This research demonstrates that nickel oxide and activated carbon composite was synthesized from various resources and were applied supercapacitor electrode. Supercapacitors have garnered considerable attention over the past decades. Because they have high power density and long cycle ability compared to secondary batteries and conventional dielectric capacitors. Although various types of RuO2 with high capacitance have been studied among the pseudo-capacitors, they are limited to commercial products because of costliness and toxic nature. Therefore, we used nickel oxide instead of RuO2 as an electrode. Because, NiO have theoretically similar performance of RuO2 and economical availability.
Composite of nickel oxide and activated carbon was synthesized through two step. The first step was that Ni(OH)2 was synthesized by precipitating method. After that, NiO was formed by calcination at $300^\circ C$ for 3 hours. The composites were analyzed by XRD, SEM, and EDX. It was confirmed that nickel oxide grew up on the surface of activated carbon. We investigated capacitance with various weight ratio of nickel oxide and activated carbon. We found that the highest specific capacitance was 624 F/g, 487 F/g, 403 F/g respectively at current density 1 A/g when nickel oxide:activated carbon is weight ratio of 1:20. Specific capacitance generally had tendency to increase with specific surface area in same composite. When compared to composite from microalgae and the others(wood, asphaltene), structural difference demonstrate in SEM image. BET surface properties also was confirmed for structural difference. Elemental analysis affected electrochemical properties of composites derived from various resources.
슈퍼캐패시터는 현재 2차전지의 단점을 극복하고 전기자동차등 응용 가능성이 있음에 따라 활발한 연구가 진행되고 있다. 기존의 문헌에선 루테늄 산화물을 이용한 전극을 만들고 응용하고자 하나 상용성에 어려움이 있어 다른 대체 물질에 관한 연구가 진행 중이다. 그 중에서 니켈산화물의 경우 이론적 값이 약 2500 F/g으로 루테늄 산화물과 유사한 성능을 나타내고 상용의 가능성이 있어 활발한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 니켈 산화물의 성능을 향상시키고자 활성탄과 복합체들을 다양한 소스로부터 만들어 구성하였고, 어떤 요인으로 성능의 향상을 기대할 수 있는지 찾고자 하였다. 합성 방법은 2단계 과정을 통해서 복합체를 간단하게 구성할 수 있고 3가지의 복합체로부터 전기적인 전극 특성을 비교하였을 때 비표면적과 성분 분석에 의한 차이 주사전자현미경 사진을 통한 구조적 차이로 인한 전기적 특성이 달라졌음을 확인하였다. 같은 복합체 내에서 비교 할 경우 비표면적에 비례하여 성능이 증가하고 감소함을 나타내었다. 미세조류로부터 만든 복합체와 다른 두 가지 물질에 대한 복합체(나무, 아스팔텐)를 비교할 경우 구조적인 차이를 주사전자현미경사진을 통해 확인하였고, 성분에 따른 차이도 나무와 다른 물질들 간의 차이를 통해서 전기적 성능의 차이를 나타냄을 확인하였다.
