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슈퍼커패시터 편집하기
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'''[[유사커패시터]]'''(Pseudocapacitor)는 전극표면에 전기화학 활물질이 붙어있는 상태에서 전자의 이동이 나타나며 EDLC와는 달리 산화환원 반응을 통해 전하를 저장한다. 전기이중층에 전하를 저장하지 않기 때문에 실질적으로 커패시터라고는 할 수 없지만, 그럼에도 불구하고 저장특성이 EDLC와 유사하여 유사커패시터라고 부른다. Pseudocapacitor는 충·방전 사이클의 안정성은 떨어지지만 에너지 밀도는 EDLC에 비해 뛰어나다. 또한 이들의 특성을 비대칭 전극을 사용하여 적당히 혼합한 [[하이브리드 슈퍼커패시터]](hybrid supercapacitor)가 있다. 하이브리드 커패시터는 전기이중층 커패시터와 유사 커패시터의 특성을 혼합한 슈퍼 커패시터이다. 하이브리드 커패시터는 양극과 음극에 서로 다른 재료를 사용한다. 즉, 한 쪽 전극에는 고용량 특성을 가지는 리튬 금속산화물을 사용하고, 다른 쪽 전극에는 고출력 특성을 가지는 활성탄소를 사용한다. | '''[[유사커패시터]]'''(Pseudocapacitor)는 전극표면에 전기화학 활물질이 붙어있는 상태에서 전자의 이동이 나타나며 EDLC와는 달리 산화환원 반응을 통해 전하를 저장한다. 전기이중층에 전하를 저장하지 않기 때문에 실질적으로 커패시터라고는 할 수 없지만, 그럼에도 불구하고 저장특성이 EDLC와 유사하여 유사커패시터라고 부른다. Pseudocapacitor는 충·방전 사이클의 안정성은 떨어지지만 에너지 밀도는 EDLC에 비해 뛰어나다. 또한 이들의 특성을 비대칭 전극을 사용하여 적당히 혼합한 [[하이브리드 슈퍼커패시터]](hybrid supercapacitor)가 있다. 하이브리드 커패시터는 전기이중층 커패시터와 유사 커패시터의 특성을 혼합한 슈퍼 커패시터이다. 하이브리드 커패시터는 양극과 음극에 서로 다른 재료를 사용한다. 즉, 한 쪽 전극에는 고용량 특성을 가지는 리튬 금속산화물을 사용하고, 다른 쪽 전극에는 고출력 특성을 가지는 활성탄소를 사용한다. | ||
| − | 하이브리드 커패시터는 환경 친화적이며, 전기이중층 커패시터 보다 에너지 밀도가 높고 충전과 방전이 빠른 장점을 가지고 있<ref>에너지 저장장치, 〈[https://allgo77.tistory.com/91 슈퍼커패시터와 배터리]〉, 《티스토리》, 2020-05-19</ref> <ref | + | 하이브리드 커패시터는 환경 친화적이며, 전기이중층 커패시터 보다 에너지 밀도가 높고 충전과 방전이 빠른 장점을 가지고 있<ref>에너지 저장장치, 〈[https://allgo77.tistory.com/91 슈퍼커패시터와 배터리]〉, 《티스토리》, 2020-05-19</ref> <ref>임상현 기자, 〈[https://renewableenergyfollowers.org/3225 슈퍼커패시터, 어디까지 성장했나?]〉, 《대학생신재생에너지기자단》, 2020-12-28</ref> |
[[파일:슈퍼커패시터와 배터리.png|썸네일|800픽셀|가운데|슈퍼커패시터 및 관련 유형의 커패시터의 계층적 분류를 보여주는 다이어그램]] | [[파일:슈퍼커패시터와 배터리.png|썸네일|800픽셀|가운데|슈퍼커패시터 및 관련 유형의 커패시터의 계층적 분류를 보여주는 다이어그램]] | ||
