• 제목/요약/키워드: Supercapacitor,

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Lithium Bis(oxalate)borate as an Electrolyte Salt for Supercapacitors in Elevated Temperature Applications

  • Madzvamuse, Alfred;Hamenu, Louis;Mohammed, Latifatu;Bon, Chris Yeajoon;Kim, Sang Jun;Park, Jeong Ho;Ko, Jang Myoun
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제8권4호
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    • pp.314-322
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    • 2017
  • The electrolyte plays one of the most significant roles in the performance of electrochemical supercapacitors. Most liquid organic electrolytes used commercially have temperature and potential range constraints, which limit the possible energy and power output of the supercapacitor. The effect of elevated temperature on a lithium bis(oxalate)borate(LiBOB) salt-based electrolyte was evaluated in a symmetric supercapacitor assembled with activated carbon electrodes and different electrolyte blends of acetonitrile(ACN) and propylene carbonate(PC). The electrochemical properties were investigated using linear sweep voltammetry, cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge cycles, and electrochemical impedance spectroscopy. In particular, it was shown that LiBOB is stable at an operational temperature of $80^{\circ}C$, and that, blending the solvents helps to improve the overall performance of the supercapacitor. The cells retained about 81% of the initial specific capacitance after 1000 galvanic cycles in the potential range of 0-2.5 V. Thus, LiBOB/ACN:PC electrolytes exhibit a promising role in supercapacitor applications under elevated temperature conditions.

GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재를 이용한 Supercapacitor에 관한 연구

  • 강승원;안유진;신주원;이철승;배준호
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.252.1-252.1
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    • 2015
  • 최근 화석연료 고갈 문제를 해결하기 위해 대체에너지 개발과 다양한 형태의 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, supercapacitor는 high energy density, high power density, longer life-time과 같은 특성으로 인해 에너지 저장 소자로 각광 받고 있다. Supercapacitor는 석유를 대체할 수 있으며 이산화탄소 배출이 없는 친환경 에너지인 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생에너지 저장장치로써 큰 비중을 차지한다. Supercapacitor의 종류인 electrical double layer capacitors (EDLCs) 는 전극과 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용하여 에너지를 저장하는 반응 메커니즘을 가지며 전극 재료로는 탄소 소재를 사용한다. 탄소 소재는 환경 오염이 적고 가격이 저렴하며 넓은 표면적이라는 장점이 있다. 하지만 기존 탄소 소재는 이러한 장점을 가지지만 supercapacitor로써의 효율이 좋지 않게 나온다. 이런 문제를 개선하기 위하여 그래핀 나노플레이트(Graphene nanoplate, GNP) 위에 직접 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 성장 시킴으로써 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재를 제조하여 전극으로 사용하였다. 이 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재는 다차원 구조를 가짐으로써 기존 탄소 소재들보다 분산이 잘되고 전해질과의 작용하는 비표면적이 넓다. 전극을 제작하여 Cyclic voltammetry(CV)와 galvano를 측정한 결과는 기존 탄소나노튜브보다 5배 정도의 정전용량(Capacitance)를 가졌다. 이 전극의 구조적 특성을 관찰하기 위해 SEM, TEM 등을 측정하였다.

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코발트망간 산화물 양전극과 활성탄 음전극으로 구성된 초고용량 커패시터 특성 (Supercapacitive Properties of a Hybrid Capacitor Consisting of Co-Mn Oxide Cathode and Activated Carbon Anode)

  • 김용일;윤재국;권재성;고장면
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권4호
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    • pp.440-443
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    • 2010
  • 양극인 Co-Mn oxide과 음극인 활성탄, 전해질인 6 M KOH 수용액으로 구성된 혼성 커패시터를 제조하여 cyclic voltammetry를 이용하여 전기화학적 특성을 조사하였다. 제조한 초고용량 커패시터는 0~1.4 V 전위영역에서 안정한 전위창을 나타내며, 주사속도 5 mV/s일 때 비용량 67.3 F/g, 에너지 밀도 18.3 Wh/kg, 출력 밀도는 237.7 kW/kg을 나타내었다.

