차세대 (3) 썸네일형 리스트형 이온액체 전해질을 이용한 고전압 슈퍼커패시터 설계 이온액체의 분자구조와 전기화학적 안정성 창이온액체(Ionic Liquid, IL)는 실온에서 액체 상태를 유지하는 유기 염으로, 기존 유기 전해질 대비 월등히 넓은 전기화학적 안정성 창(Electrochemical Stability Window, ESW)을 제공합니다. 대표적인 이미다졸륨 기반 이온액체인 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([EMIm][TFSI])는 4.2-4.5V의 ESW를 가지며, 이는 기존 카보네이트 전해질(~2.7V)보다 50% 이상 확장된 값입니다. 이온액체의 높은 전기화학적 안정성은 양이온과 음이온의 분자구조에 기인합니다. 이미다졸륨 양이온에서 질소 원자 주변의 방향족 고리는 전자를 안정화시켜 환원 반.. 하이브리드 슈퍼커패시터에서 배터리형 전극과 커패시터형 전극의 용량 매칭 하이브리드 시스템의 전기화학적 원리와 비대칭 구조 설계하이브리드 슈퍼커패시터(Hybrid Supercapacitor, HSC)는 배터리형 전극의 높은 에너지 밀도와 커패시터형 전극의 뛰어난 출력 특성을 결합한 비대칭 에너지 저장 시스템입니다. 이 시스템에서 한 전극은 패러데이 반응을 통한 전하 저장을, 다른 전극은 정전기적 이중층 형성을 통한 전하 저장을 담당하며, 각각의 전하 저장 메커니즘이 서로 다른 전위 의존성과 kinetics를 보입니다. 배터리형 전극에서는 산화환원 반응에 따른 전하 저장이 일어나며, 이는 Nernst 방정식을 따르는 logarithmic한 전위-용량 관계를 보입니다: E = E° + (RT/nF)ln(Cox/Cred). 여기서 전극 전위는 산화체와 환원체의 농도비에 의해 결정되.. 전도성 고분자 슈퍼커패시터의 사이클 안정성 향상 방법 전도성 고분자의 산화환원 메커니즘과 구조적 열화 원인전도성 고분자는 π-conjugated 구조를 통해 높은 전기전도도와 빠른 산화환원 반응을 보이지만, 반복적인 충방전 과정에서 구조적 변화로 인한 성능 저하가 주요 문제로 대두됩니다. 폴리아닐린(PANI)의 경우, 중성 상태인 leucoemeraldine base에서 완전 산화된 pernigraniline까지 다단계 산화환원이 일어나며, 이 과정에서 quinoid 구조와 benzenoid 구조 사이의 전환이 반복됩니다. 이러한 구조 전환은 고분자 사슬의 기하학적 변화를 수반합니다. Emeraldine salt 상태에서 PANI의 사슬 길이는 중성 상태보다 약 15% 짧아지며, 이는 quinoid ring의 형성에 따른 결과입니다. 분자동역학 시뮬레이션.. 이전 1 다음
