불활성 분위기 또는 진공상태에서 분당 5 ℃의 승온 속도로 700 ~ 1500 ℃까지 승온한 후 1시간 유지하면서 탄소화하여 탄소나노섬유를 제조하였다The flame-resistant fiber obtained by oxidation stabilization was carbonized while raising the temperature to 700 to 1500 ° C. at an elevated temperature rate of 5 ° C. per minute in an inert atmosphere or in a vacuum, and then maintaining it for 1 hour.

2. 아세트산망간[manganese acetate (Mn(Ace)2)] 용액 준비2. Preparation of manganese acetate (Mn (Ace) 2 ) solution

아세트산망간[(Mn(Ace)2)] 용액을 준비하기 위해 Aldrich사 제품인 98% 이상의 순도를 갖는 아세트산망간(Mn(Ace)2)과 acetic acid (CH3COOH)을 구입하여 그대로 사용하였다. 농도가 다른 아세트산망간용액1 내지 3을 준비하기 위해 먼저 증류수와 acetic acid를 90:10의 비율로 혼합하고, 여기에 1wt%의 아세트산망간[Mn(Ace)2]을 첨가하여 아세트산망간용액1을 준비하였고, 동일하게 2wt%의 아세트산망간[Mn(Ace)2]을 첨가하여 아세트산망간용액2를 준비하였으며, 3wt%의 아세트산망간[Mn(Ace)2]을 첨가하여 아세트산망간용액3을 준비하였다. To prepare a solution of manganese acetate [(Mn (Ace) 2 )], manganese acetate (Mn (Ace) 2 ) and acetic acid (CH 3 COOH) having a purity of 98% or more, manufactured by Aldrich, were used. To prepare manganese acetate solutions 1 to 3 with different concentrations, distilled water and acetic acid are first mixed at a ratio of 90:10, and 1 wt% of manganese acetate [Mn (Ace) 2 ] is added thereto to prepare manganese acetate solution 1. was prepared in the same way as the addition of manganese acetate [Mn (Ace) 2] of 2wt% were prepared a manganese acetate solution 2 by the addition of manganese acetate [Mn (Ace) 2] of 3wt% to prepare a manganese acetate solution 3 .

3. 망간산화물/탄소나노섬유복합재 (MnO2 coating on Carbon nanofiber complex)제조3. Manufacture of Manganese Oxide / Carbon Nanofiber Composite (MnO 2 coating on Carbon nanofiber complex)

준비된 아세트산망간[Mn(Ace)2]용액1 내지 3에 각각 제조된 탄소나노섬유를 침적시킨 후, 60~70 ℃에서 1~5 시간동안 유지하여 실온에서 건조 시켰다.Carbon nanofibers prepared in each of the prepared manganese acetate [Mn (Ace) 2 ] solutions 1 to 3 were deposited, and then maintained at 60 to 70 ° C. for 1 to 5 hours and dried at room temperature.

이후 공기 중에서 200~400 ℃까지 열처리하여 망간산화물이 탄소나노섬유에 코팅된 망간산화물/탄소나노섬유복합재 1 내지 3을 제조하였다. After the heat treatment to 200 ~ 400 ℃ in air to prepare a manganese oxide / carbon nanofiber composite materials 1 to 3 coated with manganese oxide carbon nanofibers.

실험예1Experimental Example 1

망간산화물/탄소나노섬유복합재의 구조 분석Structural Analysis of Manganese Oxide / Carbon Nanofiber Composites

실시예1에서 제조된 망간산화물/탄소나노섬유복합재2의 전자현미경 사진이 도시된 도 2를 통해 아세트산(acetic acid)의 효과를 확인 할 수 있다. An electron micrograph of the manganese oxide / carbon nanofiber composite 2 prepared in Example 1 shows an effect of acetic acid through FIG. 2.

