• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.422.2-422.2
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• 2016

스마트폰, 태블릿 등의 디바이스의 발전에 따라 휴대성이 매우 중요해졌다. 디바이스의 크기, 두께, 유연성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중에서도 energy storage device의 flexibility를 향상시키는 연구가 주목 받고 있다. Energy storage device의 성능 향상을 위해서는 power density를 높여야 하며 flexibility를 위해서는 전극판과 전극소재 간의 부착력을 증가시켜야 한다. 본 연구에서는, power density와 소재 간의 부착성을 개선시키기 위해 기존 graphene보다 표면적이 넓으며 power density가 좋고 전극판과의 부착성이 좋은 hybrid GNP-CNT를 사용하였다. 그리고 Ag NWs/CNT PET film 을 사용하여 전도성이 있는 flexible한 전극판을 사용하였다. SEM 측정을 통해 표면 분석을 하였고, sample에 패턴을 하고 Bending test를 하여 부착성을 확인하였다. 또한, CV curve를 측정하여 supercapacitor의 특성을 확인하였다. 향후, $MnO_2$ NWs를 hybrid GNP-CNT에 합성시킴으로 energy storage device의 energy density를 더욱 향상시키는 연구를 진행할 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.200-207
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• 2019

본 연구에서는 "이온젤"이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol)-$H_3PO_4$의 고체 전해질에 이온성 액체 $BMIMBF_4$ (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전고체 전해질과 환원된 그래핀 옥사이드/전도성 고분자 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 유연성을 갖는 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 유연성에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 환원된 그래핀 옥사이드/전도성 고분자 복합재료와 전고체 전해질 기반의 유연성 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성을 유연성에 따라서 측정하기 위해서 프레스로 $0.01kg/cm^2$의 일정한 압력으로 최대 100회 까지 굽힘 시험(bending test)을 진행 하였으며, 0~100 회의 굽힘 시험 이후에 순환 전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충 방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 유연성 슈퍼커패시터의 초기 전기용량은 43.9 F/g으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 50회, 100회의 굽힘 시험 후에 각각 42.0F/g, 40.1F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 미루어 보아 물리적인 응력이 슈퍼 커패시터의 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며 또한, 굽힘 횟수에 따른 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성 감소 원인을 확인하기 위해서 굽힘 시험 전과 후의 전극표면을 전자주사 현미경으로 관찰하여 보았다.

• ETRI Journal
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• 제40권2호
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• pp.275-282
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• 2018

Flash reduction of graphene oxide is an efficient method for producing high quality reduced graphene oxide under room temperature ambient conditions without the use of hazardous reducing agents (such as hydrazine and hydrogen iodide). The entire process is fast, low-cost, and suitable for large-scale fabrication, which makes it an attractive process for industrial manufacturing. Herein, we present a simple fabrication method for a flexible in-plane graphene micro-supercapacitor using flash light irradiation. All carbon-based, monolithic supercapacitors with in-plane geometry can be fabricated with simple flash irradiation, which occurs in only a few milliseconds. The thinness of the fabricated device makes it highly flexible and thus useful for a variety of applications, including portable and wearable electronics. The rapid flash reduction process creates a porous graphene structure with high surface area and good electrical conductivity, which ultimately results in high specific capacitance ($36.90mF\;cm^{-2}$) and good cyclic stability up to 8,000 cycles.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.280-288
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• 2017

