폴리피롤과 금속 수산화물을 이용한 슈퍼커패시터용 전극 제조 및 전기화학적 특성

Abstract

화학적 함침법과 전기중합법을 사용하여 다양한 슈퍼커패시터용 니켈코발트 수산화물 전극을 제작하였다. 금속 수산화물의 좁은 작동전압으로 인한 낮은 에너지 밀도를 향상시키기 위해서 니켈코발트 수산화물 전극은 유기물질과 함께 복합체 전극으로 제작하였으며 사용된 유기물질은 피롤, 폴리피롤이 쓰였다. 전자현미경으로 제작된 니켈코발트 수산화물 전극의 표면을 관찰하여본 결과 나노로드 형태의 구조를 가지고 있었으며 이는 전도성 기판위에 넓은 반응 표면적을 제공함을 알 수 있었으며 나노로드의 직경은 60~80nm정도 였다. 니켈코발트 수산화물 표면에 전기중합법을 사용하여 폴리피롤을 코팅한 전극은 전해질로 사용한 KOH용액과 폴리피롤간의 낮은 반응성으로 인해 니켈코발트 수산화물 전극보다 성능이 감소하였다. 니켈코발트 수산화물을 화학적 함침법으로 제작하면서 피롤을 직접 첨가하여 제작한 피롤/니켈코발트 수산화물 전극은 우수한 비축전용량과 에너지 밀도를 나타내었으며 XRD분석 결과 이러한 성능 향상의 주된 원인은 첨가한 피롤로 인해 니켈코발트 수산화물의 결정상에 변화가 있었기 때문으로 밝혀졌다. 하지만 100회 반복 충방전 실험결과 초기성능에 비교하여 50%의 성능감소가 있었으며 이를 보완하기 위해서 피롤/니켈코발트 수산화물 전극을 100℃로 1시간동안 가열한 결과 동일한 100회 반복 충방전 실험결과 성능감소는 10%로 향상되었다.