• 한국재료학회지
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• 제31권5호
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• pp.264-271
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• 2021

Porous carbons have been widely used as electrode material for supercapacitors. However, commercial porous carbons, such as activated carbons, have low electrochemical performance. Nitrogen-doping is one of the most promising strategies to improve electrochemical performance of porous carbons. In this study, nitrogen self-doped porous carbon (NPC) is prepared from melamine foam by carbonization to improve the supercapacitive performance. The prepared NPC is characterized in terms of the chemical structures and elements, morphology, pore structures, and electrochemical performance. The results of the N₂ physisorption measurement, X-ray diffraction, and Raman analyses reveal that the prepared NPC has bimodal pore structures and pseudo-graphite structures with nitrogen functionality. The NPC-based electrode exhibits a gravimetric capacitance of 153 F g^-1 at 1 A g^-1, a rate capability of 73.2 % at 10 A g^-1, and an outstanding cycling ability of 97.85 % after 10,000 cycles at 10 A g^-1. Thus, the NPC prepared in this study can be applied as electrode material for high-performance supercapacitors.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권2호
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• pp.159-169
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• 2019

The activated carbon materials were prepared from waste biomass by ultrasonic assisted chemical activation method (UCA), ultrasonic assisted physical activation method (UPA) and Manganese nitrogen doped carbon (Mn/N-C). The XRD result shows the turbostatic (fully disordered) structure. The cyclic voltammetry test was done at 50 mV/s using 1M sodium sulfate and the values of specific capacitance were found to be 93, 100 and 115 F/g for UCA, UPA and Mn/N-C respectively. The power density values for the samples UCA, UPA and Mn/N-C were found to be 46.04, 87.97 and 131.42 W/kg respectively. The electrochemical impedance spectroscopy was done at low frequency between 1 to 10 kHz. The Nyquist plot gives the resistant characteristics of the materials due to diffusional resistance at the electrode-electrolyte interface. The Energy Dispersive X-Ray Spectroscopyanalysis (EDAX) analysis showed that the percentage doping of nitrogen and manganese were 3.53 wt% and 9.44 wt% respectively. It is observed from the experiment Mn/N-C doped carbon show good physical and electrochemical properties.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집 Vol.14 No.1
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• pp.581-584
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• 2001

For the first time, a totally solid state electric double layer capacitor has been fabricated using an alkaline polymer electrolyte and an activated carbon powder as electrode material. The polymer electrolyte serves both as separator as well as electrode binder. The capacitor has a three-layer structure; electrode-electrolyte-electrode. A cyclic voltammetry and constant current discharge have been used for the determination of the electro chemical performance of capacitors.

• 전기화학회지
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• 제17권4호
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• pp.237-244
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• 2014

We report novel and simple structure of supercapacitors fabricated by using flexible glass fibre separators as templates. This method does not require separate electrodes, binders and high pressure/temperature to build the supercapacitor unit cells as required by the conventional technology. The supercapacitors were fabricated by drop-casting solution mixtures of carbonaceous active materials/gel electrolytes onto two sides of glass fibre separators. Two carbonaceous materials (nanoscaled activated carbons, multi-walled carbon nanotubes) were investigated as electrode materials. The electrochemical measurements reveal that the separatorbased supercapacitors using ACs successfully demonstrated significant mass specific capacitance ($22.3F\;g^{-1}$) and energy density ($9.7Wh\;kg^{-1}$), indicating this method can be useful in fabricating flexible, wearable and stretchable energy storage devices in more straightforward and cost-effective way than current technology.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.410-415
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• 2013

폴리이미드(polyimide) 필름 위에 은(Ag) 나노 페이스트(paste)가 인쇄된 집전체 및 활성탄소(activated carbon)를 이용하여 제조한 페이스트와 5% potassium polyacrylate (PAAK) 겔(gel) 전해질을 이용하여 슈퍼캐패시터(supercapacitor) 반쪽전지(half cell)를 제작하였다. 집전체 및 전극은 스크린 인쇄를 이용하여 제작하였으며 인쇄된 집전체의 두께는 $7.3{\mu}m$이고 면저항은 $5{\sim}7m{\Omega}/square$이다. 전극 페이스트는 비표면적 $1,968m^2/g$인 활성탄소이고 도전재는 카본 블랙(carbon black)을 사용하였으며 바인더로는 poly (4-vinylphenol)를 7:1:3 비율로 혼합하고 2-(2-buthoxyethoxy) 에틸아세테이트(BCA)를 주 용매로 사용하여 제조하였다. 전기화학적 분석을 위해 순환-전압 전류법(cyclic voltammetry)을 이용하여 전기화학적 특성과 안정도를 평가하였으며 순환-전압전류법 측정을 위한 인가 전압의 범위는 -0.5 V~0.5 V이고 주사속도(scan rate)의 범위는 10~500 mV/s로 하였다. 제작된 슈퍼캐패시터 반쪽전지의 비축전 용량은 주사속도가 10 mV/s, 500 mV/s일 때 각각 44.04 F/g, 8.62 F/g이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.156.1-156.1
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• 2016