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=== 하이브리드 커패시터(LIC) === | === 하이브리드 커패시터(LIC) === | ||
| − | 슈퍼커패시터의 성능을 보완하기 위해서 하이브리드 커패시터에 대한 연구도 활발하다. 그중에서도 슈퍼커패시터의 장점인 고출력, 고속 충방전 특징과 리튬이차전지의 고용량이라는 장점을 가진 새로운 타입의 하이브리드 슈퍼커패시터인 LIC(Lithium Ion Capacitor)에 대한 관심이 급격히 증가하고 있다. LIC는 EDLC의 양극과 리튬이차전지의 음극을 연결한 구조로, EDLC의 고출력 특성은 그대로 지니면서 에너지 밀도는 보다 높게 나타나는 특징을 갖는다. 충·방전 과정 동안 한쪽 전극에서는 전기이중층 반응으로 인한 고출력 특성이 나타나고, 반대 전극에서는 물질의 내부로 리튬이온이 삽입·탈리되면서 고용량 특성을 구현한다. 출력 및 용량 측면 외에도 높은 작동 전압(3.8~2.2V), 소형/경량화 가능성, 급속 충·방전 가능, 높은 내구성 및 신뢰성, 뛰어난 고온 안정성 등의 장점을 갖추고 있기 때문에 차세대 에너지 저장장치로 관심을 모으고 있다. 이 경우 배터리와 슈퍼커패시터의 장단점을 모두 보완할 수 있다. 하지만 전기화학반응의 경우 전기 이중층의 전하탈착반응보다 반응속도가 현저히 떨어져 양 극의 반응속도를 맞추는 것이 가장 중요한 과제로 남아 있다. 현재는 높은 출력 특성을 가진 니오비움 산화물(Nb2O5)을 사용하는 등 음극의 출력을 개선하는 연구와 전해질에 대한 연구가 진행되고 있다.<ref | + | 슈퍼커패시터의 성능을 보완하기 위해서 하이브리드 커패시터에 대한 연구도 활발하다. 그중에서도 슈퍼커패시터의 장점인 고출력, 고속 충방전 특징과 리튬이차전지의 고용량이라는 장점을 가진 새로운 타입의 하이브리드 슈퍼커패시터인 LIC(Lithium Ion Capacitor)에 대한 관심이 급격히 증가하고 있다. LIC는 EDLC의 양극과 리튬이차전지의 음극을 연결한 구조로, EDLC의 고출력 특성은 그대로 지니면서 에너지 밀도는 보다 높게 나타나는 특징을 갖는다. 충·방전 과정 동안 한쪽 전극에서는 전기이중층 반응으로 인한 고출력 특성이 나타나고, 반대 전극에서는 물질의 내부로 리튬이온이 삽입·탈리되면서 고용량 특성을 구현한다. 출력 및 용량 측면 외에도 높은 작동 전압(3.8~2.2V), 소형/경량화 가능성, 급속 충·방전 가능, 높은 내구성 및 신뢰성, 뛰어난 고온 안정성 등의 장점을 갖추고 있기 때문에 차세대 에너지 저장장치로 관심을 모으고 있다. 이 경우 배터리와 슈퍼커패시터의 장단점을 모두 보완할 수 있다. 하지만 전기화학반응의 경우 전기 이중층의 전하탈착반응보다 반응속도가 현저히 떨어져 양 극의 반응속도를 맞추는 것이 가장 중요한 과제로 남아 있다. 현재는 높은 출력 특성을 가진 니오비움 산화물(Nb2O5)을 사용하는 등 음극의 출력을 개선하는 연구와 전해질에 대한 연구가 진행되고 있다. <ref>임상현 기자, 〈[https://renewableenergyfollowers.org/3225 슈퍼커패시터, 어디까지 성장했나?]〉, 《대학생신재생에너지기자단》, 2020-12-28</ref> |
== 시장 및 전망 == | == 시장 및 전망 == | ||
