[논문]하이브리드형 슈퍼커패시터의 실험적 특성 규명

정규원; 신재열

doi:10.7735/ksmte.2016.25.4.307

하이브리드형 슈퍼커패시터의 실험적 특성 규명
Experimental Characteristics Examination of a Hybrid-Type Supercapacitor 원문보기

한국생산제조학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.25 no.4, 2016년, pp.307 - 311

정규원 (School of Mech. Eng., Chungbuk National Univ.) , 신재열 (Pureechem R&D Center)

Abstract ▼ AI-Helper

Several types of supercapacitors have been developed for energy storage systems. Among them, the hybrid type has advantages such as a large capacitance per weight compared with the electric double-layer capacitator type. In this study, constant current charging and discharging tests were conducted for recently developed hybrid-type supercapacitors. Based on the experimental results, the capacitance and equivalent series resistance were obtained. The capacitance was larger than the designed capacitance at a low current but became small at a high current. In addition, the capacitance depended on the cell voltage. These results can be used to design an energy storage system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 최근에 개발된 1840 사이즈 3 V 140F 하이브리드 타입의 슈퍼커패시터의 특성을 실험적으로 규명하였다. 이를 위하여 충방전 실험을 하였으며, 이 결과를 바탕으로 등가직렬저항과 용량을 구하였다.

제안 방법

개발된 하이브리드 슈퍼커패시터의 특성을 측정하기 위하여 충방전 실험을 수행하였다. 이 실험에는 국내의 (주)피앤이솔루션에서 제작된 충방전 시험기로서 10A, 0-5V까지 시험이 가능한 모델인 PEBC1005를 사용하였다.

대상 데이터

이는 중대형전지의 장기특성 시험이 가능한 충방전기로서 CV (Constant Voltage), CC (Constant Current) 등 다양한 시험이 가능한 것이다. 이 시험기에 제작된 10개 하이브리드슈퍼커패시터를 연결하고 일정한 충방전 전류를 인가하여 전압의 변화를 측정하였다.

성능/효과

또한 설계 용량보다 큰 용량을 갖고 있으나 이는 충전전류에 따라 달라짐을 알 수 있었으며, 셀의 전압에 따라 용량이 달라짐을 알 수 있었다. 따라서 슈퍼커패시터를 적용하여 시스템을 설계할 경우에는 셀의 전압에 매우 유의해야함을 알 수 있었다.
실험에 사용한 하이브리드 타입 슈퍼커패시터는 이차전지보다는 작은 등가직렬저항을 갖고 있음을 알 수 있었다. 또한 설계 용량보다 큰 용량을 갖고 있으나 이는 충전전류에 따라 달라짐을 알 수 있었으며, 셀의 전압에 따라 용량이 달라짐을 알 수 있었다. 따라서 슈퍼커패시터를 적용하여 시스템을 설계할 경우에는 셀의 전압에 매우 유의해야함을 알 수 있었다.
이를 위하여 충방전 실험을 하였으며, 이 결과를 바탕으로 등가직렬저항과 용량을 구하였다. 실험에 사용한 하이브리드 타입 슈퍼커패시터는 이차전지보다는 작은 등가직렬저항을 갖고 있음을 알 수 있었다. 또한 설계 용량보다 큰 용량을 갖고 있으나 이는 충전전류에 따라 달라짐을 알 수 있었으며, 셀의 전압에 따라 용량이 달라짐을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	에너지 저장장치는 어떻게 구성되는가?	그러나 신재생에너지는 발전량이 일정하지 않고 변동이 크므로 전력 생산량이 많을 때에 생산된 전력을 저장하고 그 반대의 경우에는 전력을 방출하는 에너지 저장장치를 사용하여야 한다. 이러한 에너지 저장장치는 전기에너지를 저장할 수 있는 전지와 전력을 관리하는 회로로 구성되어 있다[1-4].
	충방전이 가능한 이차전지가 가지는 문제점은 무엇인가?	이러한 전지들은 충전 용량이 매우 크며 다양한 형태로 상용화 되어 있다. 그러나 충전 또는 방전에 걸리는 시간이 다소 길어서 사용하는 데 많은 불편함이 있다. 또한 전류 수요가 급격히 증가하는 경우에 방전이 느리기 때문에 전압이 감소하며 부하에 충분한 전력을 공급할 수 없다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 충방전 시간을 단축시키고자 많은 연구가 진행되고 있다.
	커패시터의 장점은 무엇인가?	이러한 문제를 갖고 있는 이차전지를 대신할 수 있는 것으로 커패시터를 들 수 있다. 커패시터는 전지와 달리 산화 환원반응이 없으므로 충방전 시간이 짧다. 그동안 소용량의 커패시터는 신호처리 소자로서 사용되어 미적분 회로를 구성하거나, 노이즈를 제거하는 필터 회로에 많이 사용되었다.

