• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제5권3호
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• pp.209-213
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• 2019

최근 전력 계통에 사용되는 주파수 조정용(F/R) 에너지 저장장치에 대하여 높은 에너지 밀도와 장수명의 안정성에 대한 요구가 증대되고 있다. 이와 관련하여 슈퍼커패시터는 장수명과 급속 충방전 특성이 우수하므로 이러한 F/R 적용을 위한 에너지 저장장치로 적합하게 여겨지고 있다. 슈퍼커패시터는 단주기 F/R 영역의 보완 운전을 담당하고 전력계통에 설치된 ESS의 장주기 운영 수명을 연장함으로써 기존 용량을 담당하는 리튬 배터리의 설치 규모와 양을 획기적으로 줄일 수 있다. 하지만 낮은 에너지 밀도는 전력 계통과 같은 큰 시스템에서 적용에 한계가 있으며 여전히 배터리를 대체할 수 있는 높은 에너지 밀도 요구에 어려움을 겪고 있다. 그러나 최근에는 리튬이온 커패시터(Lithium ion capacitor; LIC) 구조가 3.8 V 이상의 전압 구간을 구현할 수 있기 때문에 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor; EDLC) 구조보다 고에너지 밀도 구현을 위한 구조로 각광을 받고 있지만 여전히 상용화를 위해서는 여러가지 전기화학적 성능에 대한 구체적인 검증 및 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 LIC의 에너지 밀도와 관계되는 용량을 증대하기 위하여 새로운 전극사전-도핑 방법을 설계하였다. 양극 활물질은 0.1% 이하의 상대습도 분위기 드라이룸에서 기계적 강도와 음극 도핑을 안정되게 수행될 수 있도록 $100{\mu}m$의 두께로 제작되었다. 또한 접촉 저항을 최소화하기 위하여 제조된 전극은 상온에서 $65^{\circ}C$까지 열 압축공정을 실시하였다. 최종적으로 LIC 구조에 대한 다양한 사전-도핑법을 설계하고 그 메커니즘을 분석하여 용량과 전기화학적 안정성이 향상된 새로운 LIC 사전-도핑 방법을 제안하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.323-327
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• 2001

The purpose of this study is to research and develop conducting polymer(CP) composite electrode for supercapacitor. The radius of semicircle of CP composite cell with polyaniline(PAn) composite electrode adding 30wt% acetylene black was small. The total resistance of supercapacitor cell mainly depended on internal resistance of he electrode. The discharge capacitance of supercapacitor cell with PAn composite electrode adding 30wt% acetylene black in 1st and 50th cycles was 27F/g and 31F/g at current density of 1mA/$\textrm{cm}^2$, respectively. Supercapacitor cell with PAn composite electrode adding 30wt% acetylene black showed a good cycliability. Supercapacitor cell of CP composite electrode with 1M LiClO$_4$/PC brings out god capacitor performance below 4V.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.332-334
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• 2000

The purpose of this study is to research and develop conducting polymer(CP) composite electrode for supercapacitor. Supercapacitor cell of CP composite electrode with 1M LiClO$_4$/ PC bring out good capacitor performance below 4V. The radius of semicircle of CP composite cell with PAn composite electrode adding 30wt% acetylene black was absolutely small. The total resistance of supercapacitor cell mainly depended on internal resistance of the electrode. The discharge capacitance of supercapacitor cell with PAn composite electrode adding 30wt% acetylene black in 1st and 50th cycles was 27F/g and 31F/g at current density of 1mA/$\textrm{cm}^2$. Supercapacitor cell with PAn composite electrode adding 30wt% acetylene black performed a good cycliability.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.946-949
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• 2000

Amorphous MnO$_2$$.$ nH$_2$O in 1M KOH aqueous electrolyte proves to be an excellent electrode for a faradic electrochemical capacitor cycled between -0.5 and +1.0 versus Ag/AgCl. In order to observe morphology and crystalline structure of MnO$_2$powder, we analyzed it by XRD and SEM. The effect of oxidation treatment on MnO$_2$electrode was observed by different oxidation voltages. A maximum capacitance of 364F/g was obtained by 1.1V oxidation treatment. This capacitance was attributed solely to a surface redox mechanism

