이온젤을촉촉하조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 00000000..

영문 : 00000000..

과제 팀명

00000..

지도교수

000 교수님

개발기간

2019년 0월 ~ 2019년 0월 (총 0개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 이**(팀장)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 노**

서울시립대학교 화학공학과 20143400** 김**

서울시립대학교 화학공학과 20133400** 양**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

내용

◇ 겔 전해질(Gel electrolyte)은 기존 액체 전해질의 새거나 폭발하는 등의 문제를 보완하기 위해 개발되어왔다. 겔 전해질은 기계적 강도와 이온전도도 모두 뛰어나 이를 이용한 디스플레이, 배터리, 슈퍼커패시터 등에 다양하게 응용되고 있다.

◇ 고체 상태의 슈퍼커패시터(supercapacitor)를 제작하기 위해 겔 전해질에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 겔 전해질의 한 종류인 zwitterionic 겔 전해질을 이용한 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor)는 이온의 이동과 전기화학적 성능은 유지하면서 기존 전기이중층 커패시터의 단점인 높은 자기 방전을 보완할 수 있다.

◇ 따라서 본 연구에서는 전기변색과 동시에 에너지를 저장할 수 있으며, 기존 EDLC의 높은 자기 방전을 보완하기 위해 zwitterion을 이용한 이온 겔 전해질을 개발하였다. Poly(vinyl acetate)와 [EMI][DCA]를 기반으로 겔 전해질의 기계적 특성과 이온전도도를 충분히 확보한 뒤, zwitterion의 농도를 조절하여 충전시간은 기존 겔 전해질과 비슷하지만 높은 자기 방전을 제어하여 방전시간을 늘려 뛰어난 에너지 저장 효율을 가진 EDLC를 만들 수 있다.

개발 과제의 배경

내용

◇ 보다 효과적인 에너지 저장 소자의 개발이 요구되면서 긴 구동 시간과 높은 에너지 밀도를 가지는 슈퍼커패시터 연구에 관심이 집중되고 있다. 이에 따라 고분자와 이온성 액체를 이용한 이온 겔 기반 전해질의 개발이 진행되고 있으며 슈퍼커패시터의 높은 자기 방전을 막기 위해서 다양한 전해질에 대한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 이러한 전해질 중 하나가 zwitterion 기반 겔 전해질의 특성을 이용하는 것이다. Zwitterion은 외부의 전기장이 가해지면 겔 전해질에 존재하는 양이온 또는 음이온과의 상호작용을 통해 이온 이동 채널이 형성될 수 있다. Zwitterion의 이러한 특성은 슈퍼커패시터의 충천량을 늘려 구동 시간 또한 증가시킬 수 있다.

◇ 따라서 본 연구에서는 겔 전해질 외부에서 전기장을 가한 뒤, 정렬된 zwitterion이 산화/환원된 이온들의 이동을 방해하는 효과를 이용하여 슈퍼커패시터의 단점인 높은 자기 방전을 감소시키는 효과를 얻으려고 한다. 본 연구는 산화/환원 물질로 전기변색 효과가 있는 물질을 사용하여 충전/방전 정도를 눈으로도 확인할 수 있는 energy indicator로도 적용이 가능하다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

◇ 1-Methylimidazole과 1,3-propanesultone을 이용하여 zwitterion을 합성한다. 간단한 합성 과정과 이온 젤의 단순한 구조를 통하여 소자의 제작에 드는 시간 단축과 비용의 감소라는 효과를 얻을 수 있다.
◇ Zwitterionic 겔 전해질 기반 소자의 Coloration time이 zwitterion을 첨가하지 않은 전해질 기반 소자와 비슷하고 Bleaching time은 더 길어진다.
◇ 기존 겔 전해질 기반 커패시터보다 충전량이 증가하고, 자기 방전시간이 길어진다.

2. 완료작품의 평가방법

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용