KR100931095B1 - 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드커패시터 - Google Patents

금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드커패시터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속산화물을 양극과 음극 전극 소재로 사용한 비대칭 하이브리드 커패시터에 관한 것으로서, 양극의 전극 활물질로 리튬 이온을 전해질을 통해 공급할 수 있는 금속산화물(리튬이 함유되어 있으며 리튬 이온을 생성, 공급할 수 있는 금속산화물)을 사용하고, 음극의 전극 활물질로 상기 양극의 전극 활물질로부터 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온을 받아들일 수 있는 금속산화물(리튬 이온의 삽입이 가능한 금속산화물)을 사용함으로써, 리튬 이온 단일 종이 양쪽 전극의 전기화학반응에 참여할 수 있도록 하여, 금속산화물과 탄소 소재를 각각 전극 소재로 사용하는 기존의 비대칭 하이브리드 커패시터와 비교할 때 충방전 과정 중 커패시터 내부 전해질의 이온 전도도 감소 현상이 최소화될 수 있으며, 양쪽 전극 모두 비축전용량이 높은 금속산화물을 사용함에 따라 에너지 밀도 및 출력 밀도가 극대화되는 비대칭 하이브리드 커패시터에 관한 것이다.
비대칭, 하이브리드, 커패시터, 의사커패시터, 금속산화물, 망간산화물, 리튬, CNT

Description

금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터{Asymmetric Hybrid Capacitor using Metal Oxide Materials for Positive and Negative Electrodes}
본 발명은 비대칭 하이브리드 커패시터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속산화물을 양극과 음극의 전극 소재로 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 소재의 연구는 고출력을 가지는 커패시터(capacitor)의 용량을 극대화하거나, 고 용량을 가지는 이차 전지의 출력 특성을 향상시키는 방향으로 전개되고 있다.
이차 전지는 충방전이 가능한 전지를 말하며, 커패시터는 종래의 정전 커패시터에 비하여 비축전용량이 1000배 이상 향상되어 수퍼 커패시터(supercapacitor)로 불리운다.
종래의 커패시터는 양극과 음극의 전극 활물질 모두 탄소 소재를 사용하여 고출력 에너지 특성을 요하는 분야에 많이 사용되고 있으나, 상기 탄소 소재는 용량이 작은 단점을 가지고 있다.
이에 용량이 비교적 큰 금속산화물을 커패시터용 전극 활물질로 사용한 의사커패시터(pseudocapacitor)가 기존의 저용량 커패시터의 용량 특성을 개선할 대안으로 많은 연구가 이루어지고 있으며, 그 중에서도 가격이 비교적 싸고 환경친화적인 망간산화물(MnO2 또는 LiMn2O4)이 차세대 전지 또는 커패시터용 전극 소재 활물질로 각광받고 있다.
종래의 의사커패시터의 경우에는 한쪽 전극은 망간산화물과 같은 금속산화물을 사용하고 다른 쪽 전극은 탄소 소재를 사용하였다.
이 경우 금속산화물 전극에서는 리튬 이온의 탈/삽입 반응으로 에너지가 저장되며, 탄소 전극에서는 음이온의 흡/탈착에 의해 에너지가 저장됨으로써, 서로 다른 이온 종이 금속산화물과 탄소 소재 각각의 전기화학반응에 참여하게 되므로, 전해질 내에서 이온 고갈이 발생할 수 있고, 이는 커패시터의 출력 밀도 저하를 초래하게 된다.