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.5647-5654
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• 2012

본 논문에서는 기존에 주로 연료전지나 배터리 분석용으로 사용되었던 EIS 장비를 그 적용 범위를 넓혀 차세대 축전지인 EDLC 슈퍼커패시터까지도 분석할 수 있도록 개발하였다. 시스템은 다양한 패턴을 발생시킬 수 있는 신호 발생기, 정전위기, 수집된 신호처리를 위한 고속 디지털 필터 및 측정 프로그램으로 구성되었다. 개발된 시스템은 연구실 레벨에 그치지 않고 휴대용이면서 양산용에도 적합한 전기화학 분석 장치이다. 시스템의 특징으로는 0.01에서 20kHz까지 신호 출력이 가능하며, 동시에 수집된 전류신호는 푸리에변환을 이용하여 빠르게 분석할 수 있다. 장치를 이용하여 분석한 EDLC의 특성인 복소 저항 임피던스와, 등가이론을 적용한 등가회로 임피던스 데이터를 비교한 결과, 비슷한 결과를 확인 할 수 있었다. 이 시스템을 사용하면, 슈퍼커패시터의 생산 과정에서 시간에 따라 변하는 전기화학적 임피던스 변화를 빠른시간에 측정 할 수 있을 것으로 예상된다.

• 공업화학
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• 제18권5호
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• pp.522-526
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• 2007

산화처리 탄소로부터 상분해시킨 코크스의 구조 및 전기화학적 특성을 조사하였고, KOH 활성화 코크스와 비교하였다. $NaCLO_3$/니들 코크스의 비율이 7.5 이상의 조건에서 산화처리를 행한 graphene 층간 구조를 가진 니들 코크스($d_{002}=3.5{\AA} $)는 산화흑연 구조로 상변화가 일어나고, 이 때 산소함량의 증가와 함께 층간 간격은 $6.9{\AA} $으로 증가하였다. 산화처리 탄소를 $200^{\circ}C$에서 열처리 건조를 하면 상분해가 일어나서 다시 graphene 층간 구조로 복원하고, 층간 간격은 $3.6{\AA} $으로 감소하였다. 그러나, KOH 활성화 과정에서 니들 코크스의 층간 변화는 관찰되지 않았다. 한편, 1차 충전에서 전해질 이온들에 의한 상분해 코크스에의 침입은 1.0 V에서 일어나고, 이는 KOH 활성 코크스보다 작은 수치이다. 상분해 코크스를 이용한 커패시터 셀은 1 kHz에서 $0.57{\Omega}$의 내부저항을 나타내고, 2 전극 시스템에서 0~2.5 V 범위 내에서 측정한 상분해 코크그의 중량 또는 전극 부피 당 용량은 각각 30.3 F/g과 26.9 F/mL을 나타내었고, 이들 특성은 KOH 활성 코크스보다 우수하였다. 상분해 코크스의 우수한 전기화학적 특성은 산화처리-상분해 과정에서의 층간 팽창-수축에 따른 층간 결함과 관련 있는 것으로 판단된다.

• 센서학회지
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• 제2권1호
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• pp.19-27
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• 1993

본 논문은 $n^{+}$ 에피택셜층을 이용한 전기화학 에칭스톱과 글라스-실리콘의 양극 접합기술을 이용하여 저 압력측정을 위한 용량형 압력센서를 제작한 것이다. 제작된 센서는 하이브리드형으로 센서 커패시터와 기준 커패시터를 갖는 센서 칩과 두가지 출력검출회로 칩으로 구성되어 있다. 이 제작된 센서는 다이아프램 크기가 $1.0{\times}1.0 mm^{2}$이고, 두께가 $10{\mu}m$로 제작된 센서는 압력이 인가되지 않을 때 용량의 크기가 7.1 pF이고, 10 KPa 압력에서 감도가 5.2 %F.S.이다. 또 용량을 전압으로 검출하는 컨버터회로를 이용할 경우, $5{\sim}45^{\circ}C$ 온도범위에서 영점 온도특성과 감도 온도특성은 각각 0.051 %F.S./$^{\circ}C$와 0.12 %F.S./$^{\circ}C$ 이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.481-481
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• 2007

