슈퍼커패시터

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슈퍼커패시터(영어: Supercapacitor 또는 Ultracapacitor)는 일반적인 커패시터에 비해 훨씬 큰 정전용량을 가지며, 화학 반응보다는 전극과 전해질 계면에서 전하를 저장하는 방식으로 작동하는 에너지 저장 장치이다.

개요[편집 | 원본 편집]

슈퍼커패시터는 전해질, 전극, 분리막 등으로 구성되어 있으며, 전하를 전기 이중층(electric double layer) 또는 표면 화학 반응(pseudocapacitance)을 통해 저장한다. 고속 충방전이 가능하며, 일반적인 2차전지보다 수명이 길고 출력 전력이 높다.

구조 및 작동 원리[편집 | 원본 편집]

  • 전극(electrode): 활성탄, 그래핀, 탄소 나노튜브 등 고표면적 소재 사용
  • 전해질(electrolyte): 액체 또는 고체 전해질
  • 분리막(separator): 양극과 음극의 단락 방지를 위한 절연체
  • 전기 이중층: 이온이 전극 표면에 흡착되며 전하가 저장되는 메커니즘
  • 작동 전압은 셀당 약 2.7V 이하이며, 고전압이 필요한 경우 직렬 연결이 필요하다[1].

특징[편집 | 원본 편집]

  • 충방전 속도: 수 초 내 완충 및 방전 가능
  • 긴 수명: 수만~수십만 회 이상 충방전 가능
  • 고출력 특성: 높은 전력 밀도 제공
  • 넓은 작동 온도 범위
  • 환경 친화성: 중금속이나 유해 화학물질 적음
  • 자기 방전율 높음: 장기 저장에는 불리함
  • 에너지 밀도는 리튬이온전지보다 낮음[2].

응용 분야[편집 | 원본 편집]

  • 회생 제동 시스템 (버스, 전동차 등)
  • 비상 전원 및 백업 시스템 (UPS)
  • 에너지 하베스팅 및 저장 (태양광, 풍력)
  • 전자기기의 전압 안정화 및 보조 전원
  • 웨어러블 전자기기 및 플렉시블 전원 장치[3].

최신 기술 동향[편집 | 원본 편집]

  • 전극 소재의 고성능화 (그래핀, 탄소 나노튜브)
  • 하이브리드 슈퍼커패시터: 리튬이온전지와의 융합
  • 비대칭 슈퍼커패시터: 에너지 밀도 향상
  • 마이크로/플렉시블 슈퍼커패시터 개발
  • 자가 충전 및 에너지 하베스팅 연계 기술[4].

같이 보기[편집 | 원본 편집]

참고 문헌[편집 | 원본 편집]

각주[편집 | 원본 편집]

  1. ↑ Digikey, "Understanding Supercapacitors", https://www.digikey.kr/ko/articles/understanding-supercapacitors-and-their-relationship-with-batteries
  2. ↑ CAS, "Supercapacitor Technologies", https://www.cas.org/resources/cas-insights/supercapacitor-technologies-graphene-finally-living-its-full
  3. ↑ Premio, "What is a Supercapacitor?", https://premioinc.com/blogs/blog/what-is-a-supercapacitor
  4. ↑ arXiv, "A Review of Flexible Supercapacitors", https://arxiv.org/abs/1903.08965
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