Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제8권2호
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pp.97-102
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2007
The charging/discharging characteristics of electric double layer capacitors (EDLCs) for an electric power storage device application were investigated. The specific area of the carbonaceous electrode surface by the BET method was in the range of $1800{\sim}2000\;m^2/g$. The charge distributions during charging and discharging were measured by means of a pulsed-electro-acoustic (PEA) method, and the voltage characteristics of EDLCs connected to solar cells were evaluated. The results showed that the distributions of positive and negative charges were spatially uneven, which was due to the mobility of the positive and negative charges in the carbonaceous electrode surface of the EDLCs. The charge accumulation region concentrated on central part of the carbonaceous electrode and the required times for charging and discharging were almost same.
Photo-capacitor electrodes are attracting great attention because of their high capacitance and potential applications in electronic devices. Carbon capacitor, active carbon capacitor and its combination will be fabricated using a sandwich method as carbonaceous material on each type of storable electrode with $20{\times}15$[mm] cell size. Carbon/active carbon cell was fabricated using sol-gel process with $120[^{\circ}C]$ dry temperature in 2hour and using sintering process with $500[^{\circ}C]$ in 2hour. The effect of sintering temperature on carbon properties was also investigated with an X-ray diffraction technique to get the best sintering temperature. The detail of the fabrication process will be explained. Active carbon as carbonaceous material has a better capacitance in storable electrode with mean thickness $32[{\mu}m]$ and with particle size $1[{\mu}m]$ to $4.5[{\mu}m]$ in $20{\times}15$[mm] sample size of storable electrode.
기존의 EDLC용 활성탄소 대신 리튬이차전지용 탄소류 음전극(천연흑연, 인조흑연, 하드카본, MCMB)을 이용해 리튬이온 커패시터를 구성하면 리튬의 층간 삽입반응으로 인해 기존의 물질보다 에너지 밀도가 큰 전극소재를 개발할 수 있을 것이다. 이 실험에서는 기존 리튬이차전지 음극용 탄소 물질을 대칭 전극으로 사용하여 코인형 커패시터를 제조하여 성능을 측정하였다. 또한 리튬을 미리 삽입시킨 탄소류 전극을 이용한 커패시터를 제조한 후 성능을 측정한 결과, 축전현상이 일어나는 것을 알 수 있었다. 즉 전해액에서 전하분리에 의한 리튬이온의 이동을 보충할 수 있다면 기존의 리튬이온은 탄소류 전극의 층간으로 확산되어 들어가 기존의 대칭성 탄소류 전극의 경우에 비해 축전 용량이 증가한다. 또한 표면적이 매우 큰 graphene oxide를 사용하여 위와 같이 실험한 결과 용량이 크게 나왔으며 이로부터 슈퍼커패시터 전극용 물질에는 높은 비표면적이 중요한 요소로 작용한다는 것을 알 수 있었다.
Photo-capacitor electrodes are attracting great attention because of their high capacitance and potential applications in electronic devices. Carbon capacitor, active carbon capacitor and its combination will be fabricated using simple sandwich capacitor electrode method as carbonaceous material on each type of capacitor electrodes with 20 ${\times}$ 15 mm cell size. Carbon/active carbon cell was fabricated using sol-gel process with 120oC dry temperature in l hour and using sintering process with 500oC in 2 hour. The effect of sintering temperature on carbon properties was also investigated with X-ray diffraction technique to get the best sintering temperature. The detail of fabrication process will be explained. Elemental composition in electrode material can be measured using quantitative spectroscopic as and a cyclic voltammetric technique was used to study the combined effects of electrode material and effect of annealing temperature and also time on the capacitance of thermally treated in capacitor electrode. In this work, characterization impedance technique is used to measurement of capacitance and giving complementary results. Active carbon as carbonaceous material has a better capacitance in charge/discharge process with mean thickness $32{\mu}m$ and with particle size $1{\mu}m$ to $4.5{\mu}m$ in 20 ${\times}$ 15 mm sample size of capacitor electrode.
Carbonaceous thin films were prepared from acetylene and argon gases by plasma assisted chemical vapor deposition (Plasma CVD) at 873 K. The carbonaceous thin films were characterized by mainly Raman spectroscopy, and their electrochemical properties were studied by cyclic voltammetry and charge-discharge measurements in propylene carbonate (PC) solution. Raman spectra showed that crystallinity of carbonaceous thin films is correlated by the applied RF power. The difference of the applied RF power also affected on the results of cyclic voltammetry and charge-discharge measurements. In PC solution, intercalation and de-intercalation of lithium ion can occur as well as in the mixed solution of EC and DEC.
Electrochemical capacitors are becoming attractive energy storage systems particularly for applications involving high power requirements such as hybrid systems consisting of batteries and electrochemical capacitors for electric vehicle propulsion. A new type electric double layer capacitor (EDLC) was constructed by using carbon nanofibers (CNFs) and DAAQ(1,5-diaminoanthraquinone) electrode. Carbonaceous materials are found in variety forms such as graphite, diamond, carbon fibers etc. While all the carbon nanofibers include impurities such as amorphous carbon, nanoparticles, catalytic metals and incompletely grown carbons. We have eliminated of Ni particles and some carbonaceous particles in nitric acid. Nitric acid treated CNFs could be covered with very thin DAAQ oligomer from the results of CV and TG analyses and SEM images. DAAQ oligomer film exhibited a specific capacity as 45-50 Ah/kg in 4M $H_2SO_4$. We established Process Parameters of the technique for the formation of nano-structured materials. Furthermore, improved the capacitive properties of the nano structured CNFs electrodes using controlled solution chemistry. As a result, CNFs coated by DAAQ composite electrode showed relatively good electrochemical behaviors in acidic electrolyte system with respect to specific capacity and scan rate dependency.
