KR101530823B1 - Fabrication of three-dimensional graphene structures decorated with carbon-layer coated metal-oxide nanofiber for flexible supercapacitor electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노구조체의 제조방법과 이의 플렉시블 슈퍼커패시터 전극으로의 응용에 관한 것으로, 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시켜 이를 동결건조하여 3차원 산화그래핀 나노구조체로 만든 후 탄화공정을 통하여 산화그래핀이 그래핀으로 환원되는 것을 활용하였다. 또한 상기 3차원 복합 그래핀 나노구조체를 플렉시블 기판에 고정한 후 폴리머 전해질 겔을 코팅하여 슈퍼커패시터 전극으로 제조한 후, 두 전극을 압착하여 플렉시블 슈퍼커패시터로 개발하고자 한다.The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional graphene nanostructure having a metal oxide nanofiber coated with a carbon film and a method for its application as a flexible super capacitor electrode. The metal oxide nanofiber coated with a polyaniline film is immersed in an aqueous solution of an oxidized graphene And then lyophilized to obtain a three-dimensional graphene graphene nanostructure. Then, the graphene graphene graphene was reduced through the carbonization process. The three-dimensional composite graphene nanostructure is fixed on a flexible substrate, coated with a polymer electrolyte gel to form a supercapacitor electrode, and then developed into a flexible supercapacitor by pressing the two electrodes.
슈퍼커패시터는 축전용량이 대단히 큰 커패시터를 말하는 것으로, 화학반응을 이용하는 베터리와 달리 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온의 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용하는 에너지 저장장치이며 전기 이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor)라고도 불린다. 또한 슈퍼커패시터는 급속 충방전이 가능하고 높은 충방전 효율 및 반영구적인 사이클 수명으로 인해 보조배터리나 배터리 대체용으로 사용될 수 있는 차세대 에너지저장장치로 각광받고 있다. 또한 슈퍼커패시터는 교체나 보수 없이 장시간 동안 사용할 수 있으며, 무선통신망 분야에 적용될 수 있는 강한 출력 특성을 갖기 때문에 유연한 휴대용 에너지 저장장치 시장에서 주목 받고 있다. 그러나, 높은 성능을 갖는 유연한 슈퍼커패시터를 제작하기 위해서는 물리적으로 유연하고 전기화학적으로 안정한 전극물질이 개발되어야 한다.Supercapacitor is a capacitor with a very large capacitance. It is an energy storage device that utilizes charge phenomenon by simple ion movement or surface chemical reaction to electrode and electrolyte interface unlike battery using chemical reaction. Electric double layer capacitor (EDLC; Electric Double Layer Capacitor). Supercapacitors are also emerging as next-generation energy storage devices that can be used for secondary batteries or batteries because of their rapid charge / discharge, high charge / discharge efficiency and semi-permanent cycle life. In addition, supercapacitors can be used for a long period of time without replacement or repair, and have strong output characteristics applicable to wireless communication networks, which is attracting attention in flexible portable energy storage devices. However, physically flexible and electrochemically stable electrode materials must be developed to fabricate flexible supercapacitors with high performance.
그래핀은 sp2 탄소 원자들이 6각형의 벌집(honeycomb) 격자를 이룬 형태의 2차원 나노시트 단일층의 탄소구조체로, 물리적 자극에 대한 안정성이 뛰어날 뿐만 아니라, 체적 대비 매우 큰 비표면적 (이론치: 2600 m2/g)과 우수한 전자전도 특성 (양자역학적 관점에서의 전형치 8 X 105 s/cm) 및 화학적 안정성을 가져 최근 플렉시블 슈퍼커패시터 전극물질로 각광받고 있다.Graphene is a two-dimensional nanosheet single-layered carbon structure in which sp 2 carbon atoms form a hexagonal honeycomb lattice. In addition to its excellent stability against physical stimulation, it also has a very large specific surface area (theoretical value: 2600 m 2 / g) and excellent electronic conduction characteristics (typical value of 8 x 10 5 s / cm in terms of quantum mechanics) and chemical stability, it has recently been attracting attention as a flexible supercapacitor electrode material.
그러나 그래핀만을 이용한 슈퍼커패시터 전극은 충방전에 따른 전하의 물리적 흡탈착을 이용한다는 점과 그래핀 막의 뭉침현상에 따른 성능저하로 인하여 정전용량이 150 F/g 전후로 금속 산화물을 이용한 슈퍼커패시터 전극에 비해 현저하게 낮은 용량을 가진다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위한 방법으로써, 금속산화물 입자를 그래핀 표면에 올리는 연구가 많이 진행되고 있지만 이 역시 충방전 반응이 진행됨에 따라 금속산화물의 구조 변화가 일어나 정전용량의 변화를 수반한다는 문제점이 있다. 또한, 그래핀 막의 뭉침현상을 최소화하기 위하여 다양한 방법을 이용하여 3차원 나노구조체의 그래핀 스폰지를 제조하는 방법이 이용되고 있지만 제조방법이 복잡하여 실제 적용하는데 한계점을 보인다. 결과적으로 이런 단점들로 인하여 그래핀을 이용한 플렉시블 슈퍼커패시터 전극을 제조하는데 있어서 어려움을 가지게 된다.However, since the super capacitor electrode using graphene only uses the physical adsorption / desorption of charges due to charging and discharging and the performance degradation due to the aggregation phenomenon of the graphene film, the supercapacitor electrode using the metal oxide with a capacitance of about 150 F / g And has a disadvantage that it has a remarkably low capacity. As a method for improving this, there have been a lot of studies for raising metal oxide particles on the surface of graphene. However, there is also a problem that the metal oxide structure changes as the charge / discharge reaction proceeds, and the capacitance changes. In order to minimize the aggregation phenomenon of the graphene film, a method of manufacturing a graphene sponge of a three-dimensional nanostructure using various methods is used, but its manufacturing method is complicated and its practical application is limited. As a result, these drawbacks make it difficult to manufacture flexible supercapacitor electrodes using graphene.
