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표제지
목차
국문요약 7
1. 서론 9
2. 실험 11
3. 결과 및 고찰 13
4. 결론 24
5. 참고문헌 25
1. 서론 28
2. 실험 31
3. 결과 및 고찰 34
4. 결론 52
5. 참고문헌 53
ABSTRACT 57
Fig.1. (a) Surface morphology of Rayon separator, (b) image of hydrogel... 15
Fig.2. Stress-strain curves of Rayon/PEO separators as a function of PEO... 16
Fig.3. (a) Electrochemical stability and (b) room-temperature ionic conductivity... 18
Fig.4. (a) Cyclic voltammograms and (b) their cycle performance of activated... 20
Fig.5. (a) Nyquist and (b) Bode plots obtained from complex impedance... 22
Fig.6. Images of (a) 6M KOH/3wt.% PAAK and (b) 6M KOH/3wt.%... 35
Fig.7. Structure of PAAK 37
Fig.8. Surface Pictures of (a) bare sicmat separator (b) Sicmat coated PAAK... 38
Fig.9. Room-temperature ionic conductivities of PAAK hydrogel eletrolyte... 40
Fig.10. Linear sweep voltammetry results of Sicmat separator coated with 6M... 42
Fig.11. Cyclic Voltammograms of activated carbon supercapacitors at 200... 45
Fig.12. Specific Capacitance of Activated carbon supercapacitors containing... 47
Fig.13. (a) Nyquist and (b) Bode plots of activated carbon supercapacitors as... 50
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Rayon 분리막에 poly(ethylene oxide)(PEO)를 코팅하고 potassium polyacrylate(PAAK)-KOH 하이드로겔 전해질을 사용하여 기계적 강도 및 전기화학적 성질을 시험하였고, 이를 활성탄 수퍼커패시터에 적용하여 커패시터 특성을 조사하였다. PEO 코팅량의 증가에 따라 기계적 강도는 증가하였으며, PEO 함량을 5 wt.% 이하로 유지하면 이온전도도가 10-2 S cm-1 이상을 유지하여 실제 커패시터에의 활용이 가능하였다. 결과적으로 Rayon/PEO 분리막과 PAAK/KOH 전해질을 적용한 활성탄 수퍼커패시터는 1000 mV s-1의 높은 스캔속도에서도 비축적용량이 1000 사이클까지 안정하게 나타나는데, 이는 PEO 코팅이 Rayon의 장섬유 필라멘트간 엉킴점을 고정시켜 고출력 안정성을 얻을 수 있기 때문이다.
기본 코팅액으로 6M KOH를 사용하고 Poly(Acrylate) Potassium (PAAK)를 3wt.%로 하여 하이드로겔 전해질을 제조하고, 친수성 OX50 실리카를 1wt.% 포함시켜 하이드로겔 전해질을 제조한다. 이를 Sicmat 분리막에 딥코팅 시켜 활성탄 수퍼캐패시터에 적용해 수퍼캐패시터의 고율 특성 향상을 시험하였다. 실리카 PAAK 하이드로겔이 분리막 표면 기공에 균일하게 코팅되었음을 전자현미경 관찰을 통해 확인하였다. 이는 이온전도도의 향상도 보여주었고 활물질로 활성탄을 사용한 대칭형 수퍼캐패시터에 본 연구의 하이드로겔 전해질을 적용한 경우 Cyclic Voltammetry 시험 결과 높은 비축전용량과 고율속 스캔 조건에서도 용량 유지율을 보여주었다. 이는 분리막 표면에 코팅된 PAAK 하이드로겔 전해질과 실리카 PAAK 하이드로겔 전해질이 활성탄 전극과 분리막 사이에서 강한 계면 밀착을 도와주기 때문이다.
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