계층적 다공구조를 갖는 Fe 2 O 3 나노섬유의 리튬 이차전지 음극소재 적용

본 연구는 메조-, 마크로- 기공이 상호 연결된 계층적 다공구조를 갖는 Fe 2 O 3 나노섬유를 전기방사 및 후 열처리 과정을 통해 합성하였다. 구조체 내 마크로 기공은 Fe(acac) 3 /polyacrylonitrile 연속상을 포함하는 섬유 내 분산상으로 존재하는 polystryrene을 열처리 과정 중 선택적으로 분해함으로써 생성시켰다. 또한, 전기방사 공정 동안 침투된 수분의 기화로 형성된 메조 기공은 마크로 기공과 상호연결되어 최종 계층적 다공구조를 갖는 Fe 2 O 3 나노섬유를 형성했다. 계층적 다공구조를 갖는 Fe 2 O 3 나노섬유의 초기 방전용량과 Coulombic 효율은 1.0 A g -1 의 전류밀도에서 1190 mA h g -1 , 79.2% 였으며, 1000 사이클 후의 방전 용량은 792 mA h g -1 였다. 계층적 다공구조를 갖는 Fe 2 O 3 나노섬유는 높은 구조적 안정성과 형태학적 이점으로 인해 우수한 리튬 이온 저장 성능을 나타냈다. Hierarchically porous Fe 2 O 3 nanofibers with meso- and macro- pores are designed and synthesized by electrospinning and subsequent heat-treatment. The macro pores are generated by selectively decomposition of polystyrene as a dispersed phase in the as-spun fibers containing Fe(acac) 3 /polyacrylonitrile continuous phases during heattreatment. Additionally, meso-pores formed by evaporation of infiltrated water vapor during electrospinning process interconnected the macro-pores and results in the formation of hierarchically porous Fe 2 O 3 nanofibers. The initial discharge capacity and Coulombic efficiency of the hierarchically porous Fe 2 O 3 nanofibers at a current density of 1.0 A g -1 are 1190 mA h g -1 and 79.2%. Additionally, the discharge capacity of the nanofibers is 792 mA h g -1 after 1,000 cycles. The high structural stability and morphological benefits of the hierarchically porous Fe 2 O 3 nanofibers resulted in superior lithium ion storage performance.