자연방전을 고려한 개선된 슈퍼커패시터의 동특성 모델 개발 (Development of the Improved Dynamic Model of the Supercapacitor Considering Self-Discharge)

  • 김상현;이교범;최세완;최우진
    • 전력전자학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.188-196
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    • 2009
  • 슈퍼커패시터는 전력밀도가 높고 사이클 수명이 길며 깨끗한 특성으로 인해 신재생에너지원의 동특성 보상 및 배터리의 동작시간이나 수명연장을 목적으로 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 개선된 슈퍼커패시터의 동특성 모델을 전기화학적 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 이용하여 개발한다. 개발된 모델은 슈퍼커패시터의 정확한 동적 행동을 예측하거나 특정 충전상태(State-Of-Charge)에서의 정확한 정전용량 값을 계산하는데 사용될 수 있다. 주파수영역에서 개발된 모델은 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 위하여 시간영역으로 등가 변환된다. 시뮬레이션 결과는 실험 결과와 일치하였으며, 이를 통해 개발된 모델의 유용함과 정확성을 증명하였다.

Characterization of Electric Double-Layer Capacitor with 0.75M NaI and 0.5 M VOSO4 Electrolyte

  • Chun, Sang-Eun;Yoo, Seung Joon;Boettcher, Shannon W.
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제9권1호
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    • pp.20-27
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    • 2018
  • We describe a redox-enhanced electric double-layer capacitor (EDLC) that turns the electrolyte in a conventional EDLC into an integral, active component for charge storage-charge is stored both through faradaic reactions with soluble redox-active molecules in the electrolyte, and through the double-layer capacitance in a porous carbon electrode. The mixed-redox electrolyte, composed of vanadium and iodides, was employed to achieve high power density. The electrochemical reaction in a supercapacitor with vanadium and iodide was studied to estimate the charge capacity and energy density of the redox supercapacitor. A redox supercapacitor with a mixed electrolyte composed of 0.75 M NaI and 0.5 M $VOSO_4$ was fabricated and studied. When charged to a potential of 1 V, faradaic charging processes were observed, in addition to the capacitive processes that increased the energy storage capabilities of the supercapacitor. The redox supercapacitor achieved a specific capacity of 13.44 mAh/g and an energy density of 3.81 Wh/kg in a simple Swagelok cell. A control EDLC with 1 M $H_2SO_4$ yielded 7.43 mAh/g and 2.85 Wh/kg. However, the relatively fast self-discharge in the redox-EDLC may be due to the shuttling of the redox couple between the polarized carbon electrodes.

리튬이차전지와 슈퍼커패시터로 구성된 하이브리드 셀의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Hybrid Cell Consisting of Li Secondary Battery and Supercapacitor)

  • 김상길;길보민;황갑진;유철휘
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제30권1호
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    • pp.43-48
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    • 2019
  • This study investigates the electrochemical characteristics of the hybrid cell that combined the advantageous characteristics of Li secondary battery and supercapacitor, high energy density and high power density, respectively. Electrochemical behaviors of the hybrid cell was characterized by charge/discharge, cycle and impedance tests. The hybrid cell using Li secondary battery and supercapacitor had better discharge capacity and cycle performance than that of using Li secondary battery only. Proper design of such a hybrid cell system is expected to result in substantial benefits to the well being of the Li secondary battery. The hybrid cell involving Li secondary battery for high energy density and supercapacitor for high power density may be the possible solution for future energy storage system.

Synthesis of Activated Carbon from a Bio Waste (Flower of Shorea Robusta) Using Different Activating Agents and Its Application as Supercapacitor Electrode

  • Ghosh, Souvik;Samanta, Prakas;Murmu, Naresh Chandra;Kim, Nam Hoon;Kuila, Tapas
    • Composites Research
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    • 제35권1호
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    • pp.1-7
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    • 2022
  • The activated carbon is a very good choice for using as supercapacitor electrode materials. Herein, the flower of Shorea robusta, a bio-waste material was successfully used to synthesize the activated carbons for application as supercapacitor electrode materials. The activated carbon was synthesized through chemical activation process followed by thermal treatment at 700℃ in presence of N2 atmosphere using KOH, ZnCl2 and H3PO4 as the activating agents. The physicochemical analyses demonstrate that the obtained activated carbons are graphitic in nature and the degree of disorder of the graphitic carbons is changed with the activating agents. The activated carbon obtained from Shorea robusta flower (ACSF-K) electrode shows the specific capacitance of ~610 F g-1 at 2 A g-1 current density, which is higher than ACSF-Z (560 F g-1) and ACSF-H (470 F g-1) electrode material under the identical current density. The synthesized graphitic carbons also demonstrated good rate capability and high electrochemical stability as supercapacitor electrode.