또한 금속산화물이 탄소 소재에 비해 단위 부피당 사용할 수 있는 이론적인 전하량이 10배 이상 크므로, 금속산화물과 탄소 소재가 각각의 전극으로 사용된 경우에는 양쪽 전극의 전하량을 일치시키기 위하여 과량의 탄소 소재가 사용되어야 하며, 이는 커패시터 전체의 부피 증가를 초래하여 전체 에너지 밀도 및 출력 밀도 저하를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 양극의 전극 활물질로 리튬 이온을 전해질로 공급할 수 있는 금속산화물(리튬이 함유되어 있으며 리튬 이온을 생성, 공급할 수 있는 금속산화물)이 사용되고, 음극의 전극 활물질로 상기 양극의 전극 활물질로부터 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온을 받아들일 수 있는 금속산화물(리튬 이온의 삽입이 가능한 금속산화물)이 사용됨으로써, 리튬 이온 단일 종이 양쪽 전극의 전기화학반응에 참여할 수 있도록 하여, 금속산화물과 탄소 소재를 각각 전극 소재로 사용하는 기존의 비대칭 하이브리드 커패시터와 비교할 때 충방전 과정 중 커패시터 내부 전해질의 이온 전도도 감소 현상이 최소화될 수 있으며, 양쪽 전극 모두 비축전용량이 높은 금속산화물을 사용함에 따라 에너지 밀도 및 출력 밀도가 극대화될 수 있는 비대칭 하이브리드 커패시터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 양극의 활물질은 리튬이 함유되어 있으면서 전기화학반응에 의해 리튬 이온을 생성 및 커패시터 내부의 전해질로 공급할 수 있는 금속산화물로 구성되고,
음극의 활물질은 상기 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온이 삽입될 수 있는 금속산화물을 포함하여 구성되어,
리튬 이온 단일 종(種)이 상기 전해질을 통해 상기 양극의 활물질과 음극의 활물질 간에 이동하면서 충방전이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 양극의 활물질을 구성하는 금속산화물은 LiMn2O4, LiMnO2, LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, 및 LiCoxNiyMnzO2(0<x,y,z<1) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 음극의 활물질을 구성하는 금속산화물은 MnO2, V2O5, Ni(OH)2, NiO, RuO2, Fe2O3, TiO2, Li4Ti5O12, Co(OH)2, 및 Co3O4 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 양극은 활물질로 사용되는 금속산화물 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%의 비율로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 음극의 활물질이 탄소 소재의 표면에 상기 금속산화물이 코팅된 금속산화물/탄소 복합소재이고, 상기 음극은 금속산화물/탄소 복합소재 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%의 비율로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 탄소 소재는 카본 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노파이버(CNF), 탄소나노와이어, 탄소나노혼 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기와 같은 본 발명의 비대칭 하이브리드 커패시터에서는 양극과 음극의 전극 활물질이 단일 이온 종인 리튬 이온을 각각의 전기화학반응에 사용함으로써, 충방전 과정 중 커패시터 내부 전해질 내 이온 종의 고갈 및 이온 전도도 감소 현상이 최소화될 수 있으며, 이에 양극과 음극의 전극 활물질이 모두 높은 비축전용량을 가짐으로써 에너지 밀도와 출력 밀도가 크게 향상되는 효과가 있다.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 양극의 전극 활물질로 리튬 이온을 전해질을 통해 공급할 수 있는 금속산화물을 사용하고, 음극의 전극 활물질로 상기 양극의 전극 활물질로부터 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온을 받아들일 수 있는 금속산화물을 사용한 비대칭 하이브리드 커패시터에 관한 것이다.
이에 따라, 리튬 이온 단일 종(種)이 양쪽 전극의 전기화학반응에 참여할 수 있게 되는바, 금속산화물과 탄소 소재를 각각 전극 소재로 사용하는 기존의 비대칭 하이브리드 커패시터와 비교할 때 충방전 과정 중 커패시터 내부 전해질 내 이온 종의 고갈 및 이온 전도도 감소 현상이 최소화될 수 있으며, 양쪽 전극 모두 비축전용량이 높은 금속산화물이 사용되므로 에너지 밀도 및 출력 밀도가 극대화될 수 있게 된다.
