• 한국재료학회지
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• 제23권11호
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• pp.643-648
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• 2013

Activated carbon (AC) was synthesized from rice husks using the chemical activation method with KOH, NaOH, a combination of (NaOH + $Na_2CO_3$), and a combination of (KOH + $K_2CO_3$) as the chemical activating reagents. The activated carbon with the highest surface area (around $2000m^2/g$) and high porosity, which allows the absorption of a large number of ions, was applied as electrode material in electric double layer capacitors (EDLCs). The AC for EDLC electrodes is required to have a high surface area and an optimal pore size distribution; these are important to attain high specific capacitance of the EDLC electrodes. The electrodes were fabricated by compounding the rice husk activated carbons with super-P and mixed with polyvinylidene difluoride (PVDF) at a weight ratio of 83:10:7. AC electrodes and nickel foams were assembled with potassium hydroxide (KOH) solution as the electrolyte. Electrochemical measurements were carried out with a three electrode cell using 6 M KOH as electrolyte and Hg/HgO as the reference electrode. The specific capacitance strongly depends on the pore structure; the highest specific capacitance was 179 F/g, obtained for the AC with the highest specific surface area. Additionally, different activation times, levels of heating, and chemical reagents were used to compare and determine the optimal parameters for obtaining high surface area of the activated carbon.

• 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.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제28권2호
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• pp.225-231
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• 2011

The electrochemical characteristics of electric double layer capacitor(EDLC) were investigated using various carbon materials. The physical properties such as specific surface area and mean pore size of activated carbon were analyzed by BET. The results of the activated carbon used for electrode material showed that the specific surface areas varied from 600 to 1500 $m^2$/g and mean pore sizes from 1.74 to 2.88 nm. A maximum specific capacitance of 0.30 F/$cm^2$ was obtained for the activated carbon with the highest specific surface area and ionic conductivity. Also, it was found that the electrochemical results of the cyclic charge-discharge tests were stable.

• 한국재료학회지
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• 제28권1호
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• pp.50-61
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• 2018

Various carbon aerogels (CAs) were prepared from polymerization of resorcinol and formaldehyde and applied as the electrode materials of an electric double layer capacitor (EDLC) with the aim of controlling the textural and electrochemical properties of CAs by the type of base catalyst and the ratio of resorcinol to catalyst (R/C). The CAs from $NaHCO_3$ and $KHCO_3$ with $H^+$ ions had higher specific surface areas but exhibited lower electrochemical properties than those from $K_2CO_3$ and $Na_2CO_3$, which had more uniform pore size distributions. The electrochemical properties of $Na_2CO_3$ were superior to those of $K_2CO_3$ probably because the polarizing power of $Na^+$ ions was higher than $K^+$ ions. With an increasing R/C ratio, the pore sizes of CA showed a tendency to increase but the uniformity of the pore size distribution got worse. For the four base catalysts, the highest electrochemical property was obtained at the R/C ratio of 500.

• 대한안전경영과학회지
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• 제2권2호
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• pp.95-108
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• 2000

Electrochemical charateristics of activated carbon fiber cloth(ACFC) electrode were studied with propylene carbonate(PC), ${\gamma}$-butyrolactone(GBL) and N,N-dimethyl-formamide(DMF) as a solvent and tetraethylammoniumtetrafluoroborate(TEABF$_4$), tetraethylammoniumhexafluorophosphate(TEABF$_{6}$), tetrabutylammoniumtetrafluoroborate(TBABF$_4$) and tetrabutylammonium hexafluorophosphate(TBAPF$_6$) as an electrolytes(active material). The concentrations of electrolytes were in the range of 0.2~1.2 N, the volume ratios of PC and DMF as a mixed solvent system, were 90：10, 80：20, 70：30, 60：40, 50：50, and 40：60 vol%. Electrochemical characteristics such as electric conductivity, internal resistance, and electric capacitance of fabricated unit cells were measured after the moisture of activated material was removed with molecular sieve. Electrochemical characteristics were better in mixed solvents system than in mono solvent system. The mono solvent system of 1.0 N electrolyte of GBL/TEABF$_4$ with activated carbon cloth electrodes showed better result but the mixed solvent system with PC and DMF/TEABF$_4$(50：50 vol%) and the concentration of 1.0 N electrolyte showed the best characteristics. Internal resistance was 3.47 $\Omega$ and specific capacitance was 19.1 F/g respectively.y.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.416-422
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• 2015

