[학위논문]Supercapacitor용 니켈산화물 전극의 제조 및 전기화학적 산화/환원 반응기구에 관한 연구 (A) Study on the Preparation and the Electrochemical Redox Reaction of Nickel Oxide for Supercapacitor Application원문보기
Electrochemical Capacitor(EC)는 기존의 dielectric capacitor 및 전해 capacitor에 비해서는에너지 밀도가, 이차전지에 비해서는 상대적으로 월등한 출력밀도를 갖고있어 다량의 에너지를 신속하게 저장·공급 할 수 있는 신개념의 ...
Electrochemical Capacitor(EC)는 기존의 dielectric capacitor 및 전해 capacitor에 비해서는에너지 밀도가, 이차전지에 비해서는 상대적으로 월등한 출력밀도를 갖고있어 다량의 에너지를 신속하게 저장·공급 할 수 있는 신개념의 에너지 저장 동력원(power source)으로서 최근 들어 이에 대해 많은 관심이 집중되고 있으며, 그 특성상 짧은 시간 내에 많은 양의 전류를 필요로 하는 peak-power source, load leveling 및 hybrid electric vehicle 등에 효과적으로 응용될 수 있다. EC는 크게 전해질 계면에서의 double layer charging 현상을 이용한 EDLC(Electrochemical double layer capacitor)와 전극/전해질 계면에서의 fast surface redox process에 의하여 EDLC에 비해 고축전용량을 나타내는 pseudocapacitor( i.e. supercapacitor )로 나눌 수 있다. 현재 EDLC용 전극소재로는 그 표면적을 매우 크게한 activated carbon계가 사용되고 있으며, supercapacitor용 전극소재로는 전이금속 산화물계 및 전도성 고분자 등이 대두되고 있다. 그 중 RuO2, IrO2 등은 supercapacitor용 전극소재로 매우 우수한 성능을 나타내지만 전극소재 자체의 고가격으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있어 이를 대체할 전극소재의 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고가의 RuO2 및 IrO2를 대체할 supercapacitor용 전극소재로서 NiO를 전기화학적인 route에 의해 제조하여 그 응용 가능성에 대해 조사해 보고자 하였으며 그 전기화학적인 반응특성에 대해서도 조사하고자 하였다. 본 연구에서는 Ni(NO3)2 수용액상에서 전기화학적인 방법에 의해 얻어진 Ni(OH)2의 열처리를 통하여 니켈산화물 전극을 제조하였으며 SEM, XRD, TG-DTA 등의 분석장비를 사용하여 제조된 니켈산화물 전극의 물성을 평가하
Electrochemical Capacitor(EC)는 기존의 dielectric capacitor 및 전해 capacitor에 비해서는에너지 밀도가, 이차전지에 비해서는 상대적으로 월등한 출력밀도를 갖고있어 다량의 에너지를 신속하게 저장·공급 할 수 있는 신개념의 에너지 저장 동력원(power source)으로서 최근 들어 이에 대해 많은 관심이 집중되고 있으며, 그 특성상 짧은 시간 내에 많은 양의 전류를 필요로 하는 peak-power source, load leveling 및 hybrid electric vehicle 등에 효과적으로 응용될 수 있다. EC는 크게 전해질 계면에서의 double layer charging 현상을 이용한 EDLC(Electrochemical double layer capacitor)와 전극/전해질 계면에서의 fast surface redox process에 의하여 EDLC에 비해 고축전용량을 나타내는 pseudocapacitor( i.e. supercapacitor )로 나눌 수 있다. 현재 EDLC용 전극소재로는 그 표면적을 매우 크게한 activated carbon계가 사용되고 있으며, supercapacitor용 전극소재로는 전이금속 산화물계 및 전도성 고분자 등이 대두되고 있다. 그 중 RuO2, IrO2 등은 supercapacitor용 전극소재로 매우 우수한 성능을 나타내지만 전극소재 자체의 고가격으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있어 이를 대체할 전극소재의 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고가의 RuO2 및 IrO2를 대체할 supercapacitor용 전극소재로서 NiO를 전기화학적인 route에 의해 제조하여 그 응용 가능성에 대해 조사해 보고자 하였으며 그 전기화학적인 반응특성에 대해서도 조사하고자 하였다. 본 연구에서는 Ni(NO3)2 수용액상에서 전기화학적인 방법에 의해 얻어진 Ni(OH)2의 열처리를 통하여 니켈산화물 전극을 제조하였으며 SEM, XRD, TG-DTA 등의 분석장비를 사용하여 제조된 니켈산화물 전극의 물성을 평가하
With their unique characteristics in power output, electrochemical capacitors have aroused a broad interest as power sources in digital potable electronic devices, load leveling device and especially, in electric vehicles. Electrochemical capacitors having large capacitance(C) per gram of active ...