즉, 아세트산(Acetic acid)없이 증류수에 1 wt%의 Mn(Ace)2를 용해하여 망간산화물을 코팅한 탄소나노섬유의 표면(도 2a-b)에서는 망간산화물이 뭉쳐 입자의 크기가 크고 그 수가 비교적 적은 망간산화물이 코팅됨을 알 수 있지만, 반면, 증류수에 아세트산(Acetic acid)이 첨가된 용매에 2 wt%의 Mn(Ace)2를 녹인 용액 즉 아세트산망간용액2에 탄소나노섬유를 침지시켰을 경우, 도 2c-f에서 볼 수 있듯이 4-8 nm 직경을 갖는 미세 망간산화물 입자가 탄소나노섬유 표면에 균일하게 분포되어 있음을 확인 할 수 있었다. That is, on the surface of carbon nanofibers coated with manganese oxide by dissolving 1 wt% of Mn (Ace) 2 in distilled water without acetic acid (FIGS. 2A-B), manganese oxides are agglomerated and the number of particles is large. It can be seen that relatively few manganese oxides are coated, whereas carbon nanofibers are immersed in a solution in which 2 wt% of Mn (Ace) 2 is dissolved in a solvent containing acetic acid in distilled water. , As can be seen in Figure 2c-f it can be seen that the fine manganese oxide particles having a 4-8 nm diameter is uniformly distributed on the surface of the carbon nanofibers.

또한, 침지된 상태에서 반응 속도가 빠를수록, 반응온도가 높을수록 미세한 망간산화물 입자가 성장할 시간이 충분치 않아 입자의 크기가 작아짐을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the faster the reaction rate in the immersed state, the higher the reaction temperature, the smaller the size of the particles due to insufficient time for the growth of fine manganese oxide particles.

따라서 침지된 상태에서 반응물의 양, 반응속도와 온도를 달리하여 탄소나노섬유에 코팅되는 망간산화물의 입자 크기와 코팅 두께를 조절할 수 있다. Therefore, the particle size and coating thickness of the manganese oxide coated on the carbon nanofibers can be controlled by varying the amount of reactants, reaction rate and temperature in the immersed state.

에너지 분산형 X선 분광기 (EDX)의 그래프 (도 2g)에서는 망간산화물이 탄소나노섬유에 코팅된 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 C, O 및 Mn의 원소를 확인하였다.In the graph of the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) (FIG. 2G), the elements of C, O and Mn of the manganese oxide / carbon nanofiber composite material coated with carbon nanofibers were identified.

또한, 투과전자현미경 (TEM)의 사진 (도 3a-f)을 통해 탄소나노섬유 표면에 코팅되지 않고 독립적으로 존재하는 망간산화물은 관찰되지 않았고, 평균 5 nm의 입자 크기를 갖는 망간산화물이 균일하게 코팅됨을 알 수 있다. In addition, manganese oxides that were not coated on the surface of the carbon nanofibers and were not independently observed on the surface of the carbon nanofibers were observed through the transmission electron microscope (TEM) photograph (FIGS. 3A-F). It can be seen that it is coated.

탄소나노섬유 표면에 균일하게 잘 분포된 망간산화물과 탄소나노섬유의 계면을 통해 EDLC의 높은 비축전용량과 안정한 사이클 수명을 예상할 수 있다.The high specific capacitance and stable cycle life of EDLC can be expected through the interface of manganese oxide and carbon nanofibers that are uniformly distributed on the surface of carbon nanofibers.

또한, 실시예1에서 얻어진 망간산화물/탄소나노섬유복합재1 및 2의 X선 회절 분석 (XRD)결과가 도시된 도4로부터 2θ는 12, 37 그리고 66o에서 관찰되었고, 이 세 개의 피크를 통해 망간산화물/탄소나노섬유의 복합재는 버네사이트 (birnessite)형 망간산화물 구조(JCPDS 42-1317)임을 알 수 있었다. 특히 망간산화물에 흡수된 물은 전기화학적 특성 뿐 아니라 복합재의 열적 특성을 저하시키기 때문에 망간산화물/탄소나노섬유복합재를 적당한 온도에서 열처리함으로써 결정수가 제거되어 결정성을 갖는 버네사이트(birnessite)형 망간산화물 구조를 최적화하여 성능을 향상 시킬 수 있다. 이와 같이 버네사이트 (birnessite) 구조로 이루어진 망간산화물은 층상 구조를 가지고 있어서 다른 망간산화물 상 (α상, β상 등)에 비해 반응종인 수소 이온이나 금속 양이온들의 탈/삽입이 유리하므로 더 높은 비축전용량이 발현될 것으로 기대 된다.In addition, 2θ was observed at 12, 37 and 66 ° from FIG. 4 where the X-ray diffraction analysis (XRD) results of the manganese oxide / carbon nanofiber composite materials 1 and 2 obtained in Example 1 are shown, and through these three peaks, The composite material of manganese oxide / carbon nanofibers was found to be birnessite type manganese oxide structure (JCPDS 42-1317). In particular, the water absorbed by the manganese oxide reduces not only the electrochemical properties but also the thermal properties of the composite, so that the crystal water is removed by heat-treating the manganese oxide / carbon nanofiber composite at a suitable temperature, thereby producing a birnessite type manganese oxide having crystallinity. Optimizing the structure can improve performance. As such, manganese oxide having a birnessite structure has a layered structure, which is advantageous for removing / inserting hydrogen ions or metal cations, which are reactive species, compared to other manganese oxide phases (α phase, β phase, etc.). The amount is expected to be expressed.

