탄소섬유 기반 underlayer 집전체 적용 EDLC의 계면저항 및 장기신뢰성 향상 연구 :A study on enhanced long-term stability and interface resistance component of EDLC by carbon fiber-coated underlayer current collector

백종규

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 백종규 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수: 박용호

발행연도: 2023

저작권: 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

초록· 키워드

슈퍼커패시터 중 산업적으로 가장 많이 활용되고 있는 전기이중층 커패시터 (Electric double layer capacitor, EDLC)는 리튬 이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB) 대비 높은 출력 특성과 장기신뢰성을 가지는 에너지 저장 디바이스이다. 이러한 특성으로 인하여 가전·정보통신기기의 memory back-up 기능, 수송·기계 분야에서의 재생에너지/power assist, voltage sag 및 신재생 에너지원의 불안정 출력 변동을 완화할 수 있는 전력 계통 안정화 분야 등으로 응용 분야가 점차 확대되어 가고 있다. EDLC의 경우 다공성 활성탄소 전극이 symmetric 하게 셀이 구성되어 있으며, 계면저항 특성과 장기신뢰성을 향상 시키는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있는데, 에칭 알루미늄 집전체를 사용하기 때문에 etching 공정 및 대기 노출 시 집전체 표면에 산화 피막이 형성되어 충방전 과정에서 redox 반응을 수반한 열화 반응이 발생할 수 있다. 이러한 열화 반응은 전극과 집전체의 contact resistance를 증가시킬 뿐만 아니라 hydrogen gas를 발생시켜 셀 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
본 연구에서는 에칭 알루미늄 집전체의 표면에 형성시킨 carbon fiber layer가 전기이중층 커패시터용 활성탄 전극의 전기화학적 특성들에 미치는 영향을 조사하였다. Carbon fiber layer의 구조 평가는 particle size analysis, field-emission SEM 및 nitrogen adsorption/desorption isotherm analyzer를 이용하였다. Carbon fiber layer를 사용하는 활성탄 전극의 전기적 및 전기화학적 특성들은 각각 electrode resistance meter 및 charge-discharge tester를 이용하여 평가하였다.
Carbon fiber의 균일한 표면 코팅을 위하여 planetary mill process를 적용하여 입도를 조절하였으며, 이를 바인더에 분산하여 carbon paste를 제조한 후 에칭 알루미늄 집전체 표면에 코팅하여 carbon under layer를 형성한 뒤 활성탄소 슬러리를 코팅하여 전극을 형성하였다. 탄소전도층의 형성으로 인해 전극의 접착 강도, 전기전도도 증가하여 계면저항 및 출력 특성을 개선 시켰다. 그리고 underlayer를 통해 집전체와 전해액의 직접적인 접촉을 피해 전해액 분해로 생성된 hydrogen gas를 줄이고 알루미늄 집전체의 부식을 억제하여 열화 사이클 특성 또한 개선시켰다. 또한, carbon fiber layer 위에 형성되는 활성탄 전극의 내부저항은 감소하였고 3.3V floating test에서 활성탄 전극의 열화는 억제되었다. 이는 carbon fiber layer에 의한 선 접촉이 전극과 에칭 알루미늄 사이의 접촉저항을 감소시키고, 동시에 음극 에칭 알루미늄의 표면을 보호하여 Al-F 화합물 형성을 억제시키기 때문으로 추정할 수 있었다.

#EDLC #carbon fiber #underlayer 집전체 #계면저항 #장기신뢰성

Ⅰ. 서 론 1
1. 연구 배경 1
2. 전기이중층 커패시터의 열화 특성 8
3. 열화 특성 개선 방안 11
4. 연구 목적 12
Ⅱ. 실 험 15
1. Carbon fiber and paste 제조 및 코팅 15
2. 전기이중층 커패시터 제조 16
3. 전기이중층 커패시터의 전기화학 특성 평가 및 구조 분석 17
Ⅲ. 결과 및 고찰 18
1. 탄소섬유 기반 underlayer 분석 18
2. Underlayer 집전체 적용 전기이중층 커패시터의 전기화학 특성 평가 35
3. 전기화학 특성 평가 후 활성탄 전극 및 집전체 분석 50
Ⅳ. 결 론 62
참고문헌 64

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)