따라서, 그래핀 막의 뭉침현상이 없이 충방전에 따른 정전용량이 우수한 그래핀 나노구조체를 간단하고 저렴하며 간결한 공정에 의해 대량으로 생산하고 이를 플렉시블 슈퍼커패시터로 적용할 수 있는 효율적인 제조 방법이 강력히 요구되고 있다.Therefore, there is a strong demand for an efficient manufacturing method capable of mass-producing a graphene nanostructure having excellent capacitance due to charging and discharging without massing of the graphene film by a simple, inexpensive and simple process and applying it as a flexible super capacitor have.
본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 문제점들을 일거에 해결하고자, 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유를 그래핀 막위에 부착시켜 이로 인해 그래핀 막의 뭉침현상이 최소화되고 또한 정전용량이 우수한 그래핀 나노구조체를 제조한 후, 상기 복합 그래핀 나노구조체를 플렉시블 기판위에 부착시켜 이를 결합하여 정전용량이 우수한 플렉시블 슈퍼커패시터를 제공하는데 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a graphene nanostructure which has a carbon film-coated metal oxide nanofiber adhered on a graphene film to minimize the aggregation of the graphene film, And then attaching the composite graphene nanostructure onto a flexible substrate to bond the composite graphene nanostructure to the flexible substrate, thereby providing a flexible supercapacitor having excellent capacitance.
본 발명자들은 수많은 실험과 심도있는 연구를 거듭한 끝에, 이제껏 알려진 방법과는 전혀 다른 방법, 금속산화물 나노섬유위에 액상중합을 통해 제조한 폴리아닐린막이 코팅된 금속산화물 나노섬유를 그래핀 막위에 부착시켜 동결건조를 통하여 뭉침현상이 없는 3차원 그래핀 복합 나노구조체가 생성될 수 있음을 확인하였다. 또한 상기 3차원 그래핀 복합 나노구조체를 플렉시블 기판위에 부착시켜 정전용량이 우수하고, 충방전 반복에 따른 전극물질의 구조변화가 없음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.The inventors of the present invention have conducted numerous experiments and intensive studies and have found that a metal oxide nanofiber coated with a polyaniline membrane prepared by liquid phase polymerization on metal oxide nanofibers is adhered on a graphene membrane to freeze It was confirmed that a three-dimensional graphene composite nanostructure without agglomeration can be produced through drying. Further, it has been confirmed that the three-dimensional graphene composite nano structure is adhered to the flexible substrate to provide excellent electrostatic capacity, and that there is no structural change of the electrode material due to repetition of charging and discharging.
본 발명은 금속산화물 나노섬유를 폴리아닐린 막으로 코팅하고, 이를 산화그래핀 수용액에 교반하여 산화그래핀 막 위에 금속산화물 나노섬유를 부착시킨 후, 이를 동결건조하여 3차원 구조로 제조하고, 탄화공정을 이용하여 산화그래핀을 환원시켜 3차원 구조의 그래핀 복합 나노재료를 제조하여 이를 플렉시블 기판위에 부착시켜 최종적으로 플렉시블 슈퍼커패시터로 적용하는 것을 내용으로 한다.In the present invention, metal oxide nanofibers are coated with a polyaniline membrane, stirred with an aqueous solution of oxidized graphene to attach metal oxide nanofibers to the oxide graphene membrane, freeze-dried to produce a three-dimensional structure, A graphene composite nano material having a three-dimensional structure is produced by attaching the graphene composite nanomaterial to a flexible substrate and finally applied to a flexible supercapacitor.
본 발명에 따른 제조 방법은,In the manufacturing method according to the present invention,
(A) 평균 지름이 30 에서 300 나노미터 인 금속산화물 나노섬유를 아닐린 단량체의 액상중합법을 통해 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유를 제조하는 단계;(A) preparing a metal oxide nanofiber having an average diameter of 30 to 300 nanometers by a liquid phase polymerization of an aniline monomer, the metal oxide nanofiber having a polyaniline membrane coated thereon;
(B) 상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시키는 단계; 및(B) dispersing the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane in an aqueous solution of an oxidized graphene; And
(C) 상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 분산된 산화그래핀 수용액을 동결건조하여 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 산화그래핀 나노복합체를 제조하는 단계; 및 (C) preparing a three-dimensional oxide graphene nanocomposite having a metal oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by lyophilizing an aqueous solution of the graphene oxide in which the polyaniline membrane-coated metal oxide nanofibers are dispersed; And
(D) 상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 산화그래핀을 탄화방법을 이용하여 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노복합체를 제조하는 단계; 및(D) preparing a three-dimensional graphene nanocomposite having metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane by using a carbonization method; And
(E) 상기 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노복합체를 고분자 바인더를 이용하여 플렉시블 기판위에 고정하는 단계; 및(E) fixing the three-dimensional graphene nanocomposite having the carbon film-coated metal oxide nanofibers attached thereto on a flexible substrate using a polymer binder; And
(F) 상기 3차원 그래핀 나노복합체가 고정된 플렉시블 기판을 고분자 전해질 겔로 코팅하는 단계; 및(F) coating a flexible substrate on which the three-dimensional graphene nanocomposite is fixed with a polyelectrolyte gel; And
(G) 상기 고분자 전해질 겔이 코팅된 3차원 그래핀 나노복합체가 고정된 두 플렉시블 기판을 프레스를 이용하여 결합시키는 단계로 구성되어 있다. (G) combining the two flexible substrates on which the polymer electrolyte gel-coated three-dimensional graphene nanocomposite is fixed by using a press.
