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- 저자 : Bhattacharjya, Dhrubajyoti (검색결과 1 건)
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Synthesis and characterization of nanostructured materials for electrochemical energy storage
Bhattacharjya, Dhrubajyoti Graduate School, Korea University 2016 국내박사
Li-ion battery and supercapacitor are two most versatile and environment friendly energy storage devices and have become an integral part of day to day life. Although tremendous advancement has been made in these two technologies, however both systems are still facing lots of difficulties such as low energy density of supercapacitor, low power density of Li-ion battery, high material and production cost, environmental hazard and so on. This thesis summarized a few attempts for solving these critical problems by using nanostructured materials synthesized by easy, cost effective and environment friendly method without compromising the quality. We have developed hollow core mesoporous shell carbon capsules with 3D-interconnected nanoarchitecture with unique hierarchical meso/macro-porosity along with high surface area and large mesopore volume. These carbon capsules exhibited excellent performance as supercapacitor electrode. We have also developed nanostructured carbon with high surface area and optimum mesopore and micropore volume from abundantly available biological waste through high temperature pyrolysis method. These nanostructured carbons also exhibited excellent performance as electrode materials for supercapacitor and Li-ion battery. We have also developed a novel transition metal sulfide nanostructure for Li-ion battery anode electrode. With the help of unique polymer composite binder, this anode demonstrated not only high capacity but also excellent durability. The above materials can be a potential alternative for addressing the shortcomings of present Li-ion battery and supercapacitor systems. 전기화학적 에너지 저장을 위한 나노 구조 소재의 합성 및 특징 분석 리튬 이온 전지와 슈퍼 커패시터는 실생활에 활용되고 있는 다재 다능한 목적성을 띤 환경 친화적 에너지 저장 수단이다. 이 두 에너지 저장 수단이 매우 진보한 기술임에도 불구하고, 슈퍼 커패시터의 낮은 에너지 밀도, 리튬 이온 전지의 낮은 출력 밀도, 높은 생산단가와 환경 위해 요소 등의 문제들은 아직도 풀어야 할 과제로 남아있다. 본 논문에서는 이러한 중요한 문제들에 대한 해결방안으로 나노 구조 소재를 쉽고 저비용 및 친환경적으로 합성하는 동시에 소재의 고품질을 보장하는 몇 가지 시도들에 대해 논의 하고자 한다. 여기서 우리는 3 차원으로 연결된 할로우 코어-쉘 메소 세공 (hollow core shell mesopore)을 가지는 독특한 계층적 메소/마크로 세공으로 이뤄진 탄소 나노 캡슐을 합성함으로써 높은 메소 세공 부피와 비표면적을 가지는 소재를 개발하였다. 이렇게 합성된 탄소 나노 캡슐은 슈퍼 커패시터 전극 소재로써 매우 우수한 성능을 보여주었다. 또한 풍부하며 이용 가능한 생물학적 폐기물을 열분해 함으로써 높은 비표면적과 최적의 메소 세공 및 마이크로 세공을 가지는 탄소 나노 구조체를 개발하였다. 이러한 탄소 나노 소재들은 리튬 이온 전지와 슈퍼 커패시터의 전극 물질로써 모두 우수한 성능을 보여주었다. 더 나아가 리튬 이온 전지의 음극 소재를 위한 독창적인 전이금속 황화물도 합성하였다. 이러한 음극 소재들은 독창적인 폴리머 바인더의 도움을 받아 높은 축전용량을 보장할 뿐 아니라 우수한 내구성을 보장한다. 이러한 소재들은 리튬 이온 전지와 슈퍼 커패시터 시스템에 있어 결점들을 보완할 수 있는 잠재력 있는 대체 소재가 될 수 있을 것이다.
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