| 초록 |
에너지 수요의 증가와 함께, 우수한 성능을 가진 에너지 저장 장치에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 그 중 수퍼커패시터는 빠른 응답속도, 높은 순간 출력과 같은 장점을 갖고 있으나, 에너지 밀도가 낮은 단점이 있다. 에너지 밀도는 수퍼커패시터의 용량과 전압 범위의 제곱에 비례하므로, 이것의 향상을 위해서는 전압 범위를 증가시켜야 한다. 그런데, 전해질의 용매가 물인 경우 전압 범위는 ~1 V로 제한된다. 따라서 본 연구에서는 유기용매인 PC를 사용하여 전압 범위를 2.4 V로 넓히고, 평면형 플렉서블 수퍼커패시터에 적용하기 위해 PMMA를 첨가하여 겔 형태의 전해질을 제조하였다. 이러한 전해질이 적용된 마이크로수퍼커패시터는 10 mV/s 스캔 속도에서 45.3 F/cm3 의 용량을 나타내었으며, 최대 에너지밀도와 출력밀도는 각각 36.3 mWh/cm3과 727 W/cm3 로 매우 우수한 성능을 보여주었다. 일반적으로 사용되는 물 기반의 고분자 전해질이 적용된 수퍼커패시터는 공기 중에 노출 시켰을 경우 시간이 지남에 따라 용매의 증발 및 고분자의 변형으로 성능이 나빠지는 경향을 보였다. 본 연구에서 사용한 유기용매 기반 전해질이 적용된 수퍼커패시터는 공기 중에서 2주일 이상 구동하여도 처음 용량의 80% 이상이 유지되는 안정성을 보였다. 따라서, 이 연구에서 개발한 새로운 전해질은 장시간 공기 중에 노출된 상태로 사용할 수 있는 평면형 플렉서블/스트레처블 소자에 널리 응용될 수 있을 것으로 기대된다. |
