Hybrid supercapacitors with battery-type electrodes offer higher energy density. However, these electrodes suffer from slow kinetic response, resulting in reduced capacity retention at high charge-discharge rates. To address this, researchers directly oxidized niobium metal without binders to create niobium oxide, an active material. Anodic oxidation formed niobium oxide films with a macro-porous structure, followed by heat treatment to produce orthorhombic-Nb2O5. Electrochemical analysis showed that anodically oxidized cathodes exhibited the highest capacity and retention. The resulting oxide was amorphous, providing more defects and void spaces compared to crystalline structures, enabling increased capacity and fast diffusion of lithium ions. Thus, samples with only anodically oxidized electrodes demonstrated higher capacity and retention compared to heat-treated samples. Additionally, comparisons with other studies confirmed that anodically oxidized niobium oxide electrodes outperformed those with binders in terms of capacity retention.
하이브리드 슈퍼캐패시터는 배터리 타입 전극을 사용하여 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다. 그러나 배터리 타입 전극은 느린 반응 운동성으로 인해 높은 충방전 속도에서 용량 유지율이 감소시킨다. 이를 해결하기 위해 바인더를 사용하지 않고 나이오븀 메탈에 양극 산화를 진행하여 활물질인 나이오븀 산화물을 직접 생성하였다. 양극 산화에 의해 매크로 기공 구조를 갖는 나이오븀 산화막이 형성되었으며, 열처리를 통해 사방정계 나이오븀 산화물(orthorhombic-Nb2O5)을 만들었다. 전기화학적 분석 결과, 양극 산화만 거친 음극이 가장 높은 용량과 용량 유지율을 보여준다. 양극 산화로 형성된 산화물은 비정질 상태이며, 비정질 구조는 결정질 상태보다 결함과 빈 공간이 많아 용량을 더욱 증가시키고 리튬 이온의 빠른 확산을 가능한다. 따라서, 양극 산화만 거친 샘플이 열처리 샘플보다 높은 용량과 용량 유지율을 보여준다. 또한 다른 논문에서는 바인더를 사용한 나이오븀 산화물 전극과 비교했을 때, 양극 산화로 생성된 전극이 더 높은 용량 유지율을 갖는 것으로 확인했다.