본 발명에 따른 액상중합을 이용하여 금속산화물 나노섬유를 폴리아닐린 막으로 코팅하여 이를 그래핀 막에 도입하는 방법은 이제껏 보고된 바가 없는 전혀 새로운 방법으로서, 교반을 동반한 화학반응을 통하여 제조하였을 때보다 섬유간의 뭉침현상 없이 단일 나노섬유를 산화그래핀 표면에 쉽게 부착시킬 수 있다.The method of coating the metal oxide nanofibers with the polyaniline membrane by using the liquid phase polymerization according to the present invention and introducing it into the graphene membrane is an entirely new method which has not been reported until now, It is possible to easily attach the single nanofiber to the surface of the oxidized graphene without aggregation between the fibers.
또한 간단한 동결건조방법과 탄화과정을 이용하여 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 제조 할 수 있다.Also, it is possible to produce a graphene nanocomposite having a metal oxide nanofiber attached thereto by using a simple lyophilization method and a carbonization process.
상기 3차원의 그래핀 나노복합체는 플렉시블 기판에 고정시켜 고분자 전해질 겔을 코팅하고 압착하여 플렉시블 슈퍼커패시터로 쉽게 제조 가능하다.The three-dimensional graphene nanocomposite may be fixed on a flexible substrate, coated with a polymer electrolyte gel, and pressed to form a flexible supercapacitor.
이는 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 그래핀 표면에 부착되어 충방전 반응이 반복됨에 따른 구조변화가 없는 정전용량이 향상된 플렉시블 슈퍼커패시터를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for fabricating a flexible super capacitor in which a metal oxide nanofiber coated with a carbon film adheres to a surface of a graphene to improve the capacitance without a structural change caused by repetition of charge and discharge reactions.
도 1은 실시예 1에서 제조된 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유의 투과전자현미경 (TEM) 사진이고;
도 2는 실시예 4에서 제조된 폴리아닐린막이 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 산화그래핀 막의 투과전자현미경 (TEM) 사진이고;
도 3은 실시예 10에서 제조된 탄소막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체의 주사전자현미경 (SEM) 사진이고;
도 4는 실시예 13에서 제조된 폴리에틸렌 필름위에 부착된 3차원 그래핀 나노복합체의 사진이고;
도 5는 실시예 19에서 제조된 대칭적인 3차원 그래핀 나노복합체 기반 플렉시블 슈퍼커패시터의 사진이고;
도 6은 실시예 19에서 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터의 순환전류법을 이용한 전압-전류 그래프이고;
도 7은 실시예 19에서 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터의 측정 반복횟수에 따른 질량당 캐패시턴스 그래프이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of nickel nanofibers coated with a polyaniline membrane prepared in Example 1;
FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) image of a graphene oxide film with nickel nanofibers coated with the polyaniline membrane prepared in Example 4; FIG.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a three-dimensional graphene nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with the carbon film prepared in Example 10; FIG.
4 is a photograph of a 3D graphene nanocomposite adhered on the polyethylene film produced in Example 13;
5 is a photograph of a symmetrical three-dimensional graphene nanocomposite-based flexible supercapacitor fabricated in Example 19;
6 is a voltage-current graph using the circulating current method of the flexible super capacitor manufactured in Example 19;
7 is a graph of capacitance per mass according to the measurement repetition times of the flexible supercapacitor manufactured in Example 19. Fig.
본 명세서에서 특별히 명시되지 않는 한, 온도, 함량, 크기 등의 수치 범위는 본 발명의 제조방법을 최적화할 수 있는 범위를 의미한다.Unless otherwise specified herein, numerical ranges such as temperature, content, size and the like refer to ranges within which the manufacturing method of the present invention can be optimized.
단계 (A)에서는 전기방사를 통하여 생성된 금속산화물 나노섬유를 개시제에 디핑(dipping)하고 아닐린 단량체가 분산된 유기용매에서 산화중합을 유도하여 폴리아닐린 막이 표면에 코팅된 금속산화물 나노섬유를 제조한다.In step (A), metal oxide nanofibers produced by electrospinning are dipped in an initiator, and oxidation polymerization is induced in an organic solvent in which an aniline monomer is dispersed to produce metal oxide nanofibers coated on the surface of the polyaniline membrane.
사용되는 금속산화물은 특별히 한정되는 것은 아니며, 산화니켈(NiO), 이산화망간(MnO2), 이산화주석(SnO2) 등과 같은 전기방사를 통하여 나노섬유를 생성하는 금속산화물이 바람직하다.The metal oxide to be used is not particularly limited, and a metal oxide that generates nanofibers through electrospinning such as nickel oxide (NiO), manganese dioxide (MnO 2 ), tin dioxide (SnO 2 ) and the like is preferable.
사용되는 금속산화물 나노섬유의 지름은 30 나노미터에서 300 나노미터 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The diameter of the metal oxide nanofiber used is preferably from 30 nm to 300 nm, but is not particularly limited.
사용되는 개시제는 질산철(Fe(NO3)3), 질산은(Ag(NO3))으로 한정되는 것은 아니며, 수용액상에서 금속이온으로 분해되는 염이 바람직하다.The initiator used is not limited to iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), silver nitrate (Ag (NO 3 )), and salts which decompose to metal ions in an aqueous solution are preferred.
금속산화물을 디핑(dipping)하는 개시제의 농도는 1 wt% 에서 10 wt% 사이 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The concentration of the initiator for dipping the metal oxide is preferably between 1 wt% and 10 wt%, but is not particularly limited.
