• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권6호
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• pp.1799-1805
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• 2014

In this article, we described about the preparation and electrochemical properties of a flexible energy storage system based on a plastic polyethylene terephthalate (PET) substrate. The PET treated with UV/ozone was fabricated with multilayer films composed of 30 polyaniline (PANi)/graphene oxide (GO) bilayers using layer-by-layer assembly of positively charged PANi and negatively charged GO. The conversion of GO to the reduced graphene oxide (RGO) in the multilayer film was achieved using hydroiodic acid vapor at $100^{\circ}C$, whereby PANi structure remained nearly unchanged except a little reduction of doping state. Cyclic voltammetry and charge/discharge curves of 30 PANi/RGO bilayers on PET substrate (shorten to PANi-$RGO_{30}$/PET) exhibited an excellent volumetric capacitance, good cycling stability, and rapid charge/discharge rates despite no use of any metal current collectors. The specific capacitance from charge/discharge curve of the PANi-$RGO_{30}$/PET electrode was found to be $529F/cm^3$ at a current density of $3A/cm^3$, which is one of the best values yet achieved among carbon-based materials including conducting polymers. Furthermore, the intrinsic electrical resistance of the PANi-$RGO_{30}$/PET electrodes varied within 20% range during 200 bending cycles at a fixed bend radius of 2.2 mm, indicating the increase in their flexibility by a factor of 225 compared with the ITO/PET electrode.

• 전기화학회지
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• 제17권4호
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• pp.237-244
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• 2014

We report novel and simple structure of supercapacitors fabricated by using flexible glass fibre separators as templates. This method does not require separate electrodes, binders and high pressure/temperature to build the supercapacitor unit cells as required by the conventional technology. The supercapacitors were fabricated by drop-casting solution mixtures of carbonaceous active materials/gel electrolytes onto two sides of glass fibre separators. Two carbonaceous materials (nanoscaled activated carbons, multi-walled carbon nanotubes) were investigated as electrode materials. The electrochemical measurements reveal that the separatorbased supercapacitors using ACs successfully demonstrated significant mass specific capacitance ($22.3F\;g^{-1}$) and energy density ($9.7Wh\;kg^{-1}$), indicating this method can be useful in fabricating flexible, wearable and stretchable energy storage devices in more straightforward and cost-effective way than current technology.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.442-442
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• 2014

Although electrochemical capacitors (ECs), also known as supercapacitors or ultracapacitors, is one of the most promising energy-storage devices because of its high power density, super-high cycle life, and safe operation. We herein report a synthesis of graphene-based flexible films by kneading method. Thus, a device can be readily made by sandwiching a polymer membrane included ionic liquid electrolytes between two identical graphene-based flexible films. Devices made with these electrodes exhibit ultrahigh energy density values while maintaining the high power density and excellent cycle stability of ECs. Moreover, these ECs maintain excellent electrochemical attributes under high mechanical stress and thus hold promise for high-energy, flexible electronics.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.597-597
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• 2012

A simple solution-based method is developed to deposit crystalline ultrathin (2 nm) nickel hydroxide on vertically grown ZnO nanowires to achieve high specific capacitance and long-term life for flexible and wearable energy storage devices. Ultrathin crystalline $Ni(OH)_2$ enables fast and reversible redox reaction to improve the specific capacitance by utilizing maximum number of active sites for the redox reaction while vertically grown ZnO nanowires on wearable textile fiber effectively transport electrolytes and shorten the ion diffusion path. Under the highly flexible state $Ni(OH)_2$ coated ZnO nanowires electrode shows a high specific capacitance of 2150 F/g (based on pristine $Ni(OH)_2$ in 1 M LiOH aqueous solution with negligible decrease in specific capacitance after 1000 cycles. The synthesized energy-storage electrodes are easy-to-assemble which can provide unprecedented design ingenuity for a variety of wearable and flexible electronic devices.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.176-181
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• 2016

Recent years, supercapacitors have been attracting a growing attention as an efficient energy storage, due to their long-lifetime, device reliability, simple device structure and operation mechanism and, most importantly, high power density. Along with the increasing interest in flexible/stretchable electronics, the supercapacitors with compatible mechanical properties have been also required. A eutectic gallium-indium (EGaIn) liquid metal could be a strong candidate as a soft electrode material of the supercapacitors because of its insulating surface oxide layer for electric double layer formation. Here, we report the electrochemical study on the charging/reaction process at the interface of EGaIn liquid metal and electrolyte. Numerical fitting of the charging current curves provides the capacitance of EGaIn/insulating layer/electrolyte (${\sim}38F/m^2$). This value is two orders of magnitude higher than a capacitance of a general metal electrode/electrolyte interface.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.163.2-163.2
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• 2010

