금속유기골격체(Metal-organic Framework) 소재가 첨가된 다공성 활성탄소 복합재료 전극 기반의 에너지 저장 매체 제조 및 전기화학적 특성 분석

Fabrication and analysis of electrochemical performance for energy storage device composed of metal-organic framework(MOF)/porous activated carbon composite material

본 연구에서는 “이온젤” 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전해질에 이온성 액체 BMIMBF 4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었 다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료 되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다.

In this study, supercapacitor based on the all solid state electrolyte with PVA(polyvinyl alcohol), ionic liquid as a BMIMBF 4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) and activated carbon/Ni-MOF composite was fabricated and characterized its electrochemical properties with function of MOF. In order to analysis and comparison that electrochemical performances [including cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and galvanostatic charge/ discharge test] of prepared supercapacitor based on activated carbon/Ni-MOF composite and all solid state electrolyte. As a result, specific capacitance of the supercapacitor without Ni-MOF was 380 F/g which value decreased to 340 F/g after adding Ni-MOF to activated carbon as a electrode material. This result exhibited that decreased electrochemical property of the supercapacitor effected on physical hinderance in the electrode. In further, it needs to optimization of the Ni-MOF amount (wt%) in the electrode composite to maximize its electrochemical performances.