Lithium Ion capacitor (LIC) is a new storage device which combines high power density and high energy density compared to conventional supercapacitors. LIC is capable of storing approximately 5.10 times more energy than conventional EDLCs and also have the benefits of high power and long cycle-life. In this study, LICs are assembled with activated carbon (AC) cathode and pre-doped graphite anode. Cathode material of natural graphite and artificial graphite kinds of MAGE-E3 was selected as the experiment proceeds. Super-P as a conductive agent and PTFE was used as binder, with the graphite: conductive agent: binder of 85: 10: 5 ratio of the negative electrode was prepared. Lithium doping condition of current density of $2mA/cm^2$ to $1mA/cm^2$, and was conducted by varying the doping. Results Analysis of Inductively Coupled Plasma Spectrometer (ICP) was used and a $1mA/cm^2$ current density, $2mA/cm^2$, when more than 1.5% of lithium ions was confirmed that contained. In addition, lithium ion doping to 0.005 V at 10, 20 and $30^{\circ}C$ temperature varying the voltage variation was confirmed, $20^{\circ}C$ cell from the low internal resistance of $4.9{\Omega}$ was confirmed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권2호
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• pp.178-182
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• 2007

$LiMn_2O_4$와 활성탄을 양극의 활물질로 사용하여 비수계 슈퍼커패시터를 제조하고 $LiMn_2O_4$의 함량에 따른 특성을 분석하였다. Cyclic voltammetry, AC impedance 분석 등을 통하여, 활성탄의 전기 이중층으로 인한 capacitive 효과에 $Li^+$ 이온의 intercalation/deintercalation에 의한 faradaic 효과가 더해진 pseudocapacitance의 발현을 확인할 수 있었으며, $LiMn_2O_4$의 함량이 증가할수록 비정전용량 및 에너지 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. $LiMn_2O_4:C$의 비율이 0.86:0.14인 복합 양극을 사용하여, 순수 활성탄 양극 대비 2배 이상인 23.83 F/cc의 비정전용량과 17.51 Wh/L의 에너지밀도를 얻을 수 있었다. 또한, 1,000회 충방전 후에도 60% 이상 향상된 비정전용량과 에너지 밀도를 얻을 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.275-275
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• 2007

Two sorts of electrode composed of Sulpur/CNT/PVDF and Silver/CNT/PVDF were prepared by in situ chemical method and their electrochemical performance were evaluated by using cyclic voltammetry, impedance measurement and constant-current charge/discharge cycling technique. Also, composite electrodes were characterized by FE-SEM and BET. Raw materials such as CNT/Silver and CNT/Sulfur were mixed in ethanol, dried. These mixed materials were heated at 900 and $320^{\circ}C$ for 2hr, respectively in order to enhance contact among CNT electrodes. Electric double layer capacitor cells were fabricated using these mixed powder with polymer of PVDF. For the charging and discharging characteristics measured at scan rate of 1 mA/s, Supercapacitor of Sulphur-CNT-PVDF electrode showed a better performance than that of Ag-CNT-PVDF, which seems to be related with lower contact resistance of Sulphur-CNT-PVDF electrode.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.10-14
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• 2011

철 이온 교환방법에 의해 메조기공을 갖는 활성탄소 섬유(ACF)를 제조하고, 이를 사용하여 전기 이중층 커패시터(EDLC)의 전극소재 성능을 조사하였다. 질산처리에 의해 제조된 메조기공 ACF는 비표면적이 1,249, 664 $m^2/g$이고, 메조 기공 분율이 70.6-81.3%이고, 평균 기공크기는 약 2.78~4.14 nm이다. 질산처리시간이 짧을수록 비표면적이 크고 메조 기공이 적게 발달됨을 알 수 있었다. 전기이중층 커패시터의 성능을 조사하기 위해서, 메조기공 ACF, 도전제, 바인더를 사용하여 단위 셀을 제조하였으며, 유기 전해질을 사용하였다. 2시간 질산으로 처리된 ACF의 비 축전양은 0.47 $F/cm^2$이고, 20회 충.방전 테스트에서 안정된 실험결과를 얻을 수 있었다. EDLC의 전기화학적 성능은 ACF 전극의 비표면적에 크게 영향을 받으며 메조기공은 전하의 확산저항을 감소시키는 것을 알 수 있었다.