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섬유형 수퍼커패시터의 제조방법으로서,a) 복수의 섬유로 이루어지는 섬유 번들을 형성하는 단계;b) 상기 섬유 번들의 길이를 따라 고상 전해질을 코팅하는 단계, 여기서 고상 전해질은 섬유 번들의 일 단부에서 소정 거리를 두고 코팅되어 제1 비코팅 단부 영역을 형성함;c) 상기 고상 전해질이 코팅된 섬유 번들을 넓게 펴서 제1 섬유 번들 시트를 형성하는 단계, 이때 상기 복수의 섬유는 횡 방향으로 고상 전해질에 의하여 서로 부착되어 2차원적 구조를 형성함;d) 이와 별도로, 상기 단계 a) 내지 상기 단계 c)를 수행하여 제2 섬유 번들 시트를 형성하는 단계, 여기서 고상 전해질은 상기 섬유 번들의 일 단부에서 소정 거리까지 코팅되어 제2 비코팅 단부 영역을 형성함;e) 상기 제1 섬유 번들 시트 및 제2 섬유 번들 시트를 서로 중첩하여 부착하는 단계, 여기서 상기 제1 비코팅 단부 영역과 상기 제2 비코팅 단부 영역이 대향함; 및f) 상호 부착된 제1 섬유 번들 시트 및 제2 섬유 번들 시트를 둥글게 말아 올리는 방식으로 섬유형 구조물을 형성하는 단계;를 포함하며,여기서, 상기 섬유형 구조물은 제1 섬유 번들 시트와 제2 섬유 번들 시트가 나선(spiral) 패턴의 단면으로 상호 부착되어 있고, 인접하는 나선 팔(arm) 사이에 균일한 간격을 유지하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 복수의 섬유는 10 내지 100,000개이고, 이들 각각의 직경은 1 내지 20 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제2항에 있어서, 상기 복수의 섬유는 탄소 섬유로서 10 내지 10,000 S/cm의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 단계 b)에 앞서 상기 복수의 섬유 각각에 대하여 활물질을 코팅하는 단계를 더 포함하며,여기서, 상기 활물질은 전도성 고분자로서 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiopene), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리(N-비닐 카바졸)(poly(N-vinyl carbazole)), 폴리인돌(polyindole), 폴리(p-페닐렌)(poly(p-phenylene)), 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(p-페닐렌 설파이드)(poly(p-phenylene sulfide)), 폴리(아세틸렌)(poly(acetylene)), 폴리(플루오렌)(poly(fluorene)), 폴리피렌(polypyrene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리(스티렌설포네이트)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)), 이의 유도체 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 단계 b)에 앞서 상기 복수의 섬유 각각에 대하여 금속 산화물인 활물질을 코팅하는 단계를 더 포함하며,여기서, 상기 활물질을 코팅하는 단계는 상기 섬유를 금속 전구체 용액 내에 함침 또는 침적시킨 후에 열처리하는 것을 포함하고, 상기 금속 전구체는 금속 알콕사이드, 금속 질산염, 금속 할라이드, 금속 황산염, 과산화금속산염, 이들 각각의 수화물, 또는 이들의 조합이며, 그리고 상기 금속은 철, 루테늄, 망간, 주석, 바나듐, 코발트, 알루미늄, 구리, 은, 금, 크롬, 니켈, 백금, 티타늄, 몰리브덴, 인듐 또는 이의 합금인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 활물질의 코팅층 두께는 10 내지 1,000 nm 범위인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 단계 b)에 앞서 상기 복수의 섬유 각각은 물리적 활성화 또는 화학적 활성화하는 단계를 더 포함하며,여기서, 상기 물리적 활성화하는 단계는 상기 섬유를 이산화탄소 및 스팀으로부터 선택되는 활성화제로 탄소 가스화 처리하는 것을 포함하며, 그리고 상기 화학적 활성화하는 단계는 상기 섬유를 알칼리 수산화물을 이용하여 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 고상 전해질은 고분자 매트릭스 및 전해질을 포함하며,상기 고분자 매트릭스는 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리옥시메틸렌, 폴리(프로필렌 옥사이드), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리(디메틸 실록산), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-co-헥사플루오로프로필렌), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 이의 조합이고, 그리고상기 전해질은 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 수산화칼륨(KOH), 염화칼륨(KCl), 황산나트륨(Na2SO4), 염화리튬(LiCl), 과염소산리튬(LiClO4) 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기계 전해질; 메탄설폰산, 에탄설폰산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA), Et4NBF4(tetraethylammonium tetrafluoroborate) 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기계 전해질; 및 테트라에틸-암모늄(tetraethyl-ammonium), 테트라부틸-암모늄(tertabutyl-ammonium), 테트라페닐-포스포늄(tetraphenyl-phosphonium), 에틸-메틸이미다졸리움(ethyl-methylimmidazolium), 퍼클로레이트(perchlorate), 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborate), 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate), 테트라페닐보레이트(tetraphenylborate), 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(tetrakis(pentafluorophenyl)borate), 트리플루오로메탄설포네이트(trifluoromethanesulfonate; triflate), 비스((트리플루오로메틸설포닐)이미드(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide), 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 이온성 액체; 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제8항에 있어서
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제1항에 있어서, 상기 단계 b)에서 섬유 번들에 코팅되는 고상 전해질의 두께는 0
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제1항에 있어서, 상기 섬유형 구조물의 전체 직경은 100 내지 20,000 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 섬유형 수퍼커패시터의 제조방법
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제11항에 있어서, 상기 인접하는 나선 팔 사이에서 동일 섬유 번들 시트 간의 간격은 0
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표면에 고상 전해질이 코팅된 제1 섬유 번들 시트 및 제2 섬유 번들 시트를 포함하는 섬유형 구조물을 포함하며, 여기서, 상기 제1 섬유 번들 시트 및 상기 제2 섬유 번들 시트 각각은 복수의 섬유가 횡 방향으로 고상 전해질에 의하여 서로 부착되어 2차원적 면을 형성하고, 상기 제1 섬유 번들 시트 및 상기 제2 섬유 번들 시트 각각은 고상 전해질이 이의 일 단부에서 소정 거리를 두고 길이를 따라 코팅되어 제1 비코팅 단부 영역 및 제2 비코팅 단부 영역을 형성하며, 상기 제1 비코팅 단부 영역 및 제2 비코팅 단부 영역은 대향하고, 그리고 상기 섬유형 구조물은 제1 섬유 번들 시트와 제2 섬유 번들 시트가 나선(spiral) 패턴의 단면으로 둥글게 말아 올린 상태에서 상호 부착되어 있고, 인접하는 나선 팔(arm) 사이에 균일한 간격을 유지하도록 구성되는 섬유형 수퍼커패시터
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