목차

[표제지 등]=0,1,2

제출문=3,3,1

요약문=i,4,4

Summary=v,8,4

Contents=ix,12,2

목차=xi,14,2

그림목차=xiii,16,2

표목차=xv,18,1

제1장 연구개발과제의 개요=1,19,1

제1절 Hybrid Supercapacitor의 필요성=1,19,1

1. Supercapacitor의 특성상 제약=1,19,1

2. Hybrid Supercapacitor 기술의 개발=1,19,2

제2절 Hybrid Supercapacitor 기술의 개발의 중요성=2,20,1

1. 기술적 측면=2,20,4

2. 경제ㆍ산업적 측면=5,23,2

3. 사회ㆍ문화적 측면=6,24,1

제2장 국내외 기술개발 현황=7,25,1

제1절 국외 연구개발 실적=7,25,3

제2절 국내 연구개발 실적=9,27,3

제3절 현기술상태의 취약성=11,29,1

제4절 앞으로의 전망=12,30,1

제3장 연구개발수행 내용 및 결과=13,31,1

1절 Hybrid Supercapacitor의 이론적 배경 및 실험적 접근방법=13,31,1

1. 축전원리=13,31,2

2. 양극소재 특성=14,32,2

3. 음극소재 특성=15,33,1

4. 전해질 특성=15,33,2

5. 셀 제조 및 특성 시험=16,34,1

6. 대면적화 300V급 Prototype 설계=16,34,3

7. 300V급 시제품 제작 및 성능 시험=18,36,1

제2절 연구내용 및 결과=19,37,1

1. 양극 소재 개발=19,37,7

2. 음극 소재 개발=25,43,3

3. 전해질 개발 및 특성=27,45,6

4. 셀 제조 및 특성=32,50,4

5. 대면적화 300V급 Prototype 설계=36,54,14

6. 300V급 시제품 제작 및 성능 시험=50,68,5

제4장 결론(종합)=55,73,2

참고문헌=57,75,2

서지정보양식=0,77,2

그림 1. Hybrid Supercapacitor의 특성 영역=2,20,1

그림 2. Supercapacitor 및 Hybrid Capacitor 및 응용. (a) 러시아 ESMA Co.의 Hybrid Capectitor (b) 미국 Maxwell Co.의 Ultracapacitor (c) Lift-Car 응용 사례 (d) 일본의 EV Bongo Friendly 응용사례=8,26,1

그림 3. Al Electrolytic Capacitor 및 EVANS Hybrid Capacitor 비교. (a) Al Electolytic Capacitor (100V-10mF) (b) EVANS Hybrid Capacitor (110V-4.5mF, Metal Case) (c) EVANS Hybrid Capacitor (110V-4.5mF, Polymer Case) (d) Al Electroytic Capacitor (100V-3.3mF)=9,27,1

그림 4. 당 연구실 개발의 시제품 및 성능데이타 (a) 개발 시제품 사진 (b) 방전곡선 (c) AC Impedance=11,29,1

그림 5. Hybrid Supercapacitor 모식도. A:양극, C:음극, E:전해질, S:분리막 C(+) : 양극용량, C : 음극용량 V(+) : 양극전압, V(-) : 음극전압=13,31,1

그림 6. 전해질의 비저항과 Breakdown Voltage와의 관계=16,34,1

그림 7. 50V급 Anodized Aluminum Foil 전극의 SEM=20,38,1

그림 8. 압착력에 따른 디스크 전극의 밀도변화=20,38,1

그림 9. 화학처리 시간에 따른 정전용량 및 ESR 변화=21,39,1

그림 10. 화학처리 후 전극 표면 SEM=22,40,1

그림 11. Chemical Etching 시간에 따른 무게변화=22,40,1

그림 12. 초음파 조사 병행 화학적 에칭 후 전극 SEM=23,41,1

그림 13. 에칭시간에 따른 알루미디스크 전극의 용량변화(Etching 용액 : 2M HCl, Etching 용액 온도 : 35℃, Ultrasonic Irradiation)=23,41,1

