력 밀도가 낮아 충/방전 속도가 느리며 수명이 짧은 단점을 가지고 있
고, 전기이중층 커패시터는 장수명, 고출력의 장점이 있지만 에너지밀
도가 낮기 때문에 사용이 제한된다.
∘ 이러한 기존 에너지 저장 시스템의 문제점들을 해결하기 위해서는 다
각도의 접근법과 새로운 시스템 개발이 필요하다. 이를 위해 최근 들
어 산화/환원 활성 전해질을 주 에너지저장원으로 이용하는 고용량 하
이브리드 레독스 슈퍼커패시터가 개발되고 있다.
□ 하지만 지금까지 레독스 활성 전해질과 전극 구조의 다양한 특성 변화
를 집합적으로 고려하고 이에 따른 레독스 슈퍼커패시터의 성능(에너
지, 파워, 자가방전*) 상관관계를 규명한 관한 연구는 전무하다.
* 자가방전: 충전상태를 유지하지 못하고 서서히 방전이 일어나는 현상을 말하며,
특히 액체상태의 전해질을 주 에너지저장원으로 사용하는 레독스 슈퍼커패시터에
서는 레독스 전해질의 원치않는 교차확산(cross-diffusion)에 의한 자가방전이 고질
적인 문제점임.
□ 연구팀은 물에 용해된 요오드화물(iodide)을 모델 레독스 전해질로 선택
하여 수계 전해질과 다공성 탄소 전극의 다양한 구조적 특성(비표면적,
기공 크기, 기공 부피, 입자내 공간) 변화에 따른 요오드화물 전해질의
충‧방전시 전기화학적 특성과 제작된 셀의 성능(에너지밀도, 출력밀도,
자가방전)을 분석하였다.
∘ 그 결과, 다공성 탄소전극의 단지 표면적을 넓히는 것은 고성능 레독스
커패시터 성능 구현에 충분치 않으며 계층적 구조를 갖는 탄소의 사용
이 중요하다는 것을 밝혀냈다.
∘ 연구팀은 요오드화물을 모델 전해질로 사용 시, 1 nm 이하 크기의 기
공은 자가방전 억제와 전기이중층 정전용량의 극대화를 위하여 필요하
고 1 nm 이상의 기공은 출력성능 향상에 효과적이며, 기공 부피와 입
자 내 빈 공간이 클수록 레독스 용량(capacity)을 증가시킬 수 있다는
결과를 확인하였다.