전기화학적 박리 그래핀의 유연 전지용 음극재로의 응용

초록

최근 전 세계에서 이슈가 되고 있는 메타버스와 관련해 AR 및 VR 시장이 확대됨에 따라 Wearable 또는 Rollable 전자기기들에 대한 관심이 증가하면서 유연하고 가벼운 음극재의 개발이 요구되고 있다. 따라서 초소형화, 유연화, 신축화, 저전력화 등의 요구사항들을 충족시킬 잠재적 가능성을 충족시킬 차세대 음극재로 높은 유연성, 신축성, 그리고 전기 전도도를 갖는 그래핀이 주목받고 있다. 하지만 합리적인 가격으로 양질의 그래핀을 대량생산하기 위한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 값싼 흑연을 전기화학적인 방법을 통해 양질의 그래핀을 다량으로 제조하는 연구를 수행하였다. 흑연 전극에 전류를 인가하여 전해질의 이온을 층간 삽입시키는 방식으로 흑연을 박리하여 그래핀을 생산하였다. 양극, 음극에 모두 흑연을 사용하는 2-전극 시스템에서 교대전류를 사용하여 수율을 높였으며, 이후 생산된 그래핀을 분리막에 접합시켜 분리막 일체형 유연 전극을 제작하였다. 제조된 그래핀과 전극은 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), X-선 회절장비(XRD)를 통해 물리적 특성을 확인하였고, 반쪽전지를 제작하여 정전류 시험법 등을 통해 리튬이온전지 음극으로의 전기화학적 성능을 평가하였다.