실험예 2Experimental Example 2

망간산화물/탄소나노섬유복합재의 화학적 조성과 결정에 대한 정보를 엑스선 광전자 분광법 (XPS)을 통해 실험하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다. Information on the chemical composition and crystal of the manganese oxide / carbon nanofiber composite material was tested by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the results are shown in FIG.

도 5(a)로부터 0-1000 eV에서 C1s, N1s, O1s, Mn2p3의 전체적인 결합에너지를 통해 망간산화물이 탄소나노섬유에 코팅되었음을 알 수 있다.It can be seen from Figure 5 (a) that the manganese oxide is coated on the carbon nanofibers through the overall binding energy of C1s, N1s, O1s, Mn2p3 at 0-1000 eV.

실험예 3Experimental Example 3

망간산화물/탄소나노섬유복합재의 표면특성을 확인하기 위한 실험을 수행하였고 그 결과를 도 6 및 표 1에 나타내었다.Experiments were conducted to confirm the surface properties of the manganese oxide / carbon nanofiber composite and the results are shown in FIG. 6 and Table 1. FIG.

도 6a는 망간산화물/탄소나노섬유 복합재의 BET 흡탈착 등온선을 보여준다. 전기방사로 제조된 탄소나노섬유의 비표면적은 137 m2/g인데 반해, 실시예1에서 제조된 망간산화물/탄소나노섬유복합재1 및 2는 각각 96과 233 m2/g의 비표면적을 보여주었다. Figure 6a shows the BET adsorption-desorption isotherm of the manganese oxide / carbon nanofiber composite. The specific surface area of the carbon nanofibers prepared by electrospinning was 137 m 2 / g, whereas the manganese oxide / carbon nanofiber composites 1 and 2 prepared in Example 1 showed specific surface areas of 96 and 233 m 2 / g, respectively. gave.

표 1에서 알 수 있듯이 아세트산망간용액 1에 탄소나노섬유를 침지 시킨 후 150~280 ℃에서 열처리하여 얻어진 망간산화물/탄소나노섬유복합재1(1% MnO2/CNFs)의 경우, 입자 크기가 큰 망간산화물이 탄소나노섬유의 표면을 가로막아 처음 탄소나노섬유보다 더 작은 비표면적을 나타내었다. 그러나 아세트산망간용액2에 탄소나노섬유를 침지 시킨 후 300~400 ℃에서 열처리한 망간산화물코팅 탄소나노섬유 복합재2(2% MnO2/CNFs)는 높은 비표면적과 발달된 기공 모포러지를 갖는 표면 특성, 전기전도도를 확인하였다. As can be seen from Table 1, in the case of manganese oxide / carbon nanofiber composite material 1 (1% MnO 2 / CNFs) obtained by immersing carbon nanofibers in manganese acetate solution 1 and then heat-treating at 150 to 280 ° C, manganese having a large particle size Oxides intercepted the surface of the carbon nanofibers, resulting in a smaller specific surface area than the first carbon nanofibers. However, manganese oxide-coated carbon nanofiber composite 2 (2% MnO 2 / CNFs) immersed in carbon nanofibers in manganese acetate solution 2 and then heat-treated at 300 ~ 400 ° C. has a high specific surface area and a developed pore morphology. , Electrical conductivity was checked.

그러므로, 사용되는 아세트산망간[Mn(Ace)2]용액의 농도, 침지된 상태의 반응시간(holding time)과 온도를 달리하여 탄소나노섬유에 코팅되는 망간산화물의 크기와 두께를 제어할 수 있고 이러한 제어를 통해 망간산화물 입자크기와 코팅패턴을 최적화 시킬 수 있음을 확인할 수 있다. Therefore, the size and thickness of manganese oxide coated on carbon nanofibers can be controlled by varying the concentration of manganese acetate [Mn (Ace) 2 ] solution used, the holding time and temperature of the immersion state. It can be seen that the control can optimize the manganese oxide particle size and coating pattern.