Muhammad Ramzan Abdul Karim;Waseem Shehzad;Khurram Imran Khan;Ehsan Ul Haq;Yousaf Haroon
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제15권3호
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pp.321-344
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2024
Transition metal compounds (TMCs) are being researched as promising electrode materials for electrochemical energy storage devices (supercapacitors). Among TMCs, transition metal phosphates (TMPs) have good, layered structures owing to open framework and protonic exchange capability among different layers, good surface area due to engrossed porosity, rich active redox reaction sites owing to octahedral structure and variable valance metallic ions. Hence TMPs become more ideal for supercapacitor electrode materials compared to other TMCs. However, TMPs have got some issues like low conductivity, rate performance, stability, energy, and power densities. But these problems can be addressed by making their composites with carbonaceous materials, e.g., carbon nanotubes (CNTs), graphene oxide (GO), graphitic carbon (GC), etc. A few factors like high surface area, excellent electrical conductivity of carbon materials and variable valence metal ions in TMPs caused great enhancement in their electrochemical performance. This article tries to discuss and compare the published data, majorly in last decade, regarding the electrochemical energy storage potential of pristine unary, binary, and ternary TMPs and their hybrid composites with carbonaceous materials (CNTs, GOs/rGOs, GC, etc.). The electrochemical performance of the hybrids has been reported to be higher than the pristine counterparts. It is hoped that the current review will open a new gateway to study and explore the high performance TMPs based supercapacitor materials.
A new type electric double layer capacitor (EDLC) was constructed by using carbon nanofibers (CNFs) and DAAQ(1,5-diaminoanthraquinone) electrode. Carbonaceous materials are found in variety forms such as graphite, diamond, carbon fibers etc. While all the carbon nanofibers include impurities such as amorphous carbon, nanoparticles, catalytic metals and incompletely grown carbons. We have eliminated of Ni particles and some carbonaceous particles in nitric acid. Nitric acid treated CNFs could be covered with very thin DAAQ oligomer from the results of CV and TG analyses and SEM images. A crystalline supramolecular oligomer of 1,5-diaminoanthraquinone(DAAQ) was successfully prepared as a thin film by electrochemical oxidation from an acidic non-aqueous medium. DAAQ oligomer film exhibited a specific capacity as 45-50 Ah/kg in 4M $H_2SO_4$. Its electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry. And compared with different electrolyte of aqueous type. During ultrasonic irradiation CNFs was to disperse in 0.1M $H_2SO_4$. As a result, CNFs coated by DAAQ composite electrode showed relatively good electrochemical behaviors.
흑연 및 카본재료는 알칼리 금속을 intercalation/de-intercalation 시킬수 있는 특성을 지니고 있으며, 또한 Li-intercalated carbon의 화학 potential이 Li 금속에 가까운 낮은 값을 지닌 특성으로 리튬 이차전지의 anode 전극재료로서 널리 쓰일 가능성이 매우 크다. 본 연구에서는 카본재료 중 mesocarbon microbeads (MCMB)를 리튬 이차전지의 anode 전극재료로 사용하여 전지반응을 수행하고, 전극의 충.방 전 특성과 전극계면 반응특성에 대하여 연구하였다. 즉, Li/carbon(MCMB) 전지 cell를 제작하고 전해질과 전극계면에서 일어나는 전기화학 반응특성을 충.방 전 시험, Potentionat/Galvanostat 시험, FT-IR 분석, XRD 및 SED 분석에 의하여 고찰하였다. 전지반응이 진행되면서 전극과 전해질 계면에서 고체상태의 부동태 막 (passivation film)이 형성되었으며, 일단 형성된 막은 전해질 내에 용해되지 않고 충.방 전 횟수가 증가하면서 두께가 증가되었다. 또한, 이러한 전극 계면에서 형성된 부동태 막과 중전용량과의 관계에 대하여 고찰하였다.
Lee, Joong-Kee;Ryu, D.H.;Shul, Y.G.;Cho, B.W.;Park, D.
Carbon letters
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제1권3_4호
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pp.170-177
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2001
Lithium intercalated carbon (LIC) are basically employed as an anode for currently commercialized lithium secondary batteries. However, there are still strong interests in modifying carbon surface of active materials of the anode because the amount of irreversible capacity, charge-discharge capacity and high rate capability are largely determined by the surface conditions of the carbon. In this study, the carbonaceous materials were coated with tin oxide and copper by fluidized-bed chemical vapor deposition (CVD) method and their coating effects on electrochemical characteristics were investigated. The electrode which coated with tin oxides gave the higher capacity than that of raw material. Their capacity decreased with the progress of cycling possibly due to severe volume changes. However, the cyclability was improved by coating with copper on the surface of the tin oxides coated carbonaceous materials, which plays an important role as an inactive matrix buffering volume changes. An impedance on passivation film was decreased as tin oxides contents and it resulted in the higher capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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