In general, the charge storage characteristics and overall performance of electrochemical energy devices (such as lithiumion batteries and supercapacitors) significantly depends on the structural and geometrical factors of the electrodes' active materials. The most widely used active materials of electrochemical energy storage devices are based on carbons of various forms. Each carbon type has drawbacks and advantages when used as the electrode material. Studies have been recently carried out to combine different types of carbons, in particular nanostructured carbons, in order to overcome the structure-originated limitations and thus enhance the overall electrochemical performances. In this feature article, we report the recent progress on the development of this novel class of materials (multidimensional nanocarbons), and their applications for supercapacitors. Multidimensional nanocarbons include graphenes/carbon nanotubes (CNTs), CNTs/carbon films, CNTs/fullerenes, and ternary carbon nanostructures. Various applications using these multidimensional nanocarbons have been proposed and demonstrated in the literature. Owing to the recent extensive studies on electrochemical energy storage devices and considering that carbons are their most fundamental electrode materials, the number of reports on nanocarbons employed as electrodes of the electrochemical energy storage devices is rapidly increasing. Recently, numerous multidimensional nanocarbons have been designed, prepared, and utilized as electrodes of electrochemical capacitors or supercapacitors, which are considered next-generation energy devices owing to their unique merits compared to the conventional structures. In this review, we summarize the basic motivations, preparation methods, and resultant supercapacitor performances of each class of multidimensional nanocarbons published in the literature, focusing on recent reports.
In this paper, the current-voltage (I-V) curves, such as linear sweep voltammetry (LSV) and cyclic voltammetry (CV), were employed to evaluate the effect of electrolyte concentration on the electrochemical reaction trend. From the I-V curve, the electrochemical states of active, passive, transient and trans-passive could be characterized. And then, we investigated that how this chemical affect the process of voltage-induced material removal in electrochemical mechanical polishing (ECMP) of Copper. The scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy EDS) analyses were used to observe the surface profile. Finally, we monitored the oxidation and reduction process of the Cu surface by the repetition of anodic and cathodic potential from cyclic voltammetry (CV) method in acid- and alkali-based electrolyte. From these analyses, it was important to understand the electrochemical mechanisms of the ECMP technology.
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a unique non-destructive technique employed to analyze various devices in different energy storage applications. It characterizes materials and interfaces for their properties in heterogeneous systems employing equivalent circuits as models. So far, it has been used to analyze the performance of various photovoltaic cells, fuel cells, batteries, and other energy storage devices, through equivalent circuit designing. This review highlights the diverse applications of EIS in fuel cells and specific parameters affecting its performance. A particular emphasis has been laid on the challenges faced by this technique and their possible solutions.
전기 에너지를 가장 직접적으로 저장하는 기기로써 우리는 흔히 전지(battery)와 콘덴서(condenser)를 생각한다. 산업혁명 이후 과학과 기술의 엄청난 발전에 따라 여러 분야에서 다양한 문명이기의 개발과 활용이 있어왔지만 우리 생활에 밀접히 활용되고 있으며 각종 전기전자 시스템의 핵심 구성품인 이러한 전지나 콘덴서의 기술 발전 속도는 다른 분야에 비하여 상대적으로 뒤쳐진 상황이라고 볼 수 있다. 그러나 최근 10여년 동안 괄목할 만한 소재기술의 발전에 힘입어서 재래식의 콘덴서는 물론 니켈수소전지, 리튬이온전지, 리튬폴리머전지 등과 같은 최신형 2차전지들 조차도 갖지 못하는 장수명, 고출력 특성을 갖는 새로운 형식의 전기에너지 저장장치인 '전기화학커패시터(electrochemical capacitor)'의 개발이 실현되고 있다. 이에, 본 고에서는 전기화학커패시터에 대한 기본적인 이해와 이의 최신기술 동향에 대하여 간략히 소개하기로 한다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제6권5호
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pp.238-242
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2005
The Pt counter electrode of a dye-sensitized solar cell (DSSC) plays a role in helping redox reaction of iodine ions in electrolyte, also, transferring electrons into electrolyte. In this case, it is expected that characteristics of Pt electrodes strongly depend on fabrication process and its surface condition. In this study, Pt electrodes were prepared by a electro-deposition and a RF magnetron sputtering. Electrochemical behavior of Pt electrodes was compared using cyclic-voltammetry and impedance spectroscopy. Surface morphology of Pt electrodes was investigated by FE-SEM and AFM. I-V characteristics of DSSC were measured and discussed in association with the surface properties of counter electrode. As a result, electrochemical properties of electro-deposited Pt electrode were superior to that of sputtered Pt electrode. This is likely that enlarged area of surface in electro-deposited Pt electrode in comparison with the case of sputtered Pt electrode playa role in enhancing such electrochemical properties.