또한, 도 6b는 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 공극도분포를 보여준다. 2 wt%의 Mn(Ace)2을 사용한 경우, 대부분 기공크기가 20 nm를 갖는 메조기공으로 이루어짐을 알 수 있다. 6b also shows porosity distribution of manganese oxide / carbon nanofiber composites. When 2 wt% of Mn (Ace) 2 is used, it can be seen that most of the pore sizes are mesopores having 20 nm.

망간산화물이 코팅된 탄소나노섬유(CNFs)의 표면특성Surface Characteristics of Carbon Nanofibers (CNFs) Coated with Manganese Oxide SampleSample BET surface are (m2/g)BET surface are (m 2 / g) Pore width (nm)Pore width (nm) Pore volume (cm3/g)Pore volume (cm 3 / g) 전기전도도 (S/cm)Conductivity (S / cm) CNFsCNFs 137137 4.784.78 0.370.37 1.391.39 1% MnO2/CNFs1% MnO 2 / CNFs 9696 4.614.61 0.110.11 3.633.63 2% MnO2/CNFs2% MnO 2 / CNFs 233233 15.8915.89 0.530.53 10.4610.46

실시예 2Example 2

전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극 제조Manufacture Electrode for Electric Double Layer Supercapacitor

실시예1에서 제조된 망간산화물/탄소나노섬유복합재2의 부직포를 절단하여 니켈 호일(Ni foil) 집전체 위에 올려놓고 정극과 부극 사이에 유리섬유 분리막을 끼워 넣은 후, 6M KOH 수용성 전해질 용액을 함침하여 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극을 제작하였다.The nonwoven fabric of manganese oxide / carbon nanofiber composite 2 prepared in Example 1 was cut, placed on a nickel foil current collector, sandwiched with a glass fiber separator between the positive electrode and the negative electrode, and impregnated with a 6M KOH aqueous electrolyte solution. The electrode for an electric double layer supercapacitor was produced.

실험예 4Experimental Example 4

실시예 2에서 제작된 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극의 전기화학적 특성을 분석하여 그 결과를 도 7 내지 도 10에 나타내었다. Electrochemical characteristics of the electrode for the electric double layer supercapacitor manufactured in Example 2 were analyzed and the results are shown in FIGS. 7 to 10.

먼저, 도 7은 망간산화물 코팅된 탄소나노섬유복합재2를 포함하는 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극의 전해질 6M KOH 수용액에서의 순환 전압전류 CV (cyclic voltamogram)의 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 이 전극은 전압범위 -0.5~0.5 V과 0~1.0 V에서 각각 측정하였다. First, FIG. 7 is a graph showing a measurement result of cyclic voltamogram (CV) in an electrolyte 6M KOH aqueous solution of an electrode for an electric double layer supercapacitor including manganese oxide coated carbon nanofiber composite 2. This electrode was measured in the voltage range of -0.5 to 0.5 V and 0 to 1.0 V, respectively.

도 8은 망간산화물/탄소나노섬유복합재2를 포함하는 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극의 망간산화물 산화환원 반응을 검토하기 위하여 순환 전압전류법으로 전압범위 0~1V 구간을 주사속도 10과 20 mV/sec로 각각 시험하여 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 결과로부터 0.68과 0.42 V에서 두 개의 산화ㅇ환원 특정 피크를 통해 전극과 전해질 계면에서의 금속산화물에 의한 레독스 (redox) 반응에 따른 의사캐패시턴스 특성이 이용됨을 알 수 있다. FIG. 8 is a cyclic voltammetry method for scanning voltage ranges from 0 to 1V in order to examine the manganese oxide redox reaction of an electrode for an electric double layer supercapacitor including manganese oxide / carbon nanofiber composite material 2 at a scanning speed of 10 and 20 mV / sec. Each test is presented as a graph. From the results shown in FIG. 8, it can be seen that the pseudocapacitance characteristic of the redox reaction by the metal oxide at the electrode and electrolyte interface is used through two redox specific peaks at 0.68 and 0.42 V. FIG.

