페놀계 활성탄소섬유 전극과 유기성 전해질을 사용하는 전지이중층 캐패시터의 비축전용량 특성

안계혁; 김종휘; 신경희; 노근애; 김태환

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.10, No.6, 822-827, October, 1999

Specific Capacitance Characteristics of Electric Double Layer Capacitors with Phenol Based Activated Carbon Fiber Electrodes and Organic Electrolytes

안계혁, 김종휘, 신경희, 노근애, 김태환

초록

본 연구에서는 에너지 밀도가 큰 초고용량 캐패시터를 제작하기 위한 기초연구로서 활성탄소섬유의 물성과 유기전해질의 특성이 초고용량 캐패시터의 전기화학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 유기성 전해질의 경우는 이온의 크기가 수용성 전해질보다 훨씬 크기 때문에 탄소전극의 세공크기에 많은 영향을 받으며, 용량을 발현할 수 있는 유효세공의 크기가 커야 한다는 것을 알 수 있었다. 혼합용매를 이용한 전해액의 조성은 큰 비축전용량과 빠른 충전속도, 그리고 낮은 ESR 및 방전전류의 세기에 대한 높은 비축전용량 유지성 등의 우수한 충방전 특성을 나타내는 것을 알 수 있었고, 전해질의 높은 이온전도도가 용량발현 및 자가방전 특성에 큰기여를 하고 있으며, 전해질 이온의 크기는 충전속도에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

The specific capacitance characteristics which were of the electric double layer capacitors(ELDC) made of phenol based activated carbon fiber(ACF) electrodes and organic electrolytes has been investigated with respect to different specific surface area of electrodes and different kinds of organic electrolytes. Throughout charge-discharge cell tests, it has been found that larger surface area and larger pore diameter of electrodes contribute to increase the specific capacitance. Binary mixture of organic solvent with propylene cabonate(PC) and tetrahydrofuran(THF) for 1M-LiClO₄ electrolyte has a higher specific capacitance than single solvent of PC or mixed solvent with PC and diethyl cabonate(DEC). Also, even though 1 M-tetraethylamonium perchlorate(TEAPC) of organic electrolyte shows higher specific capacitance, it has longer charge time because of its lower ion mobility.

Keywords:activated carbon fiber;carbon electrode;electric double layer capacitor;organic electrolytes;supercapacitor

[References]

Liu KC, Anderson MA, Proc. Intern. Symp. on Electrochemical Capacitors, F.D. Delinckand M. Tomkiewicz (eds.) p. 97-108, Chicago (1996)
Conway BE, Proc. Intern. Symp. on Fundamentals and Applications of Electrochemical Capacitors, p. 175, Quebec (1997)
Zogbi D, Proc. 6th Intern. Symp. on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices, pp. 350-360, Florida, U.S.A. (1996)
Kim JH, An KH, Kim JD, Kim TH, J. Korean Ind. Eng. Chem., in press (1998)
Mayer ST, Pekala RW, Kaschmitter JL, J. Electrochem. Soc., 140(2), 446 (1983)
Blomgren GE, "Lithium Batteries," ed. J.P. Gabano, 13, Academic Press, New York (1983)
Saito T, Tabuchi J, Kibi Y, Sato K, NEC技報, 46, 89 (1993)
Saito T, Kibi Y, Kurata M, Yokono Y, NEC技報, 47, 91 (1994)
遠藤守信, 牛尾洋介, 第 23會日本炭素材料學會年會要旨集, 320 (1996)
Tanahashi I, Yoshida A, Nishino A, J. Electrochem. Soc., 137, 3052 (1990)
吉田沼彦, 電氣化學(Denkikagaku), 66, 884 (1998)
Yoshida A, Tanahashi I, Nishino A, IEEE Trans., CHMT-10, 100 (1987)
Tamai H, Kakii T, Hirota Y, Kumamoto T, Yasuda H, Chem. Mater., 8, 454 (1996)
Torregrosa R, Martin JM, Mittelmeijer MC, Carbon, 35, 447 (1997)

[1] Liu KC, Anderson MA, Proc. Intern. Symp. on Electrochemical Capacitors, F.D. Delinckand M. Tomkiewicz (eds.) p. 97-108, Chicago (1996)

[2] Conway BE, Proc. Intern. Symp. on Fundamentals and Applications of Electrochemical Capacitors, p. 175, Quebec (1997)

[3] Zogbi D, Proc. 6th Intern. Symp. on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices, pp. 350-360, Florida, U.S.A. (1996)

[4] Kim JH, An KH, Kim JD, Kim TH, J. Korean Ind. Eng. Chem., in press (1998)

[5] Mayer ST, Pekala RW, Kaschmitter JL, J. Electrochem. Soc., 140(2), 446 (1983)

[6] Blomgren GE, "Lithium Batteries," ed. J.P. Gabano, 13, Academic Press, New York (1983)

[7] Saito T, Tabuchi J, Kibi Y, Sato K, NEC技報, 46, 89 (1993)

[8] Saito T, Kibi Y, Kurata M, Yokono Y, NEC技報, 47, 91 (1994)

[9] 遠藤守信, 牛尾洋介, 第 23會日本炭素材料學會年會要旨集, 320 (1996)

[10] Tanahashi I, Yoshida A, Nishino A, J. Electrochem. Soc., 137, 3052 (1990)

[11] 吉田沼彦, 電氣化學(Denkikagaku), 66, 884 (1998)

[12] Yoshida A, Tanahashi I, Nishino A, IEEE Trans., CHMT-10, 100 (1987)

[13] Tamai H, Kakii T, Hirota Y, Kumamoto T, Yasuda H, Chem. Mater., 8, 454 (1996)

[14] Torregrosa R, Martin JM, Mittelmeijer MC, Carbon, 35, 447 (1997)