Surface properties of carbon nanofibers (CNFs) were modified by electron beam (e-beam) irradiation, and electrochemical performances of treated CNFs as the supercapacitor electrode were investigated. Since the capacity of a supercapacitor is affected by the surface properties of the electrode, the improvement of the electrode surface properties using various techniques has been widely investigated, however, e-beam treatment on CNFs is quite limited. In this study, CNFs were manufactured through the carbonization process of polymer nanofibers fabricated using electrospinning, and structural and electrochemical properties of e-beam irradiated CNF electrodes were analyzed. By the e-beam treatment, the diameter of CNF decreased from 646 nm to 457 nm, and the surface area increased from 529 m²g^-1 to 1452 m²g^-1. e-Beam irradiated CNFs were used as supercapacitor electrodes to analyze their electrochemical performance and showed a great electrochemical performance compared to the pristine CNFs.

본 연구에서는 탄소나노섬유의 표면 특성을 전자 빔 조사를 통하여 개선하였고, 슈퍼커패시터 전극으로 활용하여 개선된 전기화학적 성능을 확인하였다. 슈퍼커패시터의 용량은 전극의 표면 성능과 밀접한 관계가 있기 때문에, 다양한 기법을 활용한 전극 표면 개선 연구가 진행되고 있으나, 전자 빔을 사용하여 탄소섬유의 표면을 개선한 전극 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 전기 방사 기법을 활용하여 제조된 고분자 나노 섬유를 탄화 과정을 거쳐 탄소나노섬유로 제조하고, 전자 빔을 조사하여 탄소나노섬유의 구조적, 전기화학적 성능을 분석하였다. 전자 빔을 조사한 탄소나노섬유의 직경은 646 nm에서 457 nm까지 감소하였으며, 이에 따른 표면적이 529 m²g^-1부터 1452 m²g^-1까지 증가하였다. 전자 빔이 조사된 탄소나노섬유는 슈퍼커패시터 전극으로 활용되어 전기화학 성능을 분석하였고, 전자 빔이 처리되지 않은 탄소나노섬유는 전극 용량 대비 개선된 표면특성으로 인하여 우수한 전기화학적 성능을 보였다.

Keywords: carbon nanofiber, electron beam, supercapacitor, electrospinning.