그림 14. 알루미늄 디스크 전극 두께에 따른 정전용량 변화=24,42,1

그림 15. 애노다이징시 정전압유지시간에 따른 정전용량 및 ESR 특성=25,43,1

그림 16. (a)에칭된 Ti foil 및 (b)전착법에 의한 RuO₂xH₂O-Ti 전극 SEM=26,44,1

그림 17. RuO₂xH₂O 전극의 주파수에 따른 용량 및 저항 특성=26,44,1

그림 18. 상용 전해질의 온도에 따른 이온전도도 특성=28,46,1

그림 19. 상용 전해질의 고온 방치 특성 (80°C)=29,47,1

그림 20. 제조된 전해액의 온도에 따른 이온전도도 특성=30,48,1

그림 21. 제조한 전해질의 고온 방치 특성 (80°C)=31,49,1

그림 22. 과전압 인가실험의 Gas Chromatogram (60V, 50°C)=32,50,1

그림 23. Aging 전후의 Ac Imocdance 특성 비교=33,51,1

그림 24. AC Impedance에 의한 정전용량 및 ESR 특성=34,52,1

그림 25. 주파수에 따른 에너지 밀도 특성 비교=35,53,1

그림 26. 주파수에 따른 출력밀도특성 비교=35,53,1

그림 27. 알루미늄 분말의 입도분포=37,55,1

그림 28. 알루미늄 디스크의 용해처리후 SEM 사진: (a) Surface Of Al Disk (Before Annealing), (b) Surface Of Al Disk (After Annealing to 720℃), (c) Cross Section Of Al Disk(Before Annealing), (d) Cross Section Of Al Disk(After Annealing To 720℃)=37,55,1

그림 29. 열처리 온도(3시간)에 따른 알루미늄 디스크 전극의 용량과 저항=38,56,1

그림 30. 열처리 온도(3시간)을 달리하는 알루미늄 디스크 전극의 SEM 사진...(이미지 참조)=39,57,1

그림 31. 알루미늄 디스크 전극의 SEM 사진:(a)Surface Of Al Disk After Dissolution Treatment Of NaCl, (b) Cross Section Of Al Disk After Electropolishing Treatment, (c) Surface Of Al Disk After Chemical Tratment=40,58,1

그림 32. 화학적 처리후의 알루미늄 디스크 전극의 용량과 저항:(a) Without Electropolishing (b) With Electropolishing Treatment At Various Chemical Treatment Time=42,60,1

그림 33. 1차 에칭 전류전류 밀도에 따른 용량과 저항=43,61,1

그림 34. 에칭에 따른 알루미늄 디스크 전극의 SEM 사진...(이미지 참조)=44,62,1

그림 35. 2차 에칭의 시간과 전류 밀도에 따른 용량(a)과 저항(b)=45,63,1

그림 36. 2차 에칭 시간과 전류 밀도에 따른 알루미늄 디스크 전극의 중량 변화=45,63,1

그림 37. 2차 에칭 온도에 따른 알루미늄 디스크 전극의 용량과 저항(Esr:Ohm)(Current Density : 300mA/㎠, Etching Time: 180Sec)=46,64,1

그림 38. 알루미늄 디스크 전극과 알루미늄 박막 전극의 용량(a)과 저항(b) 변화 비교=48,66,2

그림 39. 케이싱 전의 300V급 시제품(단셀) Hybrid Supercapacitor(a)과 시제품 케이스 설계 도면(b)=51,69,1

그림 40. 알루미늄 디스크 양극을 사용하는 Hybrid Supercapacitor와 상업화된 알루미늄 전해 캐패시터의 용량(a)과 저항(b) 특성의 비교=51,69,2

그림 41. 시작품 Hybrid Supercapacitor(Al Disk 전극)와 재래식 전해 콘덴서(Al Foil 전극)의 성능비교=52,70,1

그림 42. 100,000 싸이클 충방전시험 전압 및 전류 기록(전압:300-150V, 전류: +/- 1mA)=53,71,1

그림 43. 충방전 수명시험(100,000 싸이클) 후의 시작품 Hybrid Supercapacitor(Al Disk 전극) 비저항 특성 변화=53,71,1

그림 44. 충방전 수명시험(100,000 싸이클) 후의 시작품 Hybrid Supercapacitor(Al Disk 전극) 중량당 특성 변화=54,72,1

표 1. Hybrid Supercapacitor의 특성비교=3,21,1

표 2. EVANS Hybrid Capacitor의 특성=8,26,1

표 3. 외국과의 연구개발 실적의 비교=10,28,1

표 4. 국내외 기술 수준 비교=11,29,1

표 5. 시장규모 예측=12,30,1

표 6. 여러 가지 금속산화물의 물리적 특성=14,32,1

표 7. 전해캐패시터용 상용 전해질의 특성=28,46,1

표 8. 제조된 전해질의 조성 및 물성=29,47,1

표 9. 과전압 인가시 발생되는 기체의 성분 및 발생량 분석=31,49,1

표 10. 25V K6전해질 함침 과전압 인가시 발생되는 기체 분석=32,50,1

표 11. 셀 테스트 결과=33,51,1

표 12. 50V급 Hybrid Supercapacitor 무게비=34,52,1