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전기 이중층 커패시터의 고출력화, 고온화에 대한 도전

전문가 제언: ○ EDLC에 넓고 일반적으로 사용되고 있는 전해질은 TEA?BF4(테트라에틸암모늄·테트라플루오로보레이트)로 유기용매 중에서 TEA+양이온과 BF4－음이온으로 나누어진다. 양극과 음극 사이에 전압을 걸면, 양극에는 BF4－음이온이 오고, 음극에는 TEA+양이온을 끌어 들여 전위 장벽을 형성, 전기를 모을 수 있다고 생각되고 있다. EDLC의 충방전 반응은, 화학반응이 아니고 물리 과정으로 부반응을 일으키지 않으면서 사용 온도 범위가 넓다.

○ EDLC의 재료 코스트 구성은 활성탄, 전해액과 그 외 부품이 각각 1/3씩 차지한다. 또한 전극이 다공성이어서, 리튬이온 전지에 비해 2배 정도의 전해액을 필요로 해 고비용의 원인이 되어 있다. 현재로서는, 양산화 이외에 재료 코스트를 극적으로 내리는 방책은 발견되지 않고 있다. 이 글은 EDLC를 코스트 다운하고 LIB의 기술적 단점을 EDLC가 보완 할 수 있게 충방전 순발력의 강화와 고온에서 내구성 및 수명 연장을 구하고자하는 도전이다.

○ 범용 서브모터는 시동, 정지를 융통성 있게 작동 이것을 연간 연속해 가동시키는 경우도 있다. 이 사양을 만족하려면 1초 충방전이 1억회 레벨로 가능한 축전 디바이스가 필요하게 된다. 회생 전력을 축전하려면 변환기로 직류로 변환할 필요가 있고, 순간 대전류를 축전하려면 모터에 가까운 변환기의 근방에 축전 디바이스를 설치할 필요가 있다.

○ 그러나 모타나 변환기에는 큰 발열이 있어, 일시적으로 100℃를 넘는 상황도 상정된다. 따라서, 고온에 참는 축전 디바이스가 요구된다. LIB와 달리 화학반응에 의하지 않고, 미크로포아에의 이온의 출입에 의한 물리적인 반응으로 축전할 수 있는 EDLC는 LIB가 할 수 없는 순간 대전류의 회생 및 고온으로의 축전에 유리하다.

○ 국내 동향도 저소비전력형, 저환경부하형 사회의 실현을 위한 2차전지의 대용량화의 진행, 풍력발전, 하이브리드 자동차의 전력회생 용도 및 탄소 재료를 도입한 축전기기 등의 연구가 진행되고 있다.

저자: Kenro Mitsuda et. al.
자료유형: 학술정보