순환전압전류법을 이용한 타이타니아 나노튜브 기공 내 삼산화몰리브덴 도금에 관한 연구

초록

양극산화를 통해 쉽게 제조 가능한 타이타니아 나노튜브는 긴 종횡비의 구조로 인한 넓은 표면적과 강한 내화학성 등의 장점을 가진다. 이러한 특성에 기반 하여 태양 전지, 광촉매, 에너지 저장 등 다양한 분야에서 주목을 받고 있다. 타이타니아 나노튜브 기반의 리튬 이온 배터리 음극재는 리튬 대비 높은 전위 값(1.7V vs. Li/Li+)을 가져 Li metal dendrite 형성을 억제할 수 있고, SEI layer를 형성하지 않아 빠른 충·방전이 가능하며 사이클에 따른 부피 변화가 적다는 장점이 있다. 그러나 상대적으로 낮은 전기전도성과 이온전도성, 배터리 용량 등의 한계를 갖고 있다. 이러한 한계를 극복하고자 높은 전도성과 큰 배터리 용량을 갖는 물질과의 하이브리드 복합체를 만드는 연구가 진행되었다. 순환전압전류법은 일정 범위의 전압을 순환시키며 인가하는 방법으로 전위 범위를 어떻게 설정하느냐에 따라 다양한 응용이 가능하다. 이에 본 연구에서는 순환전압전류법을 통해 높은 이론 용량을 갖는 삼산화몰리브덴(MoO3: 1117 mAh/g)을 타이타니아 나노튜브 기공 내에 도금하는 연구를 수행하였다. 일정한 농도의 삼산화몰리브덴 전구체 전해질에서 순환전압 사이클 횟수를 증가시켰을 때 나타나는 표면의 구조와 전도성의 변화를 주사전자현미경(SEM), 광전자분광기(XPS), 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 등을 이용하여 비교·분석 하였다.