We developed a simple method to synthesis a nitrogen doped graphene, nitrogen plasma treated graphene (NPG) sheets thought nitrogen plasma etching of graphene oxide (GO). X-ray photo electron spectroscopy (XPS) study of NPG sheets treated at various plasma conditions reveal that N-doping is classified to 3 kinds of binding configurations. The nitrogen doping concentration is at least 1.5 at % and up to 3 at% with changing of ratio of nitrogen configuration in NPG. Our group demonstrate ultracapacitor with high capacity and extremely durable using a NPG sheets that are comparable to pristine graphene supercapacitor, and pseudocapacitor using polymer and metal oxide with redox reaction, capacitance that are three-times higher, and a cycle life that are extremely stable. We also realized flexible capacitor by using the paper electrode that are coated by NPG sheets. NPG paper capacitor presented almost same performance compare with NPG on a metal substrate, and durability is much more enhanced than that. To additionally explain that how different kind of atoms in graphene layers can act as the ion absorption sites, we simulated the binding energy between nitrogen in graphene layer and ions in electrolyte. Increasing the energy density and long cycle life of ultracapacitor will enable them to compete with batteries and conventional capacitors in number of applications.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1088-1095
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• 2018

본 연구에서는 탄소 나노재료 중 환원된 그래핀 옥사이드와 전도성 고분자중 폴리아닐린을 복합화 하여 슈퍼커패시터용 전극을 제조하였으며, 각각의 전극 재료가 가지는 단점을 서로 보완하고 장점을 극대화시킴으로써 전극의 전기화학적 특성을 크게 향상 시킬 수 있었다. 전극 물질에 사용된 폴리아닐린은 아닐린 단량체를 화학 중합법으로 제조하였고, 환원된 그래핀 옥사이드는 별도의 전 처리 과정 없이 사용하였으며, DMF(N,N-dimethyl formamide)를 용매로 도입하여 분산용액을 제조하였다. 분산용액은 금이 코팅된PET(Polyethylene terephthalate) 기판위에 산업적 스케일로 적용이 가능한 스프레이 코팅 방법을 이용하여 전극으로 제조하였다. 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료를 기반으로 제조된 전극의 전기화학적 특성을 비교하기 위하여 환원된 그래핀 옥사이드와 폴리아닐린 단일 전극을 제조하였으며, 동일한 조건하에서 순환전압전류법, 임피던스 분광법, 정전류 충 방전법을 통하여 각각의 전극이 나타내는 전기화학적 특성을 비교 분석 하였다. 그 결과로, 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료를 기반으로 제조된 전극은 폴리아닐린, 환원된 그래핀 옥사 단일 전극에 비하여 전기 용량 값이 높게 나타났으며, 전해질 계면과의 내부 저항은 폴리아닐린, 환원된 그래핀 옥사이드 단일 전극에 비하여 각각 24 %, 58 % 감소하는 결과를 나타내었다. 이러한 결과로 미루어보아 본 연구를 통하여 제조된 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료 기반의 전극은 유연성 에너지 저장 매체나 웨어러블 전자기기에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1253-1258
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• 2019

고분자를 기반으로 하는 고체 전해질은 수퍼커패시터, 배터리, 센서, 액추에이터 등 다양한 전기화학 소자에 응용이 가능한 소재로써, 기존 고분자 전해질의 낮은 이온전도도를 향상시키기 위해서 다양한 이온성 액체 기반의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이온성 액체의 높은 전기적 특성 및 전기화학적, 열적 안정성과 고분자의 우수한 기계적인 강도를 활용한 젤 상태의 고체 전해질인 이온젤은 차세대 웨어러블 및 플렉시블 전자소자에 응용되어 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 이온성 액체와 고분자 기반의 고체 전해질을 제조하고 특성을 분석하여 탄소나노복합체 기반의 전극에 적용하여 다양한 전자소자에 응용이 가능한 이온전도도 및 안정성이 향상된 이온성 액체 기반의 고체 전해질을 개발하고자 한다. 제조된 고체전해질은 전기화학적 임피던스법을 이용하여 이온 전도도를 측정하여 보았으며 이온성 액체를 첨가하여 제조한 고체전해질의 이온 전도도가 1.26 × 10^-1 S/cm 로 확인되었다. 또한 제조된 고체 전해질을 이용하여 전고체형 수퍼커패시터를 제조하여 전기화학적 특성을 비교하여 보았으며, 수퍼커패시터의 전기화학적 특성 역시 이온성 액체를 첨가하여 제조된 고체 전해질을 사용하였을 때 향상된 전기화학적 특성을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.211-221
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• 2023

본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10^-3 S cm^-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g^-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(R_ct)을 달성하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가고 있다.