에너지 저장 매체는 소형화, 고효율화 및 그린에너지 정책에 부합하면서 연구개발이 진행되고 있으며 유연성과 신축성을 갖는 디스플레이나 웨어러블 전자기기의 발전에 상응하는 에너지 저장 매체의 개발이 시급한 상황으로 이를 실현 할 수 있는 물질가운데, 탄소나노 재료중의 하나인 그래핀과 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광을 받고 있다. 또한 슈퍼커패시터와 배터리 및 연료전지 등과 같은 에너지 저장 소자에 응용하기 위한 연구가 활발하게 진행 중에 있으며, 여러 가지 에너지 저장 매체 중 단시간에 고출력을 구현하고 장시간 신뢰성을 갖추며, 빠른 충 방전 순환특성을 가지는 슈퍼커패시터는 차세대 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 플렉시블한 특성을 갖는 그래핀과 전도성 고분자 하이브리드 전극을 기반으로 하는 슈퍼커패시터를 개발하고자 하였으며 환원된 그래핀 옥사이드/폴리피롤 복합재료를 이용하여, 전기화학적 특성을 최대화 하였다. 그 결과 굽힘 시험 전 전극의 초기 용량값은 $198.5F\;g^{-1}$ 이었으며, 500번의 굽힘 시험 후 $128.3F\;g^{-1}$로 감소하는 것을 확인하였으나, 전극의 초기 전기 용량 값의 65 %의 성능을 유지하였다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.173-179
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• 2018

Electrochemical characterization was conducted on poly(vinyl alcohol) (PVA)-ceramic composite (PVA-CC) separators for supercapacitor applications. The PVA-CC separators were fabricated by mixing various ceramic particles including aluminum oxide ($Al_2O_3$), silicon dioxide ($SiO_2$), and titanium dioxide ($TiO_2$) into a PVA aqueous solution. These ceramic particles help to create amorphous regions in the crystalline structure of the polymer matrix to increase the ionic conductivity of PVA. Supercapacitors were assembled using PVA-CC separators with symmetric activated carbon electrodes and electrochemical characterization showed enhanced specific capacitance, rate capability, cycle life, and ionic conductivity. Supercapacitors using the $PVA-TiO_2$ composite separator showed particularly good electrochemical performance with a 14.4% specific capacitance increase over supercapacitors using the bare PVA separator after 1000 cycles. With regards to safety, PVA becomes plasticized when immersed in 6 M KOH aqueous solution, thus there was no appreciable loss in tear resistance when the ceramic particles were added to PVA. Thus, the enhanced electrochemical properties can be attained without reduction in safety making the addition of ceramic nanoparticles to PVA separators a cost-effective strategy for increasing the ionic conductivity of separator materials for supercapacitor applications.

• 멤브레인
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• 제29권3호
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• pp.164-172
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• 2019

본 연구에서는 녹말(starch)과 poly(acrylonitrile) (PAN)으로 이루어진 가지형 공중합체 기반의 슈퍼 캐퍼시터용 전해질막을 손쉽게 제조하는 방법을 제시하였다. 가지형 공중합체(starch-g-PAN)는 세륨 이온에 의해 개시된 자유 라디칼 중합을 통해 합성되었다. 실온에서 어떠한 유기용매 없이 Starch-g-PAN 고분자를 이온성 액체, 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide (EMIM DCA)에 용해하였으며 1시간 동안 $100^{\circ}C$의 고온을 가해줌으로써 손쉽게 고분자 막을 만들었다. 제조된 막은 유연하여 플렉서블 고체 슈퍼 캐퍼시터의 전해질에 적용되었다. Starch-g-PAN 기반의 고분자 전해질막을 사용한 슈퍼 캐퍼시터는 0.5 A/g의 전류 밀도에서 약 21 F/g의 정전용량을 가졌으며 10,000 사이클 동안 86%의 유지율을 보이며 높은 주기 안정성을 보였다. 본 연구를 통해 starch-g-PAN 기반의 고분자 전해질막이 우수한 성능을 가진 플렉서블 고체 슈퍼 캐퍼시터에 응용될 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.23-28
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• 2019

