Nanomaterials have been actively researched for optical, medical, and energy fields owing to their unique properties which have never been observed in bulk scale. Among them, one-dimentional nanostructures have been extensively studied for energy conversion and generation by virtue of their magnified electrochemical properties compared to bulk size materials due to their high aspect ratio and large surface areas. In particular, in order to overcome energy crisis which mankind faces, development of reliable energy storage systems as well as clean and sustainable energy sources are urgent. In this thesis, 1D organic/inorganic nanostructures were synthesized via an electrospinning process which is one of the most powerful methods for synthesis of 1D nanostructures and utilized for i) high performance anodes for lithium-ion batteries and ii) functional materials for high performance aqueous zinc-ion batteries. Electrochemical properties of the rechargeable batteries using the 1D nanostructures were also investigated. Moreover, I firstly demonstrated the formation of separators on wire type batteries which has been considered very difficult as well as porous frameworks which enables high active mass loading via core shell electrospinning with high scalability.
나노 소재는 벌크 상태에서는 볼 수 없었던 독특한 특성 덕분에 광학, 의학, 에너지 등에 활발하게 연구되고 있다. 그 중 1차원 나노 구조체는 높은 종횡비, 넓은 표면적 때문에 전기화학적 활성이 벌크 상태보다 매우 증대되어 에너지 저장 및 변환, 촉매로 널리 연구가 되고 있다. 특히 현재의 인류가 직면한 에너지 위기를 극복하기 위해서 친환경 에너지 자원의 개발과 더불어 더욱 중요하게 여겨지고 있는 믿을 수 있는 에너지 저장 소자의 개발이 시급하다. 본 박사학위 논문에서는 1차원 나노 구조체를 쉽고 간편한 방법으로 합성할 수 있는 장점을 갖는 전기방사를 통해 1차원 유/무기 나노 구조체를 합성하여 i) 고성능 리튬이차전지 음극 소재와 ii) 고성능 수계아연이차전지의 기능성 소재로 제안하였으며 이들의 전기화학적 특성 평가를 진행하였다. 또한, 코아쉘 전기방사를 통해 기존에 매우 어렵다고 여겨졌던 와이어타입 이차전지를 위한 분리막 및 높은 활물질 로딩이 가능한 다공성의 구조체를 높은 생산성을 갖는 방법으로 합성할 수 있는 것을 최초로 입증하였다.