도 9는 망간산화물 코팅된 탄소나노섬유 복합재2를 포함하는 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극을 순환 전압전류법을 통해 전압범위 0-1 V, 주사속도 1-100 mV/s의 범위에 대한 비축전용량 그래프를 나타낸 것이다. 비축전용량은 망간산화물의 함량과 활성화 조건에 의한 비표면적에 크게 의존하는데, 도 9로부터 약 480 F/g을 갖는 매우 우수한 비축전용량 값을 나타내었음을 알 수 있다. 이러한 결과는 이산화망간이 균일하게 분산되어 높은 전기전도도를 제공하는 탄소나노섬유의 특징에 기인한 것으로 사료되어 진다.FIG. 9 shows a specific capacitance for an electric double layer supercapacitor comprising a manganese oxide coated carbon nanofiber composite 2 over a voltage range of 0-1 V and a scan rate of 1-100 mV / s through cyclic voltammetry. The graph is shown. The specific storage capacity is highly dependent on the content of manganese oxide and the specific surface area by activation conditions. From FIG. 9, it can be seen that the specific storage capacity was very good with about 480 F / g. These results are believed to be due to the characteristics of carbon nanofibers that provide high electrical conductivity due to the uniform dispersion of manganese dioxide.

도 10은 망간산화물/탄소나노섬유복합재2를 포함하는 전기 이중층 슈퍼캐퍼시터용 전극을 이용한 의사커패시터의 출력과 동력 밀도를 나타내는 Ragon plot이다. KOH 6M 수용액 전해질에서 에너지밀도 7.1 Wh/Kg, 동력밀도 18 kW/Kg의 높은 에너지밀도를 갖는 동시에 높은 동력밀도를 갖는 캐패시턴스를 보이는 것을 알 수 있다. FIG. 10 is a Ragon plot showing output and power density of a pseudocapacitor using an electrode for an electric double layer supercapacitor including manganese oxide / carbon nanofiber composite material 2. It can be seen that the KOH 6M aqueous solution electrolyte has a high energy density of 7.1 Wh / Kg, a power density of 18 kW / Kg, and a high power density capacitance.

이상의 실험결과로부터 본 발명의 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법에 의해 제조된 망간산화물/탄소나노섬유복합재 및 그 복합재를 포함하는 슈퍼캐패시터용 전극이 비축전용량 뿐 아니라 출력/동력 밀도를 향상됨을 알 수 있다. From the above test results, the supercapacitor electrode including the manganese oxide / carbon nanofiber composite and the composite prepared by the manganese oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method of the present invention improves not only specific capacitance but also output / power density. Able to know.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법을 모식적으로 나타낸 흐름도,1 is a flow chart schematically showing a method for producing a manganese oxide / carbon nanofiber composite according to an embodiment of the present invention,

도 2는 증류수에 1 wt%아세트산망간이 첨가된 아세트산망간용액 사용시 얻어지는 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 주사 전자현미경 (SEM) 사진(a-b), H2O/acetic acid (90:10) 용매에 2 wt% 아세트산망간이 첨가된 아세트산망간용액 사용시 얻어지는 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 주사전자현미경 (SEM) 사진(c-f), H2O/acetic acid (90:10) 용매에 2 wt% 아세트산망간이 첨가된 아세트산망간용액 사용시 얻어지는 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 에너지 분산형 X선 분광기 (EDX)의 그래프(g), FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a manganese oxide / carbon nanofiber composite obtained by using a manganese acetate solution in which 1 wt% of manganese acetate is added to distilled water, and in a solvent of H 2 O / acetic acid (90:10). Scanning electron microscope (SEM) photographs of manganese oxide / carbon nanofiber composites obtained by using manganese acetate solution with 2 wt% manganese acetate (cf), 2 wt% manganese acetate in H 2 O / acetic acid (90:10) solvent Graph (g) of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) of manganese oxide / carbon nanofiber composite obtained when using this added manganese acetate solution,

도 3은 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 투과전자현미경 (TEM)의 사진(a-f), 3 is a photograph (a-f) of a transmission electron microscope (TEM) of a manganese oxide-coated carbon nanofiber composite material,

도 4는 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 X선 회절 분석 (XRD)의 그래프,4 is a graph of X-ray diffraction analysis (XRD) of the manganese oxide coated carbon nano fiber composite material,

도 5는 망간산화물이 탄소나노 섬유에 코팅된 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 엑스선 광전자 분광법 (XPS) 그래프,5 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) graph of a manganese oxide-coated carbon nanofiber composite having manganese oxide coated on carbon nanofibers;

도 6a는 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 흡탈착 등온선그래프,6a is an adsorption-desorption isotherm graph of the manganese oxide coated carbon nanofiber composite,

도 6b는 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 공극도분포 그래프,6b is a porosity distribution graph of manganese oxide coated carbon nano fiber composites,

도 7a는 전압범위가 -0.5~0.5 V일 때 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 전해 질 6M KOH 수용액에서의 순환 전압전류 (Cyclic voltamogram) 그래프,7a is a cyclic voltamogram graph of an electrolytic 6M KOH aqueous solution of manganese oxide / carbon nanofiber composite when the voltage range is -0.5 to 0.5 V,

