현재 상용화되고 있는 배터리에 비해 커패시터는 출력 밀도는 높으나 에너지 밀도가 낮은 단점을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 만들어진 슈퍼커패시터의 종류 중 하나인 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor, EDLC)는 높은 출력 밀도와 개선된 에너지 밀도의 특성을 가지며 경제성과 높은 효율의 장점을 가지고 있다. 최근에는 UPS(Uninterruptible power source), ...
현재 상용화되고 있는 배터리에 비해 커패시터는 출력 밀도는 높으나 에너지 밀도가 낮은 단점을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 만들어진 슈퍼커패시터의 종류 중 하나인 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor, EDLC)는 높은 출력 밀도와 개선된 에너지 밀도의 특성을 가지며 경제성과 높은 효율의 장점을 가지고 있다. 최근에는 UPS(Uninterruptible power source), EV(Electrical vehicle), HEV(Hybrid electrical vehicle), 풍력, 수력 및 태양광 등의 신재생 에너지 저장 시스템 등에 적용되기 위한 연구가 진행 중에 있다. 그 중에서도 전기자동차에 적용되기 위해서는 높은 출력과 충분한 에너지 밀도, 그리고 고온과 저온의 범위에서도 안정성과 용량 유지율을 갖추어야 한다. 이를 위하여 고온과 저온 조건에서도 안정적인 전기적 특성을 갖는 것이 중요하다. 본 연구에서는 고온 및 저온 조건에서 안정적인 전기적 특성을 갖는 전기이중층 커패시터 전해질 첨가제 특성 연구를 진행하였다. 1 M TEA-BF4/ACN, 1 M SBP-BF4/ACN 두 전해질로 2032 coin cell을 제작하여 더 우수한 고온 특성을 갖는 전해질로 1 M SBP-BF4을 선정하였으며 선정된 1 M SBP-BF4/ACN에 첨가제 tris(trimethylsilyl) phosphite(TMSP)와 vinylene carbonate(VC)를 첨가하여 각 첨가제의 고온, 저온 전기화학적 특성을 비교하였다. Cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), galvanostatic charge/discharge를 통해 전기화학적 평가 진행 후 전극 표면을 scanning electron microscope(SEM)을 이용하여 분석하였다. 전해질에 첨가한 첨가제 중 TMSP 1%가 25℃에서 1 M SBP-BF4/ACN 대비 85℃에서 7.6%의 용량 증가를 보였으며. 0.3 A/g에서 큰 IR drop으로 인해 충·방전이 불가능했던 기존 전해질에 비해 충·방전이 전류값 0.7 A/g까지 가능하였다. Cycle performance에서도 기존 전해질이 10 cycle에서 이미 1 F/g 이하의 용량이었던 것에 비하여 310 cycle까지 용량을 유지하였다. Cycle performance 실험 후 전극 표면을 SEM image로 촬영한 결과 기본 전해질에 비해 첨가제 전해질의 경우 활성탄의 구조가 유지되고 있음을 확인하였다. 저온에서는 1 M SBP-BF4/ACN가 0.3 A/g 전류밀도에서 17.10 F/g으로 가장 높은 비용량을 나타냈으며 TMSP, VC 1％ 첨가제 전해질은 1 M SBP-BF4/ACN에 비해 11.1%의 용량 감소를 보이며 첨가제 전해질 중 가장 좋은 저온 특성을 나타내었다.
현재 상용화되고 있는 배터리에 비해 커패시터는 출력 밀도는 높으나 에너지 밀도가 낮은 단점을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 만들어진 슈퍼커패시터의 종류 중 하나인 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor, EDLC)는 높은 출력 밀도와 개선된 에너지 밀도의 특성을 가지며 경제성과 높은 효율의 장점을 가지고 있다. 최근에는 UPS(Uninterruptible power source), EV(Electrical vehicle), HEV(Hybrid electrical vehicle), 풍력, 수력 및 태양광 등의 신재생 에너지 저장 시스템 등에 적용되기 위한 연구가 진행 중에 있다. 그 중에서도 전기자동차에 적용되기 위해서는 높은 출력과 충분한 에너지 밀도, 그리고 고온과 저온의 범위에서도 안정성과 용량 유지율을 갖추어야 한다. 이를 위하여 고온과 저온 조건에서도 안정적인 전기적 특성을 갖는 것이 중요하다. 본 연구에서는 고온 및 저온 조건에서 안정적인 전기적 특성을 갖는 전기이중층 커패시터 전해질 첨가제 특성 연구를 진행하였다. 1 M TEA-BF4/ACN, 1 M SBP-BF4/ACN 두 전해질로 2032 coin cell을 제작하여 더 우수한 고온 특성을 갖는 전해질로 1 M SBP-BF4을 선정하였으며 선정된 1 M SBP-BF4/ACN에 첨가제 tris(trimethylsilyl) phosphite(TMSP)와 vinylene carbonate(VC)를 첨가하여 각 첨가제의 고온, 저온 전기화학적 특성을 비교하였다. Cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), galvanostatic charge/discharge를 통해 전기화학적 평가 진행 후 전극 표면을 scanning electron microscope(SEM)을 이용하여 분석하였다. 전해질에 첨가한 첨가제 중 TMSP 1%가 25℃에서 1 M SBP-BF4/ACN 대비 85℃에서 7.6%의 용량 증가를 보였으며. 0.3 A/g에서 큰 IR drop으로 인해 충·방전이 불가능했던 기존 전해질에 비해 충·방전이 전류값 0.7 A/g까지 가능하였다. Cycle performance에서도 기존 전해질이 10 cycle에서 이미 1 F/g 이하의 용량이었던 것에 비하여 310 cycle까지 용량을 유지하였다. Cycle performance 실험 후 전극 표면을 SEM image로 촬영한 결과 기본 전해질에 비해 첨가제 전해질의 경우 활성탄의 구조가 유지되고 있음을 확인하였다. 저온에서는 1 M SBP-BF4/ACN가 0.3 A/g 전류밀도에서 17.10 F/g으로 가장 높은 비용량을 나타냈으며 TMSP, VC 1％ 첨가제 전해질은 1 M SBP-BF4/ACN에 비해 11.1%의 용량 감소를 보이며 첨가제 전해질 중 가장 좋은 저온 특성을 나타내었다.