This work describes the effect of the number of roll pressing and the composition of carbon black on the electric and mechanical properties of carbon-PTFE electrode, in which composition is MSP 20 : carbon black: PTFE = 95-x : x : 5 wt.%. It was found that the best electric and mechanical properties were obtained in sheet electrode roll-pressed for about 15 times and in sheet electrode, in which composition is MSP 20 : carbon black: PTFE = 80 : 15 : 5 wt.%. These behaviors could be explained by the network structure of PTFE fibrils and conducting paths linked with carbon blacks, respectively. On the other hand, cell capacitor using the sheet electrode with 15 wt.% of carbon black attached on aluminum current collector with the electric conductive adhesive, in composition is carbon black : CMC = 70 : 30 wt.%, has exhibited the best rate capability in the current range of $0.5mA/cm^2$ $100mA/cm^2$ and the lowest equivalent series resistance.

• 전기화학회지
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• 제4권3호
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• pp.113-117
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• 2001

탄소계 전극을 사용하는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)용의 축전용량과 충방전속도는 전해질의 종류, 충방전 조건 그리고 탄소계 물질의 물리화학적 성질에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 dip coating method에 의해 제조된 EDLC용 활성탄소 전극에서 유기 전해질의 종류를 달리하여 충방전 실험과 전기화학적인 실험을 시행하였다. 또한 충전전류밀도와 방전전류밀도의 변화에 따른 비축전 용량의 변화를 조사하였고, 최적 유기전해질의 조건에서 leakage current 특성, 자가방전 특성 그리고 시간전압곡선을 기존의 $1M-Et_4NBF_4/PC$와 비교하였다 활성탄, 소전극으로 비표면적이 $2000m^2/g$인 MSP-20을 사용하고 유기전해질로는 $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$를 사용한 EDLC에서 130 F/g 정도의 우수한 비축전 용량을 나타내었고 저항면에서도 가장 낮은 수치를 나타내었다 $1M-LiPF_6/PCDEC(1:1)$를 사용한 EDLC는 15분동안 0.0004A의 낮은 leakage current와 100시간 경과 후 0.8V의 우수한 자가 방전 특성 그리고 IR-drop이 적은 선형의 시간-전압곡선을 보여주었다.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.449-454
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• 2016

본 연구에서는 구형의 폴리스티렌 구슬을 틀로 사용하여, 크기분포가 좁으면서 속은 비어있고 벽이 다공성인 구조의 탄소 마이크로 캡슐을 합성하였다. 폴리스티렌의 표면은 무기물인 실리카졸이 쉽게 입혀질 수 있도록 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 코팅하여 변조하였다. PVP가 코팅된 PS 마이크로 입자표면에 SBA-16 졸을 부착시킨 다음, 실리카층에 존재하는 중간 크기의 세공 내에 탄소원을 채워 넣는 음각식 형뜨기법을 적용함으로써 속이 빈 구조의 탄소 마이크로캡슐을 제조하였다. 탄화과정을 거치고 틀로 사용한 다공성 실리카입자를 HF로 용해하면, 좁은 입자크기분포를 갖는 중간세공이 함유된 계란껍질형의 탄소입자를 얻을 수 있었다. 계란껍질형 탄소 마이크로캡슐 입자의 다공성과 전기화학적 특성은 XRD, SEM, TEM, 질소분자 흡/탈착분석법 및 cyclic voltammetry법으로 평가하였다. 이들 탄소입자는 슈퍼캐패시터와 같은 전자재료로서 유효하게 사용될 만한 높은 전기전도도와 용량을 나타내었다.