Recently, transition-metal-based hydroxide materials have attracted significant attention in various electrochemical applications owing to their low cost, high stability, and versatility in composition and morphology. Among these applications, transition-metal-based hydroxides have exhibited significant potential in supercapacitors owing to their multiple redox states that can considerably enhance the supercapacitance performance. In this study, nanostructured Ni-Mn double hydroxide is directly grown on a conductive substrate using an electrodeposition method. Ni-Mn double hydroxide exhibits excellent electrochemical charge-storage properties in a 1 M KOH electrolyte, such as a specific capacitance of 1364 Fg-1 at a current density of 1 mAcm-2 and a capacitance retention of 94% over 3000 charge-discharge cycles at a current density of 10 mAcm-2. The present work demonstrates a scalable, time-saving, and cost-effective approach for the preparation of Ni-Mn double hydroxide with potential application in high-charge-storage kinetics, which can also be extended for other transition-metal-based double hydroxides.
Based on mussel-inspired polydopamine (PDA), a novel technique to fabricate carbon nanowire (CNW) arrays is presented for a possible use of porous carbon electrode in electrochemical energy storage applications. PDA can give more porosity and nitrogen-doping effect to carbon electrodes, since it has high graphitic carbon yield characteristic and rich amine functionalities. Using such outstanding properties, the applicability of PDA for electrochemical energy storage devices was investigated. To achieve this, the decoration of the CNW arrays on carbon fiber surface was performed to increase the surface area for storage of electrical charge and the chemical active sites. Here, zinc oxide (ZnO) nanowire (NW) arrays were hydrothermally grown on the carbon fiber surface and then, PDA was coated on ZnO NWs. Finally, high temperature annealing was performed to carbonize PDA coating layers. For higher energy density, manganese oxide ($MnO_x$) nanoparticles (NPs), were deposited on the carbonized PDA NW arrays. The enlarged surface area induced by carbon nanowire arrays led to a 4.7-fold enhancement in areal capacitance compared to that of bare carbon fibers. The capacitance of nanowire-decorated electrodes reached up to $105.7mF/cm^2$, which is 59 times higher than that of pristine carbon fibers.
Recently, due to high theoretical capacitance and excellent ion diffusion rate caused by the 2D layered crystal structure, transition metal hydroxides (TMHs) have generated considerable attention as active materials in supercapacitors (or electrochemical capacitors). However, TMHs should be designed using morphological or structural modification if they are to be used as active materials in supercapacitors, because they have insulation properties that induce low charge transfer rate. This study aims to modify the morphological structure for high cycling stability and fast charge storage kinetics of TMHs through the use of nickel cobalt hydroxide [NiCo(OH)2] decorated on nickel foam. Among the samples used, needle-like NiCo(OH)2 decorated on nickel foam offers a high specific capacitance (1110.9 F/g at current density of 0.5 A/g) with good rate capability (1110.9 - 746.7 F/g at current densities of 0.5 - 10.0 A/g). Moreover, at a high current density (10.0 A/g), a remarkable capacitance (713.8 F/g) and capacitance retention of 95.6% after 5000 cycles are noted. These results are attributed to high charge storage sites of needle-like NiCo(OH)2 and uniformly grown NiCo(OH)2 on nickel foam surface.
Kim, Do-Kyeong;Oh, Yeong-Jun;Kim, Sang-Hyun;Hong, Kyeong-Jin;Jung, Haeng-Yeon;Kim, Hoy-Jin;Jeon, Myeong-Seok
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제14권4호
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pp.177-181
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2013
In this paper, silicon solar cells are analyzed regarding power conversion efficiency by changed capacitance in the depletion region. For the capacitance control in the depletion region of silicon solar cell was applied for 10, 20, 40, 80, 160 and 320 Hz frequency band character and alternating current(AC) voltage with square wave of 0.2~1.4 V. Academically, symmetry formation of positive and negative change of the p-n junction is similar to the physical effect of capacitance. According to the experiment result, because input of square wave with alternating current(AC) voltage could be observed to changed capacitance effect by indirectly method through non-linear power conversion (Voltage-Current) output. In addition, when input alternating current(AC) voltage in the silicon solar cell, changed capacitance of depletion region with the forward bias condition and reverse bias condition gave a direct effect to the charge mobility.