Nickel sulfide (NiS) is one of the most promising candidates as an electrode material for supercapacitors due to its good capacitive properties, high electrical conductivity and low cost. In addition to the development of the new electrode materials, nanostructuring the electrode surface is one of the main issues in enhancing the capacitive performance of the supercapacitors because the increased surface area can improve the charge transfer and energy storage processes occurring at the electrode surface. However, most nanofabrication techniques require complicated and delicate nanoprocesses, and hence are not suitable for practical use. In this work, we developed a simple method to fabricate nanostructured NiS electrodes by depositing NiS onto $TiO_2$ nanoparticles. First, $TiO_2$ nanoparticles were spin-coated on a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate, and then NiS layers were deposited onto the $TiO_2$ nanoparticles by consecutive dip-coatings in the solutions containing nickel and sulfur precursors. This nanostructured NiS electrode showed significantly improved capacitive properties compared to the electrode of NiS films deposited without $TiO_2$ nanoparticles. The asymmetric full-cell supercapacitor with this nanostructured NiS electrode and activated carbon electrode was also fabricated and investigated.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권3호
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• pp.152-156
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• 2011

A hybrid supercapacitor is fabricated using a composite material from $LiMn_2O_4$ (LMO) and activated carbon (AC) as the positive electrode and AC as the negative electrode to form the (LMO + AC)/AC system. Volume ratio (positive : negative) of electrodes is controlled to investigate of the power and energy balance. The (LMO + AC)/AC system shows better performances than the LMO/AC system. Especially, electrochemical impedance spectra, rate charge.discharge and cycle performance testing show that the (LMO + AC)/AC system have an outstanding electrochemical performance at volume ratios of (LMO + AC)/AC = 1 : 1.7 and 1 : 2. Electric double layer capacitor (EDLC) capacitance between AC of the positive electrode and AC of the negative electrode improves power density without loss of capacitance. Stable capacitance is achieved by lowering the positive electrode resistance and balancing the energy and power densities between the positive and negative electrodes by the addition of AC to the positive electrode at high current density.

• 공업화학
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• 제29권2호
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• pp.191-195
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• 2018

본 실험에서는 활성탄소섬유의 미세기공구조가 신경작용제 유사가스인 dimethyl methylphosphonate (DMMP) 감응 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 탄소섬유에 화학적 활성화법을 이용하여 기공구조를 부여하였고, 이를 이용하여 가스센서용 전극을 제조하였다. N형 반도체인 polyacrylonitrile (PAN)계 활성탄소섬유 기반 전극은 환원성 가스인 DMMP로부터 전자를 받아 정공의 밀도 감소로 인하여 전기저항이 감소하게 되었다. DMMP 가스센서의 민감도는 미세기공 부피가 증가함에 따라 1.7%에서 5.1%까지 증가하였다. 이는 분자 크기가 0.57 nm인 DMMP를 흡착하기에 적합한 미세기공이 형성됨에 따라, DMMP와 활성탄소섬유간의 전자 이동이 용이해졌기 때문이라 사료된다. 결론적으로, 높은 감도의 DMMP 가스센서를 제조하기 위해서는 적절한 기공구조 조절이 중요한 역할을 한다고 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.293-298
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• 2016

6M의 KOH 수계 전해액에 potassium polyacrylate (PAAK)가 3 wt.% 포함된 하이드로겔 전해질을 제조하고, 이에 친수성 실리카 OX50을 1 wt.% 포함시킨 하이드로겔 전해질을 함께 제조하고, 이를 Scimat 분리막에 코팅 및 건조하여 활성탄 수퍼커패시터의 자기지지체 전해질/분리막으로 사용하여 그 실리카 첨가효과를 조사하였다. 실리카 입자는 다공성 분리막 지지체의 표면기공에 균일하게 분포하여 하이드로겔의 이온전도도와 전기화학적 안정성을 향상시켰으며 이에 따라 고속스캔 조건에서도 활성탄 수퍼커패시터의 비축전용량이 비교적 높게 유지되었는데, 이는 실리카가 포함된 하이드로겔 전해질이 활성탄 전극과 분리막 사이에서의 계면저항이 감소하기 때문이다.

• 공업화학
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• 제10권6호
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• pp.814-821
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• 1999

고비표면적의 활성탄소섬유(ACF: activated carbon fiber)를 분극성 전극으로 이용한 전기이중층 캐패시터(electric double layer capacitor)의 단위 cell test를 통하여, ACF의 비표면적, 세공의 크기 및 전기전도도가 캐패시터의 비축전용량에 커다란 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었고, 전해질은 $H^+$ 이온을 함유한 $H_2SO_4$이 가장 좋은 축전용량을 나타내었으나, 집전체 부식 등의 문제로 인하여, 실용화에 있어서는 우수한 충방전 거동을 나타낸 KOH계 전해질이 적당한 것으로 확인되었다. 분극성 전극으로 사용되는 ACF를 탄화 또는 후활성화 등이 후처리를 통하여 비축전용량을 급격히 증가시킬수 있었고, 3만회까지의 연속 충방전 실험에서 전기이중층 캐패시터는 2차전지에서는 찾아 볼 수 없는 매우 높은 충방전 효율과 긴 사용수명을 가지는 것을 확인할 수 있었다.