아닐린 단량체가 분산되는 용매는 헥산, 벤젠으로 한정되는 것은 아니며, 아닐린 단량체가 분산될 수 있는 유기용매인 것이 바람직하다. The solvent in which the aniline monomer is dispersed is not limited to hexane and benzene, and is preferably an organic solvent in which the aniline monomer can be dispersed.
아닐린 단량체가 용매에 분산되는 양은 0.1 wt% 에서 5 wt% 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The amount of the aniline monomer dispersed in the solvent is preferably from 0.1 wt% to 5 wt%, but is not particularly limited.
아닐린 단량체를 용매에 분산시키는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서는 초음파 처리를 이용하는 것이 바람직하다. 분산시 적용되는 초음파 처리 시간은 10 분 에서 50 분 사이가 바람직하다.The method of dispersing the aniline monomer in the solvent is not particularly limited, and it is preferable to use ultrasonic treatment in the present invention. The ultrasonic treatment time to be applied when dispersing is preferably from 10 minutes to 50 minutes.
액상중합을 수행하는 온도는 섭씨 10 도 에서 60 도 사이 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다. 액상중합을 수행하는 시간은 10 분 에서 50 분 사이 인 것이 바람직하다.The temperature at which liquid phase polymerization is carried out is preferably between 10 and 60 degrees Celsius, but is not particularly limited. The time for performing the liquid phase polymerization is preferably from 10 minutes to 50 minutes.
단계 (B)에서는 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시켜 나노섬유가 그래핀 막위에 부착되도록 유도한다. In step (B), the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane are dispersed in an aqueous solution of an oxidized graphene to induce the nanofibers to adhere onto the graphene membrane.
산화그래핀 수용액에 분산된 산화그래핀의 양은 0.01 wt% 에서 1 wt% 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The amount of the oxidized graphene dispersed in the oxidized graphene aqueous solution is preferably 0.01 wt% to 1 wt%, but is not particularly limited.
산화그래핀 수용액에 분산되는 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유의 양은 산화그래핀 수용액 대비 0.1 wt% 에서 2 wt% 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The amount of the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane dispersed in the aqueous solution of the graphene oxide is preferably from 0.1 wt% to 2 wt% with respect to the aqueous solution of the oxidized graphene, but is not particularly limited.
산화그래핀 수용액에 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유를 분산시키는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서는 초음파 처리를 이용하는 것이 바람직하다. 분산시 적용되는 초음파 처리 시간은 10 분 에서 30 분 사이가 바람직하다.The method of dispersing the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline film in the aqueous solution of the oxidized graphene is not particularly limited, and it is preferable to use ultrasonic treatment in the present invention. The ultrasonic treatment time to be applied in dispersion is preferably from 10 minutes to 30 minutes.
단계 (C)에서는 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유 와 산화그래핀이 분산된 수용액을 동결건조하여 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체를 형성하도록 한다.In step (C), an aqueous solution in which the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane and the oxide graphene are dispersed is lyophilized to form a three-dimensional graphene oxide nanocomposite with metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane .
동결건조시 압력은 10-6 Torr 에서 100 Torr 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The pressure at the time of freeze-drying is preferably 10 < -6 > Torr to 10 < 0 > Torr, but is not particularly limited.
동결건조시 온도는 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서는 섭씨 -52 도 에서 -1 도 사이인 것이 바람직하다. The temperature during the freeze-drying is not particularly limited, and in the present invention, it is preferable that the temperature is between -52 ° C and -1 ° C.
동결건조를 실시하는 시간은 4 시간 에서 24 시간 사이가 바람직하다.The time for performing freeze-drying is preferably between 4 hours and 24 hours.
단계 (D)에서는 폴리아닐린 막으로 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체를 탄화공정을 통하여 산화그래핀은 그래핀으로 환원되고 폴리아닐린 막은 탄소막으로 변하여 최종적으로 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노구조체를 형성하도록 한다. In step (D), the three-dimensional graphene oxide nanocomposite having the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline film is reduced to graphene through the carbonization process, the polyaniline film is converted into the carbon film, and finally the carbon film is coated Thereby forming a three-dimensional graphene nanostructure having metal oxide nanofibers attached thereto.
탄화공정에서 산소를 차단하기위해 사용하는 기체는 질소, 아르곤, 네온으로 한정되는 것은 아니며, 불활성 기체 인 것이 바람직하다.The gas used to block oxygen in the carbonization process is not limited to nitrogen, argon, and neon, and is preferably an inert gas.
탄화공정에서 온도는 섭씨 100 도 에서 800 도 사이 인 것이 바람직하다.The temperature in the carbonization process is preferably between 100 and 800 degrees centigrade.
탄화공정에서 탄화시간은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 1 시간 에서 5 시간 사이 인 것이 바람직하다.The carbonization time in the carbonization step is not particularly limited, and in the present invention, it is preferably between 1 hour and 5 hours.
단계 (E)에서는 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노구조체를 고분자 바인더를 이용하여 플렉시블 기판위에 고정되도록 한다. In step (E), a three-dimensional graphene nanostructure having a metal oxide nanofiber coated with a carbon film is fixed on a flexible substrate using a polymer binder.
고분자 바인더에 사용되는 고분자는 폴리불화비닐리덴으로 한정되는 것은 아니며, N-메틸-2-피롤리돈을 용매로 분산되는 고분자 인 것이 바람직하다.The polymer used for the polymer binder is not limited to polyvinylidene fluoride, but is preferably a polymer dispersed in a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone.
N-메틸-2-피롤리돈에 분산되는 폴리불화비닐리덴의 양은 1 wt% 에서 5 wt% 인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.The amount of polyvinylidene fluoride dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone is preferably 1 wt% to 5 wt%, but is not particularly limited.
