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슈퍼커패시터

1957
  • H. I. Becker
전기화학 실험실에서 슈퍼커패시터를 분석하는 연구원.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

안 electric double-layer capacitor (EDLC), or supercapacitor, stores energy electrostatically by polarizing an electrolytic solution. Unlike a conventional battery, no chemical reactions are involved. It stores energy in the electric double-layer (Helmholtz double layer) formed at the interface between a high-surface-area electrode and an electrolyte. This allows for extremely fast charging and discharging and a very long cycle life.

EDLC(전기이중층 커패시터)의 핵심 원리는 고체 전도성 전극과 액체 전해질 사이의 계면에서 전하가 분리되는 것입니다. 전극은 일반적으로 활성탄이나 기타 다공성 물질로 만들어지며, 표면적이 매우 넓습니다(그램당 최대 2000제곱미터). 전압이 가해지면 전해질 내의 이온이 반대 극성의 전극으로 이동하여 두 개의 전하층을 형성합니다. 하나는 전극 표면의 전자층이고 다른 하나는 전해질 내의 이온층입니다. 이 두 층은 헬름홀츠 층이라고 하는 분자 두께의 절연층에 의해 분리되며, 이 층은 유전체 역할을 합니다. 커패시턴스는 [latex]C = frac{epsilon A}{d}[/latex]로 주어지는데, 여기서 [latex]epsilon[/latex]은 전해질의 유전율, A는 전극 표면적, d는 전하 분리 거리입니다. 이처럼 매우 넓은 표면적과 극히 작은 전하 분리 거리(나노미터 단위) 덕분에 기존 커패시터보다 수천 배 높은 매우 높은 커패시턴스를 구현할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있지만, 에너지 밀도는 여전히 배터리보다 낮습니다. 하지만 핵심적인 장점은 전력 밀도, 즉 매우 빠르게 전하를 공급하고 흡수할 수 있는 능력입니다.

UNESCO Nomenclature: 2203
물리화학

유형

물리적 장치

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 라이덴 병의 발명 (1745년)
  • 헬름홀츠의 전기 이중층 이론(1850년대)
  • 다공성 탄소 소재 개발
  • 정전기 및 정전 용량의 기본 원리

응용 프로그램

  • 버스, 기차, 크레인의 회생 제동
  • 전자 기기의 메모리(SRAM, DRAM)용 단기 전원 백업
  • 재생에너지 시스템의 전력 안정화
  • 엔진 냉간 시동 보조 기능
  • 카메라 플래시

특허:

  • US2800616A

잠재적 혁신 아이디어

  • hybrid supercapacitors combining battery-like electrodes with capacitor-like electrodes
  • graphene-based electrodes for even higher surface area and conductivity
  • structural supercapacitors integrated into car body panels
  • micro-supercapacitors for powering 사물 인터넷 sensors and 의복 tech
  • electrolyte optimization for wider operating temperatures and higher voltages
  • flexible and stretchable supercapacitors
  • redox-active electrolytes (pseudocapacitors) to increase energy density
  • yarn-based supercapacitors woven into textiles
  • transparent supercapacitors for smart windows and displays
  • self-healing supercapacitors
Related to: supercapacitor, EDLC, ultracapacitor, electric double-layer, Helmholtz layer, activated carbon, power density, regenerative braking, electrostatic storage, fast charging.

역사적 맥락

슈퍼커패시터

1950
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1950
1957
1957
1959-11
1960
1950
1950
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1957
1958
1960
1960

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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