본 발명에 따른 비대칭 하이브리드 커패시터에 관해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 커패시터에서는 양극 전극이 활물질로서 리튬이 함유되어 있으면서 전기화학반응에 의해 리튬 이온을 생성 및 커패시터 내부의 전해질로 공급할 수 있는 금속산화물을 포함하여 구성되는데, 예컨대 양극 전극의 활물질이 LiMn2O4, LiMnO2, LiCoO2, LiNiO2, LiFePO4, 및 LiCoxNiyMnzO2(0<x,y,z<1) 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 커패시터의 양극 전극은 활물질로 사용되는 금속산화물, 도전재, 결합재를 혼합하여 제조되는데, 활물질로 사용되는 금속산화물 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%를 사용하여 구성될 수 있다.
이때 양극 전극에서 금속산화물이 60 중량% 미만으로 함유되면 금속산화물의 양이 적어져서 전극의 용량이 작아지는 문제가 있으므로 바람직하지 않으며, 또한 90 중량%를 초과하여 함유되면 도전재의 양이 적어져서 전도성이 결여되는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
또한 도전재로는 탄소나노튜브, 케첸 블랙, 또는 아세틸렌 블랙(acetylene black)이 사용될 수 있으며, 도전재의 함량이 30 중량%를 초과할 경우에는 전도성은 좋아지나 상대적으로 금속산화물의 양이 적어져 전극의 용량이 작아지는 문제점이 있으므로 5 ~ 30 중량%의 비율이 바람직하다.
또한 결합재로는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PTFE(Polytetrafluroethylene)이 사용될 수 있으며, 결합재의 함량이 15 중량%를 초과할 경우에는 전극 물질간의 결합력은 향상되지만 전극 저항이 커지는 문제가 발생하므로 3 ~ 15 중량%의 비율이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 커패시터에서는 음극 전극은 활물질로서 전해질을 통해 상기 양극 전극의 활물질로부터 공급되는 리튬 이온이 삽입될 수 있는 금속산화물을 포함하여 구성되는데, 이때 탄소 소재에 금속산화물이 코팅된 복합소재가 음극 전극의 활물질로 사용될 수 있다.
여기서, 탄소 소재로는 카본 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노파이버(CNF), 탄소나노와이어, 탄소나노혼 중 선택된 하나를 사용할 수 있다.
예컨대, 음극 전극의 활물질은 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 리튬 이온이 삽입될 수 있는 MnO2, V2O5, Ni(OH)2, NiO, RuO2, Fe2O3, TiO2, Li4Ti5O12, Co(OH)2, 및 Co3O4 중 어느 하나의 금속산화물이 코팅된 복합소재로 구성될 수 있다.
이 중에서 Li4Ti5O12는 리튬이 함유되어 있으면서도 리튬 삽입이 가능한 금속산화물이다. Li4Ti5O12에 들어있는 리튬은 빼낼 수가 없어서 양극 물질로는 사용이 불가능하지만, 이 물질 내로 리튬을 삽입할 수 있기 때문에 음극 물질로 사용이 가능하다.
여기서, 커패시터의 음극 전극은 활물질로 사용되는 금속산화물/탄소 복합소재, 도전재, 결합재를 혼합하여 제조되는데, 활물질로 사용되는 금속산화물/탄소나 노튜브 복합소재 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%를 사용하여 구성될 수 있다.
이때 음극 전극에서 금속산화물/탄소 복합소재가 60 중량% 미만으로 함유되면 복합소재의 양이 적어져서 전극의 용량이 작아지는 문제가 있으므로 바람직하지 않으며, 또한 90 중량%를 초과하여 함유되면 도전재의 양이 적어져서 전도성이 결여되는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
또한 도전재로는 탄소나노튜브, 케첸 블랙, 또는 아세틸렌 블랙(acetylene black)이 사용될 수 있으며, 도전재의 함량이 30 중량%를 초과할 경우에는 전도성은 좋아지나 상대적으로 금속산화물/탄소 복합소재의 양이 적어져 전극의 용량이 작아지는 문제점이 있으므로 5 ~ 30 중량%의 비율이 바람직하다.