도 7b는 전압범위가 0~1.0 V일 때 망간산화물/탄소나노섬유복합재의 전해질 6M KOH 수용액에서의 순환 전압전류 (Cyclic voltamogram) 그래프,7b is a cyclic voltamogram graph of an electrolyte 6M KOH aqueous solution of manganese oxide / carbon nanofiber composite when the voltage range is 0 to 1.0 V;

도 8a 주사속도가 10 mV/s일 때 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 전해질 6M KOH 수용액에서의 산화환원 반응에 의한 순환 전압전류 (Cyclic voltamogram) 그래프,8a Cyclic voltamogram graph of redox reaction in electrolyte 6M KOH aqueous solution of manganese oxide coated carbon nanofiber composite when the scanning speed is 10 mV / s;

도 8b는 주사속도가 20 mV/s일 때 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 전해질 6M KOH 수용액에서의 산화환원 반응에 의한 순환 전압전류 (Cyclic voltamogram) 그래프,8b is a cyclic voltamogram graph of a manganese oxide-coated carbon nanofiber composite with redox reaction in an electrolyte 6M KOH aqueous solution at a scanning speed of 20 mV / s;

도 9는 전압범위 0-1 V에서 망간산화물이 탄소나노섬유에 코팅된 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재의 주사속도에 대한 비축전용량 그래프,9 is a specific capacitance graph of the scanning speed of the manganese oxide-coated carbon nanofiber composite material in which manganese oxide is coated on carbon nanofibers in a voltage range of 0-1 V;

도 10은 망간산화물 코팅 탄소나노 섬유복합재를 포함하는 전극을 이용한 의사커패시터의 출력과 동력 밀도를 나타내는 그래프,10 is a graph showing the power and power density of a pseudocapacitor using an electrode including a manganese oxide coated carbon nanofiber composite;

Claims (11)

PAN계 탄소나노섬유를 제조하는 제조단계;A manufacturing step of manufacturing PAN-based carbon nanofibers; 상기 탄소나노섬유를 아세트산망간[manganese acetate (Mn(Ace)2)]용액에 침지시키는 침지단계; 및An immersion step of immersing the carbon nanofibers in a manganese acetate (Mn (Ace) 2 )] solution; And 상기 침지단계를 거친 탄소나노섬유를 열처리하는 열처리단계를 포함하는데,It includes a heat treatment step of heat-treating the carbon nanofibers after the immersion step, 상기 제조단계는 프리커서인 PAN용액을 고전압 하에서 전기방사하고 산화 안정화 하여 PAN 내염화 섬유를 제조하는 단계; 및 상기 PAN 내염화 섬유를 질소 기류하에서 탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The manufacturing step comprises the steps of electrospinning and oxidation-stabilizing the PAN solution, which is a precursor under high voltage, to prepare PAN flame-resistant fibers; And carbonizing the PAN flame-resistant fiber under a stream of nitrogen. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 침지단계는 상기 탄소나노섬유를 아세트산망간용액에 침지시켜 60~70 ℃에서 1~5시간동안 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄 소나노섬유복합재 제조방법.The immersion step is a manganese oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method comprising the step of immersing the carbon nanofibers in a manganese acetate solution for 1 to 5 hours at 60 ~ 70 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리단계는 상기 침지단계를 거친 탄소나노섬유를 공기 중에서 200~400℃로 열처리하는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The heat treatment step is a method of manufacturing a manganese oxide / carbon nano fiber composites, characterized in that the carbon nanofibers subjected to the immersion step heat treatment at 200 ~ 400 ℃ in air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 침지단계의 아세트산망간용액의 농도, 침지반응온도 및 침지유지시간과 상기 열처리단계의 열처리온도를 제어하여 상기 탄소나노섬유에 코팅되는 망간산화물의 크기와 두께를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The size and thickness of the manganese oxide coated on the carbon nanofibers can be controlled by controlling the concentration of the manganese acetate solution in the immersion step, the immersion reaction temperature and the immersion holding time and the heat treatment temperature in the heat treatment step. Oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 아세트산망간용액은 아세트산망간을 1 내지 3중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The manganese acetate solution is a manganese oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method comprising 1 to 3% by weight of manganese acetate. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 아세트산망간용액의 용매는 증류수에 아세트산을 첨가시킨 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The solvent of the manganese acetate solution is a manganese oxide / carbon nanofiber composite manufacturing method characterized in that acetic acid is added to distilled water. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 용매는 증류수 : 아세트산을 85 : 15 내지 99 : 1의 부피비로 포함하는 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재 제조방법.The solvent is a manganese oxide / carbon nanofiber composite production method characterized in that it comprises distilled water: acetic acid in a volume ratio of 85: 15 to 99: 1. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 망간산화물/탄소나노섬유복합재.A manganese oxide / carbon nanofiber composite material prepared by the method according to any one of claims 1 and 3 to 8. 전기 이중층 슈퍼캐패시터용 전극에 있어서,In the electrode for electric double layer supercapacitor, 집전체:Current collector: 상기 집전체 상에 배치되는 부직포상으로 형성된 제 9 항의 망간산화물/탄소나노섬유복합재; The manganese oxide / carbon nanofiber composite of claim 9 formed in a nonwoven fabric disposed on the current collector; 정극과 부극사이에 끼워지는 유리섬유 분리막; 및A glass fiber separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode; And 수용성 전해질 용액을 포함하는 하이브리드 슈퍼캐패시터용 전극.Hybrid supercapacitor electrode comprising a water-soluble electrolyte solution. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 수용성 전해질 용액이 KOH 6M 전해질수용액일 때 에너지밀도가 7.1 Wh/Kg, 동력밀도가 18 kW/Kg인 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼캐패시터용 전극. The electrode for a hybrid supercapacitor, characterized in that the energy density is 7.1 Wh / Kg, the power density is 18 kW / Kg when the aqueous electrolyte solution is KOH 6M electrolyte solution.
KR1020090091333A 2009-09-25 2009-09-25 Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex KR101126784B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090091333A KR101126784B1 (en) 2009-09-25 2009-09-25 Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090091333A KR101126784B1 (en) 2009-09-25 2009-09-25 Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110033733A KR20110033733A (en) 2011-03-31
KR101126784B1 true KR101126784B1 (en) 2012-04-12