플렉시블 기판은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것이 바람직하다.The flexible substrate is preferably a polyethylene, polypropylene, or polyethylene terephthalate film.
플렉시블 기판에 고정되는 3차원 그래핀 나노구조체에 분산되는 고분자 바인더의 양은 그래핀 대비 10 wt% 인 것이 바람직하다.The amount of the polymeric binder dispersed in the three-dimensional graphene nanostructure fixed to the flexible substrate is preferably 10 wt% to the graphene.
3차원 그래핀 나노구조체를 고분자 바인더를 이용해 플렉시블 기판에 고정시키는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 롤러를 이용하는 것이 바람직하다.The method of fixing the three-dimensional graphene nanostructure to the flexible substrate by using the polymer binder is not particularly limited, and it is preferable to use a roller in the present invention.
단계 (F)에서는 전해질 수용액에 고분자를 분산시켜 제조한 고분자 전해질 겔을 3차원 그래핀 나노구조체가 고정된 플렉시블 기판위에 코팅하여 슈퍼커패시터 전극을 형성시킨다.In step (F), a polymer electrolyte gel prepared by dispersing a polymer in an aqueous electrolyte solution is coated on a flexible substrate on which a three-dimensional graphene nanostructure is fixed to form a supercapacitor electrode.
전해질 수용액은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 1M 농도의 황산 또는 수산화나트륨 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.The electrolyte aqueous solution is not particularly limited, and in the present invention, it is preferable to use a 1 M aqueous solution of sulfuric acid or sodium hydroxide.
고분자 전해질 겔에 사용되는 고분자는 폴리비닐알콜(PVA; polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈 (PVP; polyvinylpyrrolidone)에 한정되는 것은 아니며, 수용액에서 분산되는 고분자 인 것이 바람직하다. The polymer used in the polymer electrolyte gel is not limited to polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and is preferably a polymer dispersed in an aqueous solution.
고분자 전해질 겔에 사용되는 고분자의 양은 전해질 수용액 대비 5 wt% 에서 15 wt% 사이 인 것이 바람직하다.The amount of the polymer used in the polymer electrolyte gel is preferably between 5 wt% and 15 wt% with respect to the electrolyte aqueous solution.
고분자 전해질 겔을 코팅하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 스핀코팅을 사용하는 것이 바람직히다.The method of coating the polymer electrolyte gel is not particularly limited, and it is preferable to use spin coating in the present invention.
스핀코팅을 사용하는 속도는 1000 rpm 에서 5000 rpm 사이 인 것이 바람직하지만, 이에 국한되는 것은 아니다.The speed at which spin coating is used is preferably between 1000 rpm and 5000 rpm, but is not limited thereto.
스핀코팅을 사용하는 시간은 1 분에서 10분 사이가 바람직하다.The time for using the spin coating is preferably from 1 minute to 10 minutes.
단계 (G)에서는 전해질 겔이 코팅된 3차원 그래핀 나노복합체가 고정된 두 플렉시블 기판을 프레스를 이용하여 결합시켜 플렉시블 슈퍼커패시터를 제조한다.In step (G), the two flexible substrates on which the three-dimensional graphene nanocomposite coated with the electrolyte gel are bonded are combined using a press to produce a flexible supercapacitor.
프레스를 사용하는 압력은 5 기압 (atm) 에서 15 기압 사이 인 것이 바람직하지만, 이에 국한되는 것은 아니다.The pressure at which the press is used is preferably between 5 atm and 15 atmospheres, but is not limited thereto.
프레스를 사용하는 온도는 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서는 섭씨 50 도 에서 100 도 사이가 바람직하다.The temperature at which the press is used is not particularly limited, and is preferably between 50 and 100 degrees centigrade in the present invention.
프레스를 사용하는 시간은 5 분 에서 30 분 사이가 바람직하다.The time for using the press is preferably between 5 minutes and 30 minutes.
그러나 본 발명에 따른 3차원의 복합그래핀 나노소재는 슈퍼커패시터 전극에 한정됨이 없이 추후 예상되는 다양한 용도에 적용될 수 있으며, 이들의 용도가 본 발명의 범주를 벗어나는 것은 아니다.However, the three-dimensional composite graphene nanomaterial according to the present invention is not limited to the supercapacitor electrode, and can be applied to various applications that are expected to be expected in the future, and their use is not limited to the scope of the present invention.
[실시예] [Example]
이하 실시예를 들어 본 발명에 대한 구체적인 예를 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
50 나노미터 지름의 산화니켈 (NiO) 나노섬유를 5 wt% 질산철(Fe(NO3)3) 수용액에 디핑(dipping)하고 이를 1 wt% 의 아닐린이 분산된 헥산용액에 섭씨 25 도에서 10 분간 액상중합을 실시하면 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유를 얻을 수 있다.(NiO) nanofibers having a diameter of 50 nm were dipped in an aqueous solution of 5 wt% iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ) and dissolved in an aqueous 1 wt% aniline-dispersed hexane solution at 25 ° C When the liquid phase polymerization is carried out for a minute, nickel oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane can be obtained.
도 1 에서는 액상 중합을 통하여 생성된 폴리아닐린막이 코팅된 산화니켈 나노섬유의 투과전자현미경 (TEM) 사진에 개시되었다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 폴리아닐린 막이 3 나노미터의 두께로 균일하게 코팅되어 있는 것을 확인할 수 있었다.In FIG. 1, a transmission electron microscope (TEM) photograph of nickel nanofibers coated with a polyaniline membrane produced through liquid phase polymerization is disclosed. As can be seen from FIG. 1, it was confirmed that the polyaniline film was uniformly coated at a thickness of 3 nanometers.
실시예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 금속산화물 나노섬유를 이산화주석 (SnO2)으로 실시하였다. 그 결과 실시예 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.Experiments were conducted in the same manner as in Example 1 except that the metal oxide nanofibers were made of tin dioxide (SnO 2 ). As a result, the same results as in Example 1 were obtained.
실시예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 개시제를 5 wt% 질산은(Ag(NO3)) 수용액으로 실시하였다. 그 결과 실시예 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.Experiments were carried out in the same manner as in Example 1 except that the initiator was carried out with an aqueous solution of 5 wt% silver nitrate (Ag (NO 3 )). As a result, the same results as in Example 1 were obtained.
실시예 1 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유를 0.1 wt%의 산화그래핀 수용액에 2 wt%의 농도로 초음파처리를 30 분간 이용하여 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유가 산화그래핀 수용액에 분산된 혼합 용액을 얻을 수 있었다.Nickel oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by the method of Example 1 were subjected to ultrasound treatment for 30 minutes at a concentration of 2 wt% in a 0.1 wt% aqueous solution of a graphene oxide to obtain a nickel oxide nanofiber coated with a polyaniline membrane, A mixed solution was obtained.
도 2 에서는 본 실시예에서 제조된 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 산화그래핀 막의 투과전자현미경 (TEM)사진이 개시되어 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 섬유의 뭉침현상없이 균일하게 막위에 올라간 것을 확인할 수 있었다.In FIG. 2, a transmission electron microscope (TEM) photograph of the oxidized graphene film with the nickel oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane produced in this embodiment is disclosed. As can be seen from FIG. 2, it was confirmed that the fibers were uniformly deposited on the film without clumping of the fibers.
폴리아닐린 막이 코팅된 산화주석 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시키기 위하여 실시예 2 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화주석 나노섬유를 실시예 4와 같은 방법으로 실시하되, 0.5 wt%의 산화그래핀 수용액을 사용하였다. 그 결과 실시예 4와 같은 결과를 얻을 수 있었다.In order to disperse the polyaniline membrane-coated tin oxide nanofibers into the aqueous solution of the oxidized graphene, the tin oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane by the method of Example 2 were carried out in the same manner as in Example 4, except that a 0.5 wt% aqueous solution of a graphene oxide Were used. As a result, the same results as in Example 4 were obtained.
폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시키기 위하여 실시예 3 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유를 실시예 4와 같은 방법으로 실시하되, 초음파처리를 10 분간 이용하였다. 그 결과 실시예 4와 같은 결과를 얻을 수 있었다.In order to disperse the nickel oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane into the aqueous solution of the oxidized graphene, the nickel oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane by the method of Example 3 were carried out in the same manner as in Example 4, and ultrasonication was performed for 10 minutes. As a result, the same results as in Example 4 were obtained.
실시예 4 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유가 분산된 산화그래핀 수용액을 섭씨 -20 도 에서 10-5 Torr 의 압력에서 12 시간 동결건조를 하였다. 그 결과 폴리아닐린 막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체가 형성되었음을 확인할 수 있었다. The aqueous solution of the graphene oxide in which the nickel oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane by the method of Example 4 was dispersed was freeze-dried at a pressure of -20 ° C. to 10 -5 Torr for 12 hours. As a result, it was confirmed that a three-dimensional graphene oxide nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane was formed.
실시예 5 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화주석 나노섬유가 분산된 산화그래핀 수용액을 실시예 7과 같은 방법으로 실시하되, 섭씨 -5 도 온도에서 동결건조를 실시하였다. 그 결과 실시예 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다.A graphene oxide aqueous solution in which tin oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane was dispersed by the method of Example 5 was carried out in the same manner as in Example 7, and freeze-drying was performed at a temperature of -5 ° C. As a result, the same result as in Example 7 was obtained.
실시예 6 방법에 의한 폴리아닐린 막이 코팅된 산화니켈 나노섬유가 분산된 산화그래핀 수용액을 실시예 7과 같은 방법으로 실시하되, 10-1 Torr 의 압력에서 동결건조를 실시하였다. 그 결과 실시예 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다.Example 6 An aqueous solution of graphene oxide in which nickel nanofibers coated with a polyaniline membrane was dispersed by the method of Example 6 was carried out in the same manner as in Example 7 and freeze-dried at a pressure of 10 -1 Torr. As a result, the same result as in Example 7 was obtained.
실시예 7 방법에 의한 폴리아닐린 막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체를 아르곤 기체상에서 섭씨 600 도 온도에서 4시간 탄화시켜주어 탄소막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체가 형성되었음을 확인 할 수 있었다.The graphene oxide nanoparticles coated with the polyaniline membrane coated with the polyaniline membrane by the method of Example 7 were carbonized at a temperature of 600 ° C. for 4 hours in an argon gas atmosphere to attach the nickel oxide nanofibers coated with the carbon film Dimensional graphene nanocomposite was formed on the surface.
도 3 에서는 본 실시예에서 제조된 탄소막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체의 주사전자현미경 (SEM) 사진이 개시되어 있다. 도 3 에서 볼 수 있는 바와 같이 3차원 구조의 그래핀 구조체의 표면에 나노섬유가 엉김현상없이 부착된 것을 확인할 수 있었다.In FIG. 3, a scanning electron microscope (SEM) photograph of a three-dimensional graphene nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with a carbon film produced in this embodiment is disclosed. As can be seen from FIG. 3, it was confirmed that the nanofibers adhere to the surface of the graphene structure having a three-dimensional structure without entanglement.