또한 결합재로는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PTFE(Polytetrafluroethylene)이 사용될 수 있으며, 결합재의 함량이 15 중량%를 초과할 경우에는 전극 물질간의 결합력은 향상되지만 전극 저항이 커지는 문제가 발생하므로 3 ~ 15 중량%의 비율이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
본 발명자는 리튬이 포함된 LiMn2O4를 양극 활물질로 사용하고 리튬이 포함되어 있지 않은 MnO2를 음극으로 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 하이브 리드 커패시터를 제조하였다.
먼저 양극은 활물질로서 LiMn2O4 65 중량%와, 도전재로서 아세틸렌 블랙(Acetylene Black) 30 중량%와, 결합재로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF, Polyvinylidene Fluoride) 5 중량%를 사용하여 슬러리를 제조하고, 이를 티타늄 포일(titanium foil) 집전체에 도포하는 방식으로 제작되었다.
그리고, 음극은 활물질로서 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 망간산화물이 코팅된 복합소재(MnO2/CNT) 67 중량%와, 도전재로서 아세틸렌 블랙(Acetylene Black) 28 중량%와, 결합재로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF, Polyvinylidene Fluoride) 5 중량%를 사용하여 슬러리를 제조하고, 이를 티타늄 포일(titanium foil) 집전체에 도포하는 방식으로 제작되었다.
제작된 전극은 양극과 음극 모두 100℃에서 12시간 동안 건조되었다. 상기에서 제조된 양극과 음극을 사용하고, 1 M LiClO4과 프로필렌 카보네이트 전해액으로 이루어진 전해질을 사용하여, 비대칭 하이브리드 커패시터를 제작하였다.
한편, 본 발명자는 실시예의 비대칭 하이브리드 커패시터에 대해 충방전 실험을 실시하여 그 성능을 알아보았는바, 첨부한 도 1은 실시예로서 망간산화물을 사용하여 제조된 비대칭 하이브리드 커패시터의 첫 번째 충방전 그래프이다. 충방전시에 각각 양극과 음극의 전위 변화를 측정하기 위해 기준 전극으로 리튬 포일이 사용되었다.
비대칭 하이브리드 커패시터에서, 초기 전압은 -0.2V이었고, 전류를 인가하 여 커패시터를 2.5V까지 충전하면 도 1에서 나타낸 바와 같이 LiMn2O4 양극은 4.1V로 전극 전위가 증가하였으며, MnO2 음극은 1.6V까지 전극 전위가 감소하였다.
첫 번째 충전을 통해 LiMn2O4와 MnO2는 양극과 음극 방향으로 분극되며, 각각 양극과 음극으로 사용될 수 있게 된다.
이때 리튬이 포함된 LiMn2O4 양극에서는 리튬 이온이 LiMn2O4 구조 내에서 전해질로 빠져나오고, 전자가 외부 도선을 통해 흘러나가는 산화반응이 일어나며, 리튬이 포함되어 있지 않은 MnO2 음극에서는 리튬 이온이 MnO2 구조 내로 삽입되면서 전자를 소비하는 환원반응이 발생한다.
커패시터의 방전시에는 이와 정반대되는 방향으로 반응이 진행된다. 이와 같은 전하와 이온의 이동으로 비대칭 하이브리드 커패시터는 충방전될 수 있다.
첨부한 도 2는 비대칭 하이브리드 커패시터의 출력 밀도에 따른 에너지 밀도 그래프이다. 300W/kg의 출력 밀도시 56Wh/kg의 에너지 밀도를 나타내었으며, 출력 밀도 증가에 따라 에너지 밀도는 서서히 감소하여, 2400W/kg의 출력 밀도시 26 Wh/kg의 에너지 밀도를 나타내었다.
문헌에 보고되는 망간산화물과 탄소 소재를 이용한 커패시터의 에너지 및 출력 밀도 값은 다음과 같다.