Family

ID=43938091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090091333A KR101126784B1 (en) 2009-09-25 2009-09-25 Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101126784B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101523665B1 (en) * 2013-12-17 2015-05-28 한양대학교 산학협력단 Flexible Yarned Structure for Supercapacitor
KR20190047949A (en) 2017-10-30 2019-05-09 소치재 Electricity generating apparatus using carbon nanotube
KR20200004071A (en) 2018-07-03 2020-01-13 주식회사 엘지화학 Electrode materials for pseudocapacitor and a method for preparing the same
WO2020130186A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing printed super capacitor provided in nfc tag, and method for manufacturing nfc tag comprising printed super capacitor

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545122A (en) * 2013-10-30 2014-01-29 中国第一汽车股份有限公司 Preparation method for manganese dioxide/carbon composite materials used for super capacitor
KR101476988B1 (en) * 2014-01-24 2014-12-30 한양대학교 산학협력단 Stretchable Yarned Structure for Supercapacitor
KR101473923B1 (en) 2014-06-25 2014-12-17 경희대학교 산학협력단 HYBRID WATER TREATMENT AGENT OF β-MANGANESE DIOXIDE NANO PARTICLE AND CARBON NANOTUBE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND WATER TREATMENT SYSTEM AND IN-SITU TREATMENT SYSTEM FOR UNDERGROUND WATER USING THAT
KR101794440B1 (en) * 2016-03-08 2017-11-07 한국과학기술원 Method of manufacturing coated porous material, coated porous material and electrode comprising the coated porous material
KR101961005B1 (en) * 2016-10-06 2019-03-21 한양대학교 산학협력단 Electrode yarn, method of fabricating of the same, and super capacitor comprising of the same
CN107275112B (en) * 2017-08-15 2018-10-16 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Irradiation method prepares MnO2The method for adulterating bamboo charcoal based super capacitor electrode material
CN111223681B (en) * 2020-01-13 2021-05-21 嘉兴学院 Manganese monoxide/carbon nanofiber supercapacitor electrode material and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060061412A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 현대자동차주식회사 Method for manufacturing manganese oxide/carbon nanotube composite electrode for super capacitor using electrostatic spary deposition
KR100675923B1 (en) 2005-12-01 2007-01-30 전남대학교산학협력단 Metal oxide incorporated activated carbon nanofibers by co-electrospinning, their applications of electrode for supercapacitors, and the producing method of the same
KR20070118496A (en) * 2006-06-12 2007-12-17 한국생산기술연구원 Super capacitor using graphite type material comprising nano sized activated carbon fiber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060061412A (en) * 2004-12-02 2006-06-08 현대자동차주식회사 Method for manufacturing manganese oxide/carbon nanotube composite electrode for super capacitor using electrostatic spary deposition
KR100675923B1 (en) 2005-12-01 2007-01-30 전남대학교산학협력단 Metal oxide incorporated activated carbon nanofibers by co-electrospinning, their applications of electrode for supercapacitors, and the producing method of the same
KR20070118496A (en) * 2006-06-12 2007-12-17 한국생산기술연구원 Super capacitor using graphite type material comprising nano sized activated carbon fiber