참고문헌 (15)

Park, S., Jeong, K., 2015, Vehicle Voltage Stabilizing Module using Supercapacitors, J. of Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, 24:1 124-129.

원문보기 상세보기
Park, K., Ji, H., Bae, J., 2006, Study of Operation Strategy for Hybrid PEM Fuel Cell and Supercapacitor, Trans. of the KSME B, 30:8 756-763.

원문보기 상세보기
Zheng, T., Piao, S., Kwon, D., Qiu, W., Kim, H., 2016, Design and Implementation of a Bidirectional Power Supply Charger Using Super Capacitors and Solar Panel for Robot Cleaner Applications, The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, 65:1 97-102.

원문보기 상세보기
Halper, M. S., Ellenbogen, J. C., 2006, Supercapacitors: A Brief Overview, MITRE, McLean, Virginia.
Vangari, M., Pryor, T., Jiang, L., 2013, Supercapacitors: Review of Materials and Fabrication Methods, J. of Energy engineering, 139:2 72-79.

상세보기
Chu, A., Braatz, P., 2002, Comparison of Commercial Supercapacitors and High-power Lithium-ion Batteries for Power-assist Applications in Hybrid Electric Vehicles : I. Initial Characterization, J. of Power sources, 112:1 236-246.

상세보기
Lajnef, W., Vinassa, J. M., Briat, O., Azzopardi, S., Woirgard, E., 2007, Characterization Methods and Modelling of Ultracapacitors for Use as Peak Power Sources, Journal of Power Sources, 168:2 553-560.

상세보기
Lajnef, W., Vinassa, J. M., Azzopardi, S., Briat, O., Woirgard, E., Zardini C., 2004, Ultracapacitors Modeling Improvement Using an Experimental Characterization based on Step and Frequency Responses, 35th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1 131-134.
Fuyuan, Y., Languang, L., Yuping, Y., He, Y., 2010, Characterization, Analysis and Modeling of an Ultracapacitor, EVS25 World Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, 358-369.
He, H. W., Xiong, R., Chang, Y. H., 2010, Dynamic Modeling and Simulation on a Hybrid Power System for Electric Vehicle Applications, Energies, 1821-1830.
Danila, E., Lucache, D. D., Livint, G., 2011, Models and Modelling the Supercapacitors for a Defined Application, Annals of the University of Craiova, Electrical Engineering Series, 35 200-205.
Wiegers, R. G., Blackketter, D. M., Hess, H. L., 2006, Modelling Performance of Ultracapacitor Arrays in Hybrid Electric Vehicles, International Journal of Alternative Propulsion, 1:1 32-46.

상세보기
Rafik, F., Gualous, H., Gallay, R., Crausaz, A., Berthon, A., 2007, Frequency, Thermal and Voltage Supercapacitor Characterization and Modeling, Journal of Power Sources, 165:2 928-934.

상세보기
Park, S. G., Yun, S. J., Kim, H. J., Yuk, Y. J., Jeong, K. W., 2013, Synthesis and Electrochemical Characterization of Porous Li4Ti5O12 Particles, Proc. of the 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources, 98.
Jeong, K. W., 2014, Development of High Current Assistant Module as Volt Stabilizer for Vehicle, Report of LINC Industry-University Coorporation Technology Development Project.

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