• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1399-1402
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• 2018

Nanorod films of cobalt oxide ($Co_3O_4$) have been grown by a unique oblique angle deposition (OAD) technique in an e-beam evaporator for supercapacitor electrode applications. This technique offers a non-chemical route to achieve large aspect ratio nanorods. The fabricated electrodes at OAD $80^{\circ}$ exhibited a specific capacitance of 2875 F/g. The electrochemically active surface area was $1397cm^{-2}$, estimated from the non-Faradaic capacitive current region. Peak energy and power densities obtained for $Co_3O_4$ nanorods were 57.7 Wh/Kg and 9.5 kW/kg, respectively. The $Co_3O_4$ nanorod electrode showed a good endurance of 2000 charge-discharge cycles with 62% retention. The OAD approach for fabricating supercapacitor nanostructured electrodes can be exploited for the fabrication of a broad range of metal oxide materials.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.593-598
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• 2016

본 연구에서는 유연성을 갖는 전극 제조를 위해 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜브 복합체를 금이 코팅된 PET 기판 위에 스프레이 코팅하였다. 제조된 플렉시블한 전극의 전기 용량 값은 1 M의 황산 전해질과 $100mVs^{-1}$ 의 주사속도에서 $82Fg^{-1}$ 으로 측정 되었으며, 이 용량 값은 500 번의 굽힘 시험 후에 $38Fg^{-1}$ 로 감소되는 현상을 확인 하였다. 또한, 이러한 결과는 정전류 충방전과 전기화학 임피던스법을 포함한 전기화학적 분석 결과와도 부합하는 결과를 나타내었다. 유연성을 갖는 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜브 복합체 전극은 500회의 반복적인 굽힘 시험 후에도 대략 50%의 초기 전기 용량 값을 유지 할 수 있었으며, 이러한 여러 가지 전기화학적 특성을 고려하여 볼 때 미래 개발 가능한 플렉시블한 에너지 저장 매체로써의 적용이 가능 하다는 점을 확인 할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권4호
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• pp.409-414
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• 2008

상전이 방법을 이용하여 전기흡착용 다공성 탄소전극을 제조하였다. 활성탄소분말(ACP)과 Polyvinylidene fluoride(PVdF) 용액을 혼합한 전극슬러리를 제조한 후 나이프 캐스팅 방법으로 전극슬러리를 흑연박막 위에 코팅하였다. 코팅된 전극을 비용매인 증류수에 침지시켜 다공성 탄소전극을 제조하였다. ACP의 함량비(50.0, 75.0, 83.3, 87.5, 90.0 wt%)를 변화시켜 전극을 제조하여 ACP 함량에 따른 탄소전극의 물리적, 전기화학적 특성을 분석하였다. SEM 사진을 통해 제조된 탄소전극의 표면을 관찰한 결과 상전이에 의해 미세한 기공들이 전극 표면에 균일하게 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 전극의 평균 기공 크기는 72.7$\sim$86.4 nm로 나타났으며 ACP의 함량이 증가할수록 기공의 크기는 감소하였다. 제조된 전극들에 대해 cyclic voltammetry(CV) 분석법으로 전기화학적 특성을 분석하였다. 모든 전극에서 전형적인 전기이중층에서의 흡착 및 탈착반응을 나타내었다. 전극의 축전용량은 ACP의 함량비가 증가할수록 크게 증가하였으며 ACP 함량이 50.0 wt%일 때 2.18 F/cm$^2$, 90.0 wt%일 때 4.77 F/cm$^2$의 축전용량을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.117-124
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• 2002

PAN(polyacrylonitrile)을 DMF(dimethylformamide) 용매에 용해하여 정전방사법에 의해 평균 직경 400 nm의 나노섬유 웹을 제조하였다. 제조된 나노섬유 웹은 산화 안정화, 활성화 공정을 거쳐 활성화 탄소 나노섬유를 제조하여, 전기화학적 특성과 비축전 용량을 측73하였다. 활성화 탄소 나노섬유의 비표면적은 $1230m^2/g-800m^2/g$으로 일반 활성탄소 섬유의 거동과는 다르게 활성화 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 활성화 에너지 값은 29.2kJ/mol로 활성화 온도에 크게 영향을 받지 않고, 급격한 반응이 일어남을 알 수 있었다. 비축전 용량은 활성화 온도가 $700^{\circ}C,\;750^{\circ}C,\;800^{\circ}C$의 경우 27 F/g, 25 F/g, 22 F/g으로 활성화 온도가 증가할수록 비표면적에 비례하여 낮아지는 경향을 나타냈다.