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101523665B1 (en) * 2013-12-17 2015-05-28 한양대학교 산학협력단 Flexible Yarned Structure for Supercapacitor
WO2015093771A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-25 한양대학교 산학협력단 Bendable yarn type super capacitor
US10176934B2 (en) 2013-12-17 2019-01-08 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Bendable yarn type super capacitor
KR20190047949A (en) 2017-10-30 2019-05-09 소치재 Electricity generating apparatus using carbon nanotube
KR20200004071A (en) 2018-07-03 2020-01-13 주식회사 엘지화학 Electrode materials for pseudocapacitor and a method for preparing the same
WO2020130186A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing printed super capacitor provided in nfc tag, and method for manufacturing nfc tag comprising printed super capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110033733A (en) 2011-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101126784B1 (en) Method for producing complex of Manganese dioxide and carbon nanofiber and pseudo capacitor including the complex
KR100995154B1 (en) Method of preparing porous carbon nanofibers, porous carbon nanofibers thereby and applications including the same
KR100675923B1 (en) Metal oxide incorporated activated carbon nanofibers by co-electrospinning, their applications of electrode for supercapacitors, and the producing method of the same
Yun et al. Facile preparation and capacitive properties of low-cost carbon nanofibers with ZnO derived from lignin and pitch as supercapacitor electrodes
Heo et al. Optimization of the pore structure of PAN-based carbon fibers for enhanced supercapacitor performances via electrospinning
Niu et al. Hierarchical core–shell heterostructure of porous carbon nanofiber@ ZnCo 2 O 4 nanoneedle arrays: advanced binder-free electrodes for all-solid-state supercapacitors
KR101348202B1 (en) Metaloxide-carbonparticle-carbon nanofiber composites, preparation method for the same, and their application products from the same
CN108315834B (en) Preparation method of array type magnetic reduced graphene oxide-carbon nanofiber
Singh et al. Kraft lignin-derived free-standing carbon nanofibers mat for high-performance all-solid-state supercapacitor
US9916914B2 (en) N-doped carbon materials
KR100649092B1 (en) Metal oxide supercapacitor having metal oxide electrode coated onto the titanium dioxide ultrafine and its fabrication method
Kim et al. Capacitive properties of hierarchically structured carbon nanofiber/graphene/MnO2 hybrid electrode with nitrogen and oxygen heteroatoms
Yang et al. Highly conductive pitch-based carbon nanofiber/MnO2 composites for high-capacitance supercapacitors
Chee et al. Electrospun nanofiber membranes as ultrathin flexible supercapacitors
Yang et al. Highly conductive, porous RuO2/activated carbon nanofiber composites containing graphene for electrochemical capacitor electrodes
KR102157182B1 (en) Electrode for supercapacitor comprising activated carbon and reduced graphene oxide, method of manufacturing the electrode, and super capacitor comprising the electrode
KR101438065B1 (en) Hybrid nano-complex, method for producing the same, and electrode for supercapacitor comprising the same
Yang et al. Incorporation of MnO2 into boron-enriched electrospun carbon nanofiber for electrochemical supercapacitors
KR101950783B1 (en) MnO2 deposited on lignin based carbon nanofiber mats for symmetric pseudocapacitors
Kim et al. One-dimensional hierarchical porous carbon nanofibers with cobalt oxide in a hollow channel for electrochemical applications
Jeong et al. Relationship between microstructure and electrochemical properties of 2lignin-derived carbon nanofibers prepared by thermal treatment
Zhang et al. N-doped mesoporous carbon integrated on carbon cloth for flexible supercapacitors with remarkable performance
KR101418864B1 (en) Carbon nanoplates using silk proteins and the manufacturing method
Wang et al. Porous carbon nanofibers: Preparation and potential applications
Kim et al. Rationally engineered surface properties of carbon nanofibers for the enhanced supercapacitive performance of binary metal oxide nanosheets

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150130

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151218

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161228

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee