[신기술 소개] 용량회복이 가능한 신개념 아연이온 마이크로 슈퍼캐패시터

68 공업화학 전망, 제21권 제6호, 2018

용량회복이 가능한 신개념 아연이온 마이크로 슈퍼캐패시터

소형 전자기기에서 높은 에너지밀도 및 출력밀도를 달성하기 위하여, 아연이온 마이크로 슈퍼캐패시터 가 개발되었다. 이러한 신개념 전기화학셀은 배터리 형태의 마이크로 아연 산화극과 캐패시터 형태의 탄소 나노튜브 환원극을 통합하여 구성되었으며, 가장 큰 특징은 셀의 분해 없이도 필요할 때마다 아연 산화극 을 전기도금방식으로 회복시킬 수 있다는 점이다. 전기도금시 마이크로 환원극, 마이크로 산화극, 그리고 전해질은 각각 작동전극, 상대전극, 그리고 도금용액으로 활용된다. 이러한 방식은 아연 산화극의 비가역적 인 손실을 피하고, 전기용량 및 충방전 사이클 수명저하를 방지할 수 있는 장점이 있다. 결과적으로, 본 연 구에서 개발된 아연이온 마이크로 슈퍼캐패시터는 우수한 전기화학적 성능을 보여주었다. 구체적으로 아 연이온 슈퍼캐패시터는 1 mA cm^-2에서 83.23 mF cm^-2의 고면적 전기용량, 29.6 mW h cm^-2의 고에너 지밀도, 8 mW cm^-2의 고출력밀도를 보여주었다. 또한, 6,000 사이클 후에, 5 mA cm^-2에서 초기 전기용 량의 87.4% (60.9 mF cm^-2)를 보존하는 것으로 확인되었다. 특히, 아연 산화극을 다시 도금한 후에, 보다 높은 전기용량인 76 mF cm^-2 보다 안정적인 사이클 수명을 나타내는 것으로 조사되었다. 본 연구에서 개 발된 아연이온 마이크로 슈퍼캐패시터는 소형전자기기의 구조를 단순히 하면서도 수명을 연장시키는 전원 으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Figure. 회복가능한 아연이온 마이크로 캐패시터의 개념도.

출처: G. Sun, H. Yang, G. Zhang, J. Gao, X. Jin, Y. Zhao, L. Jiang, and L. Qu, “A capacity recoverable zine-ion micro-supercapacitor”, Energy and Environmental Science, DOI:10.1039/c8ee02567c

작성: 박 세 규 (광운대학교 화학공학과)

신기술 소개

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