• 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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• 제58권1호
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• pp.135-141
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• 2020

그래핀은 슈퍼커패시터의 전극소재로서 이상적인 물리적/화학적 물성을 지니고 있지만, 실제 장치에 적용하기에는 그 전기화학적 성능이 충분하지 못하다. 본 연구에서는 높은 전기 전도성 및 고다공성을 지닌 다층구조의 그래핀을 생성하기 위해, 산화 그래핀을 가정용 레이저 조각기를 사용하여 환원하였다. 제작된 그래핀의 비정전용량을 향상시키기 위하여, 원자층 단위 증착법을 이용하여 의사커패시터 거동을 나타내는 VO_x를 균일하게 증착하였다. 이는 XPS 분석을 통해 VO_x/그래핀 복합체에서 다양한 상의 VO_x를 관찰하였다. VO_x/그래핀 복합체는 VO_x가 없는 그래핀(~50 F/g)과 비교할 때 상당히 향상된 비정전용량(~189 F/g)을 보였다. 본 연구에서 소개한 에너지 저장 장치에 사용되는 그래핀 기반 전극의 제작 방법은 여러가지 제작 방법의 대안책 중 하나로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.244-260
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• 2018

Issues in the electrical characterization of semiconducting photoanodes in a photoelectrochemical (PEC) cell, such as the cell geometry dependence, scan rate dependence in DC measurements, and the frequency dependence in AC measurements, are addressed, using the example of a $TiO_2$ photoanode. Contrary to conventional constant phase element (CPE) modeling, the capacitive behavior associated with Mott-Schottky (MS) response was successfully modeled by a Havriliak-Negami (HN) capacitance function-which allowed the determination of frequency-independent Schottky capacitance parameters to be explained by a trapping mechanism. Additional polarization can be successfully described by the parallel connection of a Bisquert transmission line (TL) model for the diffusion-recombination process in the nanostructured $TiO_2$ electrode. Instead of shunt CPEs generally employed for the non-ideal TL feature, TL models with ideal shunt capacitors can describe the experimental data in the presence of an infinite-length Warburg element as internal interfacial impedance - a characteristic suggested to be a generic feature of many electrochemical cells. Fully parametrized impedance spectra finally allow in-depth physicochemical interpretations.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.167-172
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• 2016

$Co_9S_8/reduced$ graphene (CSRG) has been prepared by a facile two step hydrothermal method and used as a supercapacitor electrode material. It is anticipated that the $Co_9S_8$ and reduced graphene oxide (RGO) would serve as a spacer material to each other to stop the agglomeration and simultaneous contribution of electrical double layer capacitance (RGO) and pseudocapacitance ($Co_9S_8$) would provide high electrochemical properties. The chemical analysis has been done by Fourier transform infrared spectroscopy and the morphology is characterised by field emission scanning electron microscopy. CSRG shows a high electrical conductivity of $98S\;m^{-1}$. The symmetric supercapacitor shows a specific capacitance of ${\sim}728F\;g^{-1}$ with a current density of $2A\;g^{-1}$. CSRG also showed an energy density of $25.2Wh\;kg^{-1}$ with a power density of $1000W\;kg^{-1}$.

• 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.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권6호
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• pp.470-477
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• 2021

Energy storage systems should address issues such as power fluctuations and rapid charge-discharge; to meet this requirement, CoFe₂O₄ (CFO) spinel nanoparticles with a suitable electrical conductivity and various redox states are synthesized and used as electrode materials for supercapacitors. In particular, CFO electrodes combined with carbon nanofibers (CNFs) can provide long-term cycling stability by fabricating binder-free three-dimensional electrodes. In this study, CFO-decorated CNFs are prepared by electrospinning and a low-cost hydrothermal method. The effects of heat treatment, such as the activation of CNFs (ACNFs) and calcination of CFO-decorated CNFs (C-CFO/ACNFs), are investigated. The C-CFO/ACNF electrode exhibits a high specific capacitance of 142.9 F/g at a scan rate of 5 mV/s and superior rate capability of 77.6% capacitance retention at a high scan rate of 500 mV/s. This electrode also achieves the lowest charge transfer resistance of 0.0063 Ω and excellent cycling stability (93.5% retention after 5,000 cycles) because of the improved ion conductivity by pathway formation and structural stability. The results of our work are expected to open a new route for manufacturing hybrid capacitor electrodes containing the C-CFO/ACNF electrode that can be easily prepared with a low-cost and simple process with enhanced electrochemical performance.