탄소 지지체의 다양한 기공구조에 따른 리튬/공기 이차전지의 공기전극용 촉매의 성능 평가

초록

본 연구에서는 지지체를 달리 하여 기공구조에 따른 리튬/공기 이차전지의 공기전극용 촉매를 합성하고 각각의 촉매를 비교분석하였다. 가루 형태의 탄소지지체와 섬유형태의 탄소지지체 중 Ketjen black과 super P, Graphite Nanofiber (GNF) 등의 탄소지지체를 사용하여 RuO2/MnO2/C 촉매를 합성하였으며 여러 분석법을 이용하여 물성을 평가하였다. XRD를 통해 각 구성성분의 결정성을 확인하였으며 SEM을 통해 합성된 촉매의 표면 형상과 탄소지지체의 기공구조를 확인하였다. 또한 TEM을 통해 구성성분의 혼합 정도와 나노입자 형태로 분산되어있는 RuO2를 확인하였다. BET 분석을 통해 탄소지지체에 따른 기공의 크기 및 표면적을 평가하였으며 충·방전 실험을 통해 촉매의 성능과 전기화학적 성능을 평가하였다. 그 결과 표면적이 넓은 가루형태의 Ketjen black과 기공크기가 발달된 섬유형태의 탄소지지체인 GNF가 리튬/공기 이차전지의 공기전극용 탄소지지체로서 우수한 성능을 나타내었다.