실시예 8 방법에 의한 폴리아닐린 막으로 코팅된 산화주석 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체를 실시예 10 과 같은 방법으로 실시하되, 질소기체상에서 탄화시켜주어 실시예 10과 같은 결과를 얻을 수 있었다.The three-dimensional graphene oxide nanocomposite with tin oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by the method of Example 8 was carbonized on nitrogen gas in the same manner as in Example 10 to give the same result as in Example 10 .
실시예 9 방법에 의한 폴리아닐린 막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 산화그래핀 나노복합체를 실시예 10 과 같은 방법으로 실시하되, 섭씨 400 도 온도에서 탄화시켜주어 실시예 10과 같은 결과를 얻을 수 있었다. Dimensional graphene graphene nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by the method of Example 9 was carried out in the same manner as in Example 10, and carbonization was carried out at a temperature of 400 ° C. The results were obtained.
실시예 10 방법에 의한 탄소 막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 고분자 바인더를 이용하여 폴리에틸렌 필름에 롤러를 이용하여 고정시켜주었다.The three-dimensional graphene nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with a carbon film by the method of Example 10 was fixed to a polyethylene film using a polymer binder using a roller.
도 4 에서는 본 실시예에서 제조된 폴리에틸렌 필름위에 부착된 3차원 그래핀 나노복합체의 사진이 개시되어 있다. 도 4 에서 볼 수 있는 바와 같이 폴리에틸렌 필름위에 균일하게 물질이 올라간 것을 확인할 수 있었다. In FIG. 4, a photograph of a three-dimensional graphene nanocomposite adhered on a polyethylene film produced in this embodiment is disclosed. As can be seen from FIG. 4, it was confirmed that the substance was uniformly deposited on the polyethylene film.
실시예 11 방법에 의한 탄소막으로 코팅된 산화주석 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 실시예 13 방법으로 실시하되, 폴리프로필렌 필름을 이용하여 부착시켜주어 실시예 13 과 같은 결과를 얻을 수 있었다.A three-dimensional graphene nanocomposite with tin oxide nanofibers coated with a carbon film by the method of Example 11 was carried out by the method of Example 13 and adhered using a polypropylene film to obtain the same result as in Example 13 I could.
실시예 12 방법에 의한 탄소막으로 코팅된 산화니켈 나노섬유가 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 실시예 13 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 이용하여 부착시켜 주어 실시예 13 과 같은 결과를 얻을 수 있었다.A three-dimensional graphene nanocomposite with nickel oxide nanofibers coated with a carbon film by the method of Example 12 was carried out by the method of Example 13 and attached using a polyethylene terephthalate film to give the same result as in Example 13 .
실시예 13 방법에 의한 폴리에틸렌 필름에 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 1M 황산수용액에 10 wt% 의 폴리비닐알콜이 분산된 고분자 전해질 겔을 3000 rpm 으로 5 분 동안 스핀코팅을 실시하여 고분자 전해질 겔이 코팅된 슈퍼커패시터 전극이 제조된 것을 확인하였다.A three-dimensional graphene nanocomposite attached to a polyethylene film by the method of Example 13 was spin-coated on a polymer electrolyte gel containing 10 wt% of polyvinyl alcohol dispersed in 1 M sulfuric acid aqueous solution at 3000 rpm for 5 minutes to obtain a polymer electrolyte It was confirmed that a gel-coated supercapacitor electrode was fabricated.
실시예 14 방법에 의한 폴리프로필렌 필름에 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 실시예 16 방법에 의해 실시하되, 1M 수산화나트륨 수용액을 사용하여 실시하였다. 그 결과 실시예 16 과 같은 결과를 얻을 수 있었다.A three-dimensional graphene nanocomposite attached to a polypropylene film by the method in Example 14 was carried out by the method of Example 16, using a 1 M aqueous sodium hydroxide solution. As a result, the same results as in Example 16 were obtained.
실시예 15 방법에 의한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 부착된 3차원의 그래핀 나노복합체를 실시예 16 방법에 의해 실시하되, 10 wt% 폴리비닐피롤리돈을 사용하여 실시하였다. 그 결과 실시예 16 과 같은 결과를 얻을 수 있었다.A three-dimensional graphene nanocomposite attached to a polyethylene terephthalate film by the method in Example 15 was carried out by the method of Example 16, using 10 wt% polyvinylpyrrolidone. As a result, the same results as in Example 16 were obtained.
실시예 16 방법에 의해 제조된 두 개의 고분자 전해질 겔이 코팅된 슈퍼커패시터 전극을 프레스를 이용하여 10 기압의 압력으로 섭씨 75 도 의 온도에서 20 분간 압착하여 대칭적인 플렉시블 슈퍼커패시터가 제조됨을 확인하였다.It was confirmed that a supercapacitor electrode coated with two polymer electrolyte gels prepared by the method of Example 16 was pressed by a press at a pressure of 10 atm at a temperature of 75 degrees Celsius for 20 minutes to produce a symmetrical flexible supercapacitor.
도 5 에서는 본 실시예 방법으로 제조된 대칭적인 3차원 그래핀 나노복합체 기반 플렉시블 슈퍼커패시터의 사진이 개시되어 있다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 유연한 슈퍼커패시터가 구조적 결함없이 생성됨을 확인 할 수 있었다.In Fig. 5, a photograph of a symmetrical three-dimensional graphene nanocomposite-based flexible super capacitor manufactured by the method of this embodiment is disclosed. As can be seen from Fig. 5, it was confirmed that the flexible supercapacitor is generated without structural defects.