M. S. Hong 에 의해 'Electrochemical and Solid State Letters 5 (2002) A227'에 보고된 자료에서는 MnO2를 양극 활물질로, 활성탄(activated carbon)을 음 극 활물질로 사용한 비대칭 하이브리드 커패시터가 500W/kg의 출력 밀도시 28.8 Wh/kg의 에너지 밀도를 나타내었다.
Y. G. Wang 에 의해 'Electrochemistry Communications 7 (2005) 1138'에 보고된 자료에서는 LiMn2O4를 양극 활물질로, 활성탄(activated carbon)을 음극 활물질로 사용한 비대칭 하이브리드 커패시터가 100W/kg의 출력 밀도 시 35Wh/kg의 에너지 밀도를 나타내었다.
따라서, 최근 문헌에 보고된 망간산화물과 탄소 소재를 사용한 커패시터의 에너지 밀도와 비교할 때, 본 발명에 따른 비대칭 하이브리드 커패시터가 매우 우수한 에너지 밀도 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 망간산화물을 이용한 비대칭 하이브리드 커패시터의 첫 번째 충방전 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 비대칭 하이브리드 커패시터의 출력 밀도에 따른 에너지 밀도 그래프.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 양극의 활물질은 리튬이 함유되어 있으면서 전기화학반응에 의해 리튬 이온을 생성 및 커패시터 내부의 전해질로 공급할 수 있는 금속산화물로 구성되고,
    음극의 활물질은 상기 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온이 삽입될 수 있는 금속산화물을 포함하여 구성되어,
    리튬 이온 단일 종(種)이 상기 전해질을 통해 상기 양극의 활물질과 음극의 활물질 간에 이동하면서 충방전이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터에 있어서,
    상기 양극은 활물질로 사용되는 금속산화물 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%의 비율로 구성된 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터.
  5. 양극의 활물질은 리튬이 함유되어 있으면서 전기화학반응에 의해 리튬 이온을 생성 및 커패시터 내부의 전해질로 공급할 수 있는 금속산화물로 구성되고,
    음극의 활물질은 상기 전해질을 통해 공급되는 리튬 이온이 삽입될 수 있는 금속산화물을 포함하여 구성되어,
    리튬 이온 단일 종(種)이 상기 전해질을 통해 상기 양극의 활물질과 음극의 활물질 간에 이동하면서 충방전이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터에 있어서,
    상기 음극의 활물질이 탄소 소재의 표면에 상기 금속산화물이 코팅된 금속산화물/탄소 복합소재이고, 상기 음극은 금속산화물/탄소 복합소재 60 ~ 90 중량%, 도전재 5 ~ 30 중량%, 및 결합재 3 ~ 15 중량%의 비율로 구성된 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 탄소 소재는 카본 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노파이버(CNF), 탄소나노와이어, 탄소나노혼 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드 커패시터.
KR1020080020966A 2008-03-06 2008-03-06 금속산화물을 양극 및 음극에 적용한 비대칭 하이브리드커패시터 KR100931095B1 (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199538B1 (ko) 2011-08-22 2012-11-12 삼화콘덴서공업주식회사 하이브리드 커패시터
KR101321523B1 (ko) * 2011-08-12 2013-11-21 충북대학교 산학협력단 ＮａＯＨ의 화학적 활성화에 의한 커패시터 전극용 활성탄 및 이를 이용한 커패시터
KR20190083041A (ko) 2018-01-03 2019-07-11 주식회사 한경티엔씨 Pcb 전해 동도금용 금속산화물 양극의 제조방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011100391A2 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 The Regents Of The University Of California Asymmetric hybrid supercapacitors based on nanotube nanowire composites
KR20110019573A (ko) * 2009-08-20 2011-02-28 삼성전자주식회사 전기 흡착 탈이온 장치
KR101058610B1 (ko) * 2009-09-16 2011-08-22 삼성전기주식회사 금속산화물 전극물질 및 이를 이용한 전기화학적 캐패시터와 금속산화물 전극물질의 제조방법
KR101131931B1 (ko) * 2009-10-08 2012-04-30 신세라믹 주식회사 수퍼캐패시터용 리튬망간산화의 표면처리용으로 사용되는 고전도성 코팅재의 조성 및 그 제조방법
KR20110080893A (ko) * 2010-01-07 2011-07-13 삼성전자주식회사 탈이온 장치