The power of energy storage devices is characterized by capacitance and the internal resistance. The capacitance is measured on an assumption that the charges are stored at the electrode interface and the electric double layer behaves like an ideal capacitor. However, in most cases, the electric double layer is not ideal so a constant phase element (CPE) is used instead of a capacitor to describe the practical observations. Nevertheless, another problem with the use of the CPE is that CPE does not give capacitance directly. Fortunately, a few methods were suggested to evaluate the effective capacitance in the literature. However, those methods may not be suitable for supercapacitors which are modeled as an equivalent circuit of a CPE and resistor connected in series because the time constant of the equivalent circuit is not clearly studied. In this report, in order to study the time constant of the CPE and find its equivalent capacitor, AC and DC methods are utilized in a complementary manner. As a result, the time constants in the AC and DC domains are compared with digital simulation and a proper equation is presented to calculate the effective capacitance of a supercapacitor, which is extended to an electrochemical system where faradaic and ohmic processes are accompanied by imperfect charge accumulation process.
본 총설에서는 캐패시터적인 특성을 가지는 다공성 전극의 전기화학특성 분석에 활용되는 임피던스의 복소캐패시턴스 분석법(complex capacitance analysis)의 이론 및 응용에 대해 정리하였다. 이론적으로 캐패시터적인 특성을 갖는 전기화학시스템에 대해 캐패시턴스허수부 도시를 활용하면 효과적인 해석이 가능함이 제시되었다. 또한, 복소캐패시턴스 분석법은 다공성 탄소 재료/전극의 EDLC 특성, 미세기공 내부의 이온전도 특성, 고분자전해질연료전지의 촉매층 이온저항 등의 분석에 효과적으로 적용될 수 있음이 검증되었다.
An electric double-layer capacitor(EDLC) is an electrochemical capacitor with relatively high energy density, typically hundreds of times greater than conventional electrolytic capacitors. EDLCs are widely used for energy storage rather than as general-purpose circuit components. They have a variety of commercial applications, notably in energy smoothing and momentary-load devices, and energy-storage and kinetic energy recovery system devices used in vehicles, etc. This paper presents an accelerated degradation test of an EDLC with rated voltage 2.7V, capacitance 100F, and usage temperature $-40^{\circ}C{\sim}65^{\circ}C$. The EDLCs are tested at $50^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, and $70^{\circ}C$, respectively for 1,750hours, and their capacitances are measured at predetermined times by constant current discharge method. The failure times are predicted from their capacitance deterioration patterns, where the failure is defined as 30% capacitance decrease from the initial one. It is assumed that the lifetime distribution of EDLC follows Weibull and Arrhenius life-stress relationship holds. The life-stress relationship, acceleration factor, and $B_{10}$ life at design condition are estimated by analyzing the accelerated life test data.
한국정보디스플레이학회 2005년도 International Meeting on Information Displayvol.II
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pp.1033-1034
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2005
High resolution 2.1” QVGA LTPS LCD (190ppi) having high aperture ratio of 65% could be successfully developed using state-of-the-art SLS technology and active/gate storage structure. Cost effective P-MOS 6-Mask structure was used. Full gate and transmission gate circuits are integrated in the panel. The high aperture ratio was obtained by using active/gate capacitance structure, which can reduce storage capacitance area. The aperture ratio was increased to 65% from 49% of conventional gate/data capacitance structure. The brightness was increased from 180cd to 270cd without any degradation of optical properties such as contrast ratio, flicker or crosstalk.
The double layers of $SiO_2$/$Si_3$$N_4$ have superior charge storage stability than a single layer of $SiO_2$. Many researchers are very interested in the charge storage mechanism of $SiO_2$/$Si_3$$N_4$ [1,2]. In this paper, the electrical characteristics of thermal oxide and atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) of $Si_4$$N_4$ have been investigated and explained using high frequency capacitance-voltage measurements. Additionally, this paper will describe capacitance-voltage characteristics for double layers of $SiO_2$/$Si_4$$N_4$ by "Athena", a semiconductor device simulation tool created by Silvaco, Inc.vaco, Inc.
In this research, we report the synthesis of three-dimensional (3D) hierarchical porous graphene aerogels (hpGAs) for application to electrochemical energy storage. For electrochemical systems, the specific capacitance is a key parameter to evaluate the characteristics of electrode materials. By taking full advantage of large surface area, 3D hpGAs would achieve the larger specific capacitance over rGO film and GAs. Microscopic structures and topologies of hpGAs were investigated using field emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. X-ray photoelectron spectroscopy was used to determine the chemical compositions of rGO film, GAs, and hpGAs. Raman spectra were recorded from 100 to 2500 cm-1 at room temperature using a Raman spectroscopy equipped with a ${\times}100$ objective was used. The specific area and pore distribution of GAs and hpGAs were obtained using a Brunauer-Emmett-Teller apparatus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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