지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최헌진
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수27
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
하이브리드 커패시터(hybrid capacitor)는 고출력 및 장수명 특성을 가진 전기 이중충 커패시터 (EDLC, Electrochemical Double Layer Capacitor)와 유사커패시터 및 배터리의 고에너지 밀도 장점을 융합한 에너지 저장 소자이다. 대표적인 하이브리드 커패시터인 리튬이온 커패시터 (LIC, Lithium Ion Capacitor)는 고 에너지밀도의 리튬 이온 전지 (LIB, Lithium-Ion Battery)와 고출력 특징인 전기 이중층 커패시터의 특징을 모두 가지고 있다.
최근 금속 이온과 유기물 연결체로 만들어진 금속 유기 구조체 (MOF, Metal Organic Frameworks)를 에너지 저장 장치의 소재로써 활용하는 연구가 이뤄지고 있다. 금속 유기 구조체는 높은 비표면적을 가지며 종류에 따라 다양한 형태로 합성할 수 있다는 장점이 있어 슈퍼커패시터, 리튬이온 전지와 같은 에너지 저장 장치의 소재로써 활용되고 있다.
Ni3(HITP)2 [Ni3(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)2]는 전도성이 높은 Ni ion을 활용해 제작한 2차원 금속 유기 구조체로써 높은 비표면적, 균일한 기공 분포 그리고 높은 전도성을 가진다는 장점이 있다.
본 연구에서는 이러한 Ni3(HITP)2를 리튬 이온 커패시터의 음극 소재로써 활용하고 전기화학적 분석을 통해 리튬이온 커패시터에 적용할 수 있는지 확인하고자 하였으며, 반쪽 전지(half-cell) 충·방전 실험과 순환전압전류법(CV, Cyclic Voltammetry)을 통하여 음극으로 활용할 Ni3(HITP)2 전극 특성을 분석하고자 하였다. 1M LiPF6 (EC : DMC = 1: 1) 전해액에서 0.1 C-rate 기준 746 mA h g-1이라는 높은 초기 비용량과 98.1%의 쿨룽 효율을 나타냈다. Ni3(HITP)2 전극 특성을 분석한 뒤 양극은 활성탄인 YP-50F, 음극에는 Ni3(HITP)2 그리고 전해질로는 1M LiPF6 (EC : DMC = 1 : 1)를 사용하여 리튬 이온 커패시터를 구성하였다. 단위 전지를 구성하기 전, 리튬 전처리(pre-doping) 과정을 통해 미리 리튬 이온을 음극에 도핑 하였다. 또한 리튬 이온 커패시터의 특성상, 음극과 양극 간의 균형을 맞추는 것이 셀의 성능에 큰 영향을 주므로 다양한 무게비에 따른 셀의 전기화학적 성능을 파악함으로써 최적화된 무게비를 확인하고자 하였다. 최적화된 리튬 이온 커패시터의 경우, 88 Wh kg-1 (@ 60W kg-1)와 21.8 Wh kg-1 (@ 4900 W kg-1)의 높은 성능을 나타냈으며, 충방전 사이클 수명 측정 결과, 0.2 A g-1에서 1000회 충방전 시험 후에도 초기 용량 대비 약 104%의 높은 용량 유지율과 2 A g-1, 10000회 충방전 시험에선 약 75%의 용량 유지율을 보였다. 이를 통해 Ni3(HITP)2가 차세대 에너지 저장 장치의 소재로써 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
최근 금속 이온과 유기물 연결체로 만들어진 금속 유기 구조체 (MOF, Metal Organic Frameworks)를 에너지 저장 장치의 소재로써 활용하는 연구가 이뤄지고 있다. 금속 유기 구조체는 높은 비표면적을 가지며 종류에 따라 다양한 형태로 합성할 수 있다는 장점이 있어 슈퍼커패시터, 리튬이온 전지와 같은 에너지 저장 장치의 소재로써 활용되고 있다.
Ni3(HITP)2 [Ni3(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)2]는 전도성이 높은 Ni ion을 활용해 제작한 2차원 금속 유기 구조체로써 높은 비표면적, 균일한 기공 분포 그리고 높은 전도성을 가진다는 장점이 있다.
본 연구에서는 이러한 Ni3(HITP)2를 리튬 이온 커패시터의 음극 소재로써 활용하고 전기화학적 분석을 통해 리튬이온 커패시터에 적용할 수 있는지 확인하고자 하였으며, 반쪽 전지(half-cell) 충·방전 실험과 순환전압전류법(CV, Cyclic Voltammetry)을 통하여 음극으로 활용할 Ni3(HITP)2 전극 특성을 분석하고자 하였다. 1M LiPF6 (EC : DMC = 1: 1) 전해액에서 0.1 C-rate 기준 746 mA h g-1이라는 높은 초기 비용량과 98.1%의 쿨룽 효율을 나타냈다. Ni3(HITP)2 전극 특성을 분석한 뒤 양극은 활성탄인 YP-50F, 음극에는 Ni3(HITP)2 그리고 전해질로는 1M LiPF6 (EC : DMC = 1 : 1)를 사용하여 리튬 이온 커패시터를 구성하였다. 단위 전지를 구성하기 전, 리튬 전처리(pre-doping) 과정을 통해 미리 리튬 이온을 음극에 도핑 하였다. 또한 리튬 이온 커패시터의 특성상, 음극과 양극 간의 균형을 맞추는 것이 셀의 성능에 큰 영향을 주므로 다양한 무게비에 따른 셀의 전기화학적 성능을 파악함으로써 최적화된 무게비를 확인하고자 하였다. 최적화된 리튬 이온 커패시터의 경우, 88 Wh kg-1 (@ 60W kg-1)와 21.8 Wh kg-1 (@ 4900 W kg-1)의 높은 성능을 나타냈으며, 충방전 사이클 수명 측정 결과, 0.2 A g-1에서 1000회 충방전 시험 후에도 초기 용량 대비 약 104%의 높은 용량 유지율과 2 A g-1, 10000회 충방전 시험에선 약 75%의 용량 유지율을 보였다. 이를 통해 Ni3(HITP)2가 차세대 에너지 저장 장치의 소재로써 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
목차
등록된 정보가 없습니다.
최근 본 자료
댓글(0)
0