Abstract
The oxidation treatment of needle cokes with 70 wt% of nitric acid and sodium chlorate ($NaClO_3$) was attempted to achieve an electrochemically active material with a large capacitance. The structure of needle cokes was changed to graphite oxide after oxidation treatment of needle cokes with acidic solution having the composition ratio, $NaClO_3$/needle cokes, of 7.5, and the inter-layer distance of the oxidized needle cokes was extended to $6.9{\AA}$with increasing oxygen content. On the other hand, the electrochemical performance of oxidized needle cokes as a polarized electrode for an Electric Double Layer Capacitor (EDLC) was examined with an electrolyte of 1.2 M $TEABF_4$ (tetraethylammonium tetrafluoroborate) and $TEABF_4$ (triethylmethylammonium tetrafluoroborate) in acetonitrile. The capacitor cell using 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile has exhibited smaller electric resistance of $0.05{\Omega}$, and larger capacitance per weight and volume of 32.0 F/g and 25.5 F/mL at the two-electrode system in the potential range 0~2.5 V than that of the capacitor cell using $TEABF_4$. The observed electrochemical performance was discussed with the correlation between the inter-layer distance in graphite oxide structure and the anionic size of electrolyte.
전기화학적으로 용량이 큰 활물질을 얻기 위한 수단으로 니들 코크스를 $NaClO_3$과 70 wt%의 $HNO_3$으로 구성된 수용액을 이용하여 산화처리를 하였다. $NaClO_3$/니들 코크스의 질량비가 7.5배인 수용액에서 산화 처리한 결과, 니들 코크스는 산화흑연 구조로 상변이가 일어나고, 또한 산소의 함유량의 증가와 함께 층간거리는 $6.9{\AA}$으로 확대되었다. 한편, 산화 니들 코크스의 전기이중층 커패시터용 분극 전극으로서의 전기화학적 특성은 acetonitrile의 용매에 각각 1.2 M의 TEABF4 (tetraethylammonium tetrafluoroborate)와 $TEABF_4$ (triethylmethylammonium tetrafluoroborate)의 전해질이 함유된 유기용액을 각각 사용하여 조사하였다. 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀은 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀에 비해 전극저항은 $0.05{\Omega}$로 낮았고, 2 전극 기준으로 0~2.5 V에서 측정한 용량 및 부피 당 용량은 32.0 F/g와 25.5 F/mL으로 높은 수치를 나타내었다. 이러한 전기화학적 거동을 천연흑연 구조에서의 층간 거리와 전해질의 양이온 크기와의 상관관계로 논의하였다.