EP2375479B1 (en) 2010-04-08 2013-03-27 Universidad De Córdoba Composite negative material comprising a transition metal malonate
KR101250587B1 (ko) * 2010-04-20 2013-04-03 연세대학교 산학협력단 전이금속 산화물/탄소나노튜브 복합체 제조 방법 및 그 복합체
US20150085425A1 (en) * 2012-04-25 2015-03-26 John Q. Xiao Supercapacitor electrodes and associated methods of manufacturing
GB2501871B8 (en) * 2012-05-03 2022-08-17 Dyson Technology Ltd Hybrid Capacitor
US20130308248A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-21 The University of Iowa Research Fundation Magnetically modified manganese dioxide electrodes for asymmetric supercapacitors
DE102015216973A1 (de) * 2015-09-04 2017-03-09 Robert Bosch Gmbh Gleichstromenergiequelle und elektrischer Verbraucher
CN105355461B (zh) * 2015-11-23 2017-12-19 华南师范大学 一种基于MoS2阳极的非对称超级电容器及其制备方法
KR101828164B1 (ko) * 2016-07-29 2018-02-12 고려대학교 산학협력단 탄소섬유전극, 이를 포함하는 와이어 형태의 수퍼커패시터, 및 상기 수퍼커패시터를 포함하는 no2 센서 및 자외선 센서
DE102016221172A1 (de) * 2016-10-27 2018-05-03 Robert Bosch Gmbh Optimierter Hybridsuperkondensator
DE102017208794A1 (de) * 2017-05-24 2018-11-29 Robert Bosch Gmbh Hybridsuperkondensator für Hochtemperaturanwendungen
CN107564731A (zh) * 2017-07-27 2018-01-09 桂林理工大学 一种钴镍双金属氢氧化物/乙炔黑复合材料的制备及应用
CN116062755A (zh) * 2021-10-30 2023-05-05 中国石油化工股份有限公司 负载金属氧化物的活性炭材料及其制法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH117944A (ja) * 1997-04-24 1999-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
KR20020015289A (ko) * 2000-08-21 2002-02-27 김순택 리튬 이차 전지용 전극 및 리튬 이차 전지
KR20040088313A (ko) * 2003-04-09 2004-10-16 김영규 2차전지용 비수전해액

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633373A (en) * 1984-12-14 1986-12-30 United Chemi-Con, Inc. Lithium/valve metal oxide/valve metal capacitor
US7576971B2 (en) * 1999-06-11 2009-08-18 U.S. Nanocorp, Inc. Asymmetric electrochemical supercapacitor and method of manufacture thereof
CA2327370A1 (fr) * 2000-12-05 2002-06-05 Hydro-Quebec Nouvelle methode de fabrication de li4ti5o12 pur a partir du compose ternaire tix-liy-carbone: effet du carbone sur la synthese et la conductivite de l'electrode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH117944A (ja) * 1997-04-24 1999-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
KR20020015289A (ko) * 2000-08-21 2002-02-27 김순택 리튬 이차 전지용 전극 및 리튬 이차 전지
KR20040088313A (ko) * 2003-04-09 2004-10-16 김영규 2차전지용 비수전해액

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321523B1 (ko) * 2011-08-12 2013-11-21 충북대학교 산학협력단 ＮａＯＨ의 화학적 활성화에 의한 커패시터 전극용 활성탄 및 이를 이용한 커패시터
KR101199538B1 (ko) 2011-08-22 2012-11-12 삼화콘덴서공업주식회사 하이브리드 커패시터
KR20190083041A (ko) 2018-01-03 2019-07-11 주식회사 한경티엔씨 Pcb 전해 동도금용 금속산화물 양극의 제조방법

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US20090225498A1 (en) 2009-09-10

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