With their unique characteristics in power output, electrochemical capacitors have aroused a broad interest as power sources in digital potable electronic devices, load leveling device and especially, in electric vehicles. Electrochemical capacitors having large capacitance(C) per gram of active material have been developed and are of two types : (a) the so-called 'double layer capacitor' based on the double-layer capacitance of the particle/solution interface at high-area carbon materials, and (b) so-called 'supercapacitor' based on faradaic pseudocapacitnace of reversible surface oxidation/ reduction in microporous transition metal oxides. Presently, carbon-based double layer capacitors are the only commercialized systems which have been marketed to date. However, they suffer from having a low power output resulting from their high internal resistance. On the other hand, ruthenium oxide and iridium oxide systems provides attractive power output, but their extremely high cost prohibits commercialization. Thus a new material which provides superior properties at low cost would be extremelyattractive. In this work, we report a relatively inexpensive and highly controllable method for making a porous nickel oxide capacitor using an electrochemical precipitation of nickel hydroxide films followed by heat treatment. There was no significant change in the surface morphology of the nickel oxide film by heat treatment, thus we could control the surface morphology of the nickel oxide film by controlling applied current density and bath chemistry. We can obtain a fundamentally new structure with significantly less capacity than fresh film is formed when the nickel hydroxide film is heated to over 300℃. The nickel oxide films heated to over 300℃ show the capacitive behavior in 1M KOH solution. The differential specific capacitance of the porous nickel oxide film heat treated to 300℃ at 250mVSCE was about over 170F/g in a ha
With their unique characteristics in power output, electrochemical capacitors have aroused a broad interest as power sources in digital potable electronic devices, load leveling device and especially, in electric vehicles. Electrochemical capacitors having large capacitance(C) per gram of active material have been developed and are of two types : (a) the so-called 'double layer capacitor' based on the double-layer capacitance of the particle/solution interface at high-area carbon materials, and (b) so-called 'supercapacitor' based on faradaic pseudocapacitnace of reversible surface oxidation/ reduction in microporous transition metal oxides. Presently, carbon-based double layer capacitors are the only commercialized systems which have been marketed to date. However, they suffer from having a low power output resulting from their high internal resistance. On the other hand, ruthenium oxide and iridium oxide systems provides attractive power output, but their extremely high cost prohibits commercialization. Thus a new material which provides superior properties at low cost would be extremelyattractive. In this work, we report a relatively inexpensive and highly controllable method for making a porous nickel oxide capacitor using an electrochemical precipitation of nickel hydroxide films followed by heat treatment. There was no significant change in the surface morphology of the nickel oxide film by heat treatment, thus we could control the surface morphology of the nickel oxide film by controlling applied current density and bath chemistry. We can obtain a fundamentally new structure with significantly less capacity than fresh film is formed when the nickel hydroxide film is heated to over 300℃. The nickel oxide films heated to over 300℃ show the capacitive behavior in 1M KOH solution. The differential specific capacitance of the porous nickel oxide film heat treated to 300℃ at 250mVSCE was about over 170F/g in a ha
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