Electrochemical energy-storage devices such as batteries and supercapacitors are important components in emerging portable electronic device, electric vehicle, and clean energy storage and supply technologies. This review describes recent progress in the development of nanostructured electrodes, the main component of the electrochemical energy-storage device, prepared by layer-by-layer (LbL) electrostatic assembly. Major advantages associated with, and challenges to, the fabrication of LbL electrodes, as well as the future outlook for expanding the application of LbL techniques, are discussed.
Electrochemical phenomena underpin a broad spectrum of energy, chemical, and information technologies such as resistive memories and secondary batteries. The optimization of functionalities in these devices requires understanding electrochemical mechanisms on the nanoscale. Even though the nanoscale electrochemical phenomena have been studied by electron microscopies, these methods are limited for analyzing dynamic electrochemical behavior and there is still lack of information on the nanoscale electrochemical mechanisms. The alternative way can be an atomic force microscopy (AFM) because AFM allows nanoscale measurements and, furthermore, electrochemical reaction can be controlled by an application of electric field through AFM tip. Here, I will summarize recent studies to probe nanoscale electrochemical reaction in battery applications by AFM. In particular, we have recently developed electromechanical based AFM techniques for exploring reversible and irreversible electrochemical phenomena on the nanoscale. The present work suggests new strategies to explore fundamental electrochemical mechanisms using the AFM approach and eventually will provide a powerful paradigm for probing spatially resolved electrochemical information for energy applications.
최근 늘어나는 배터리 수요를 대처하기 위하여 배터리를 대체하거나 배터리의 구동시간을 늘리기 위한 방법으로 제시되고 있는 에너지 발전소자와 에너지 저장소자의 융합연구는 에너지 관련 기술분야에서 가장 관심받고 있는 분야중 하나이다. 본 리뷰논문에서는 물리에너지 발전소자의 최근 연구동향과 함께 에너지 발전소자와 저장소자의 융합연구 동향을 소개하고자 한다. 먼저, 물리에너지를 전기에너지로 변환하는 압전 특성과 마찰대전 특성을 이용한 에너지 발전소자 관련 연구동향을 소개한다. 또한 압전/마찰대전 에너지 발전소자와 에너지 저장소자의 융합 연구동향을 소개한다. 특히 자가충전 에너지소자의 물리에너지를 전기화학적 에너지로 변환하는 새로운 접근방법을 소개하고자 한다.
We review the evolution of electrochemical studies of conducting polymers into the current state-of-the-art based primarily on our work. While conventional electrochemical experiments sufficed for the needs in the phase of studies of both electrochemical synthesis and characterization of conducting polymers, developments
of various new experimental techniques have led to their introduction to this field for more refined information. As a result, the conventional electrochemical, spectroelectrochemical, electrochemical quartz crystal microbalance, impedance, and morphological as well as electrical characterization studies all made important contributions to a better understanding of the polymerization mechanisms and the conductive properties of these classes of polymers. From this review, we hereby expect that the electrochemical techniques will continue to play important roles in bringing this field to the practical applications such as nanoscale electronic devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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