탄소 실의 표면에 코팅 된 3차원 다공성 그래핀으로 구성된 슈퍼커패시터 케이블 소자를 보고하고자 한다. 그래핀의 3D 다공성 구조는 그래핀옥사이드로 코팅된 탄소 실을 사용하여 마이크로웨이브 활성화 방법에 의해 제작하였다. 마이크로파 조사의 사용은 환원제 없이 그래핀옥사이드를 환원된 그래핀옥사이드로 전환시키고 그래핀 시트를 박리 및 다공성 그래핀 시트로 활성화시켰다. 두 개의 와이어 전극을 고분자 겔 전해질과 결합하여 성공적으로 케이블 구조 형태의 슈퍼커패시터 소자를 제작하였다. 슈퍼커패시터 케이블은 매우 유연하기 때문에 다양한 형태의 장치로 변형될 수 있고 섬유 품목으로 통합될 수 있다. 주사 속도 10 mV/s에서 38.1 mF/cm의 높은 정전용량이 얻어졌다. 이용량은 500 mV/s에서 원래 값의 88%를 유지하였다. 장수명특성은 구부러진 형태에서도 10,000회 동안 충전/방전 과정을 반복함으로써 96.5%의 높은 정전용량 유지율을 증명하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권4호
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• pp.211-215
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• 2011

Flexible sheets consisting of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) and carbon nanotube (CNT) are newly prepared varying the composition (CNT 20-25 wt.%) for use as a current collector of supercapacitor electrodes. The as-prepared CNT/NBR is electrodeposited with aniline using potentiodynamic cyclic voltammetry to yield a polyaniline (PANI)/CNT/NBR composite electrode. It is confirmed that the electrical conductivity of CNT/NBR current collector can be enhanced as the content of CNT increases. Cyclic voltammetry result shows that the sample of PANI/CNT(25 wt.%)/NBR composite achieves a maximum specific capacitance ($134.9\;F\;g^{-1}$) at $5\;mV\;s^{-1}$. Such supercapacitor application is possibly originated from the synergistic effects consisting of higher polarity of nitrile groups in NBR, conducting pathway of CNT, and electroactive property of PANI.

• 한국재료학회지
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• 제27권5호
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• pp.248-254
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• 2017

In the present work, graphene powder was synthesized by laser scribing method. The resultant flexible light-scribed graphene is very appropriate for use in micro-supercapacitors. The effect of the laser scribing process in reducing graphene oxide (GO) was investigated. GO was synthesized using a chemical mixture of GO solution; then, it was coated onto a LightScribe DVD disk and laser scribed to reduce GO and create laser-scribed graphene (LSG). The CV curves of pristine rGO at various scan rates showed that the ultimate product possesses the ability to store energy at the supercapacitor level. Charge-discharge curves of pristine rGO at two different current densities indicated that the specific capacitance ($C_m$) increases due to the reduction of the discharge current density. Finally, the long-term charge-discharge stability of the LSG was plotted and indicates that the specific capacitance decreases very slightly from its primary capacitance of ${\sim}10F\;cm^{-3}$ and that the cyclic stability is favorable over 1000 cycles.

• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.403-408
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• 2021

본 논문에서는 얇고 유연한 평면 슈퍼 커패시터(PSC)를 스크린 인쇄된 탄소 전극에 폴리아닐린(PANI)을 코팅하여 제작하였습니다. 스크린 프린팅 방법을 사용하여 유연한 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 탄소 잉크를 코팅한 후 희석 중합 법을 사용하여 탄소 표면에 PANI 박막을 코팅하였습니다. 서로 맞물린 구조의 얇은 유연한 PANI 전극을 폴리머겔 전해질로 조립하여 평면 모양의 슈퍼 커패시터(PSC) 장치를 만들었습니다. 상기 제조된 PANI/PSC는 매우 얇고 유연 하였으며, 10 mV/s에서 409 µF/cm²의 높은 면적 정전용량을 나타내었습니다. 이 값은 500 mV/s에서 원래 값의 46%로 유지되었습니다. 유연한 PANI/PSC는 180°의 구부러진 상태와 100번째의 반복적인 피로도 테스트에서도 82%의 높은 정전 용량 유지를 보여주었습니다.