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(A) study on high performance lithium ion capacitos with functionalized graphene = 기능화 그래핀을 이용한 고성능 리튬 이온 커패시터에 관한 연구
서명 / 저자 (A) study on high performance lithium ion capacitos with functionalized graphene = 기능화 그래핀을 이용한 고성능 리튬 이온 커패시터에 관한 연구 / Ji-Hoon Lee.
저자명 Lee, Ji-Hoon ; 이지훈
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2013].
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초록정보

Lithium ion capacitors (LICs) have recently drawn considerable attention because they utilize the ad-vantages of supercapacitors (high power) and lithium ion batteries (high energy). However, the energy densi-ties of conventional LICs, which consist of a pair of graphite and activated carbon electrodes, are limited by the small capacities of the activated carbon cathodes. To overcome this limitation, we have engaged urea-reduced graphene oxide. The amide functional groups generated during the urea reduction facilitate the enoli-zation processes for reversible Li binding, which improves the specific capacity by 37 % compared to those of conventional systems such as activated carbon and hydrazine-reduced graphene oxide. Utilizing the increased Li binding capability, when evaluated based on the mass of the active materials on both sides, the LICs based on urea-reduced graphene oxide deliver a specific energy density of ~106 $Wh/kg_{total}$ and a specific power den-sity of~4200 $W/kg_{total}$ with perfect capacity retention up to 1000 cylces. These values are far superior to those of previously reported LICs and supercapacitors, which suggests that appropriately treated graphene can be a promising electrode material for LICs

리튬 이온 커패시터는 슈퍼 커패시터의 장점(고출력)과 리튬 이온 전지의 장점(고 에너지)을 모두 갖는 하이브리드 타입으로 최근에 이르러 각광을 받고 있다. 그러나 기존의 활성탄과 흑연으로 이뤄진 리튬 이온 커패시터의 경우, 에너지 밀도는 흑연의 용량(372 mAh/g)에 비해 약 1/5 수준인 활성탄의 용량에 의해 크게 제한되고 있었다. 이러한 제약을 극복하고자, 본 연구에서는 우레아(Urea) 처리된 환원 그래핀을 이용했다. 환원 과정 중에 생기는 아미드 작용기는 리튬 이온과의 가역적인 반응을 통해 기존의 리튬 이온 커패시터나 잘 알려진 환원제인 하이드라진(Hydrazine)로 처리된 그래핀으로 구성된 리튬 이온 커패시터보다 에너지 밀도를 37 % 가량 향상시킬 수 있었다. 향상된 리튬 이온 바인딩 능력을 이용해, 양쪽 전극의 무게를 토대로 평가했을 때, 우레아 처리 환원 그래핀으로 이뤄진 리튬 이온 커패시터는 약 106 $Wh/kg_{total}$의 에너지 밀도, 약 4200 $W/kg_{total}$의 출력 밀도를 1000 사이클까지 완벽하게 유지할 수 있었다. 이러한 수치들은 기존에 보고된 리튬 이온 커패시터나 슈퍼 커패시터와 비교해도 월등히 우수한 수치이며, 이는 적절한 환원 반응을 거친 그래핀은 리튬 이온 커패시터의 유망한 전극 재료로 사용될 수 있음을 의미한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEEW 13018
형태사항 iv, 28 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 이지훈
지도교수의 영문표기 : Jang-Wook Choi
지도교수의 한글표기 : 최장욱
수록잡지명 : "Functionalized Graphene for High Performance Lithium Ion Capacitors". ChemSusChem, 5, 2328-2333(2012)
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원,
서지주기 References : p. 23-25
주제 Lithium ion capacitors
Graphene
Urea Reduction
Functional Group
Electrochemical Capacitor
리튬 이온 커패시터
그래핀
우레아 환원
아미드 기
전기화학 커패시터
작용기
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