실시예 17 방법에 의해 제조된 두 개의 고분자 전해질 겔이 코팅된 슈퍼커패시터 전극을 실시예 19 방법으로 실험하되, 5 기압의 압력으로 압착하여 실시예 19과 같은 결과를 얻을 수 있었다.The results are shown in Table 19. The results are shown in Table 19. The results are shown in Table 9. The results are shown in Table 9. The results are shown in Table 8. The results are shown in Table 9. Example 16 [0086] The polymer electrolyte gel coated with the polymer electrolyte gel of Example 17 was tested by the method of Example 19,
실시예 18 방법에 의해 제조된 두개의 고분자 전해질 겔이 코팅된 슈퍼커패시터 전극을 실시예 19 방법으로 실험하되, 섭씨 50 도의 온도에서 압착하여 실시예 19과 같은 결과를 얻을 수 있었다.Example 18 The two polymer electrolyte gel-coated supercapacitor electrodes prepared by the method of Example 18 were tested by the method of Example 19, and the results were obtained as in Example 19 by pressing at a temperature of 50 ° C.
실시예 19 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 순환전압 전류법 (Cyclic Voltammetry, CV) 방법으로 200 mV s-1 의 주사속도를 이용하여 성능을 측정하였다.The performance of the flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 19 was measured using a cyclic voltammetry (CV) method at a scanning speed of 200 mV s -1 .
도 6은 플렉시블 슈퍼커패시터의 순환전류법을 이용한 전압-전류를 도시한 그래프로 단위 질량당 캐퍼시턴스 (비정적용량)이 467 F/g 의 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다. FIG. 6 is a graph showing a voltage-current using a circulating current method of a flexible supercapacitor, and it is confirmed that the capacitance (non-static capacitance) per unit mass has an excellent performance of 467 F / g.
실시예 20 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 실시예 22 방법을 이용하여 실험하였다. 그 결과 실시예 22 와 같은 결과를 확인하였다.The flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 20 was tested using the method of Example 22. As a result, the same results as in Example 22 were confirmed.
실시예 21 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 실시예 22 방법을 이용하여 실험하였다. 그 결과 실시예 22 와 같은 결과를 확인하였다.The flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 21 was tested using the method of Example 22. As a result, the same results as in Example 22 were confirmed.
실시예 19 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 순환전압 전류법 방법으로 50 mV s-1 의 주사속도를 이용하여 3,000 번을 반복하여 성능을 측정하였다.The performance of the flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 19 was measured by cyclic voltammetry using a scanning speed of 50 mV s -1 3,000 times.
도 7은 플렉시블 슈퍼커패시터의 측정 반복 횟수에 따른 질량당 캐패시턴스를 도시한 그래프이다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이 측정 반복에 따른 성능변화가 없음을 통하여 충방전에 따른 안정성을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. FIG. 7 is a graph showing the capacitance per mass according to the number of repetitions of measurement of the flexible super capacitor. As can be seen from FIG. 7, it was confirmed that the stability according to charging and discharging was shown through no performance change according to the measurement repetition.
실시예 20 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 실시예 25 방법을 이용하여 실험하였다. 그 결과 실시예 25와 같은 결과를 얻을 수 있었다.The flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 20 was tested using the method of Example 25. As a result, the same results as in Example 25 were obtained.
실시예 21 방법에 따라 제조된 플렉시블 슈퍼커패시터를 실시예 25 방법을 이용하여 실험하였따. 그 결과 실시예 25 와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
A flexible supercapacitor fabricated according to the method of Example 21 was tested using the method of Example 25. As a result, the same results as in Example 25 were obtained.
없음none
Claims (26)
상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유를 산화그래핀 수용액에 분산시키는 단계; 및,
상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 분산된 산화그래핀 수용액을 동결건조하여 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 산화그래핀을 제조하는 단계; 및,
상기 폴리아닐린 막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 산화그래핀을 탄화방법을 이용하여 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노복합체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소막이 코팅된 금속산화물 나노섬유가 부착된 3차원 그래핀 나노복합체를 고분자 바인더를 이용하여 플렉시블 기판위에 고정하는 단계; 및
상기 3차원 그래핀 나노복합체가 고정된 플렉시블 기판을 고분자 전해질 겔로 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 전해질 겔이 코팅된 3차원 그래핀 나노복합체가 고정된 두 플렉시블 기판을 프레스를 이용하여 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 슈퍼커패시터 전극의 제조방법.Preparing a metal oxide nanofiber having an average diameter of 30 to 300 nanometers by a liquid phase polymerization of an aniline monomer, the metal oxide nanofiber having a polyaniline membrane coated thereon;
Dispersing the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane in an aqueous solution of oxidized graphene; And
Preparing a three-dimensional oxidized graphene having metal oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by lyophilizing an aqueous solution of the oxidized graphene in which the metal oxide nanofibers coated with the polyaniline membrane are dispersed; And
Preparing a three-dimensional graphene nanocomposite with metal oxide nanofibers coated with a polyaniline membrane by using a carbonization method; And
Fixing the three-dimensional graphene nanocomposite having the carbon film-coated metal oxide nanofibers attached thereto on a flexible substrate using a polymer binder; And
Coating a flexible substrate on which the three-dimensional graphene nanocomposite is fixed with a polymer electrolyte gel; And
And bonding the two flexible substrates on which the polymer electrolyte gel-coated three-dimensional graphene nanocomposite is fixed by using a press.
The flexible supercapacitor electrode according to claim 1, wherein the pressure is between 5 minutes and 30 minutes when the press is used in coupling the two flexible substrates on which the three-dimensional graphene nanocomposite coated with the polymer electrolyte gel is fixed. ≪ / RTI >
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| KR1020140084431A KR101530823B1 (en) | 2014-07-07 | 2014-07-07 | Fabrication of three-dimensional graphene structures decorated with carbon-layer coated metal-oxide nanofiber for flexible supercapacitor electrode |
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