In this study, electrochemical characteristics of EDLC(electric double layer capacitance) according to additives was analyzed at high temperature(85℃) and low temperature(-20℃) As basic electrolytes, 1 M TEA-BF4/ACN and 1 M SBP-BF4/ACN were prepared and 1 M SBP-BF4 was mixed with the additives o...
In this study, electrochemical characteristics of EDLC(electric double layer capacitance) according to additives was analyzed at high temperature(85℃) and low temperature(-20℃) As basic electrolytes, 1 M TEA-BF4/ACN and 1 M SBP-BF4/ACN were prepared and 1 M SBP-BF4 was mixed with the additives of TMSP 1%, VC 1%, and TMSP 1%+VC 1%. Activated carbon, Super-P and PTFE were mixed in proportion to 90 : 5 : 5 to prepare electrodes. then 2032 coin cell was assembled with TF-4032 seperator, electrode and electrolyte in a glove box of 99% Ar condition. Capacitance and stability of EDLC coin cells were evaluated by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), galvanostatic charge / discharge and cycle performance at low temperature -20℃ and high temperature 85℃. 1 M SBP-BF4/ACN+ 1% TMSP electrolyte for improving performance of the EDLC at high temperature showed the best electrochemical characteristics. At 25℃, specific capacitance was increased by 9.8% compared to basic electrolyte and increased by 7.6% at 85℃. In addition, the 1 M SBP-BF4 / ACN electrolyte at 85°C could not be discharged due to the high IR drop at a current density of 0.3 A/g or more, but the additive-electrolyte could be discharged up to 0.7 A/g. In the cycle performance, the specific capacitance of 1 M SBP-BF4/ACN+ 1% TMSP was maintained up to 310 cycles compared with basic electrolyte less than 1 F/g already in 10 cycles. At low temperature, all electrolytes maintained a constant specific capacitance up to 1000 cycles for cycle performance. The TMSP 1% additive with good high-temperature properties showed a 20.5% decrease in specific capacitance compared to -20°C 1 M SBP-BF4 /ACN electrolyte. The additive TMSP 1% + VC 1% showed the best specific capacitance decreased with 11.1% among addictive. SEM image shows that the degradation between the electrode and electrolyte interface and the pore destruction of the activated carbon proceed when the electric double layer capacitor is charged and discharged at high temperature.
In this study, electrochemical characteristics of EDLC(electric double layer capacitance) according to additives was analyzed at high temperature(85℃) and low temperature(-20℃) As basic electrolytes, 1 M TEA-BF4/ACN and 1 M SBP-BF4/ACN were prepared and 1 M SBP-BF4 was mixed with the additives of TMSP 1%, VC 1%, and TMSP 1%+VC 1%. Activated carbon, Super-P and PTFE were mixed in proportion to 90 : 5 : 5 to prepare electrodes. then 2032 coin cell was assembled with TF-4032 seperator, electrode and electrolyte in a glove box of 99% Ar condition. Capacitance and stability of EDLC coin cells were evaluated by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), galvanostatic charge / discharge and cycle performance at low temperature -20℃ and high temperature 85℃. 1 M SBP-BF4/ACN+ 1% TMSP electrolyte for improving performance of the EDLC at high temperature showed the best electrochemical characteristics. At 25℃, specific capacitance was increased by 9.8% compared to basic electrolyte and increased by 7.6% at 85℃. In addition, the 1 M SBP-BF4 / ACN electrolyte at 85°C could not be discharged due to the high IR drop at a current density of 0.3 A/g or more, but the additive-electrolyte could be discharged up to 0.7 A/g. In the cycle performance, the specific capacitance of 1 M SBP-BF4/ACN+ 1% TMSP was maintained up to 310 cycles compared with basic electrolyte less than 1 F/g already in 10 cycles. At low temperature, all electrolytes maintained a constant specific capacitance up to 1000 cycles for cycle performance. The TMSP 1% additive with good high-temperature properties showed a 20.5% decrease in specific capacitance compared to -20°C 1 M SBP-BF4 /ACN electrolyte. The additive TMSP 1% + VC 1% showed the best specific capacitance decreased with 11.1% among addictive. SEM image shows that the degradation between the electrode and electrolyte interface and the pore destruction of the activated carbon proceed when the electric double layer capacitor is charged and discharged at high temperature.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.