Capacitor (추가됨) Q = CV C= capacitance (정전용량) d =판의 간격, A =판의 면적.

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1 Capacitor (추가됨) Q = CV C= capacitance (정전용량) d =판의 간격, A =판의 면적

2 Battery (추가됨)

3 Supercapacitor (추가) A supercapacitor or ultracapacitor is a high-capacity capacitor with capacitance values much higher than other capacitors. They can accept and deliver charge much faster than batteries. They tolerate many more charge and discharge cycles than rechargeable batteries. they use electrostatic double-layer capacitance. The double-layer serves approximately as the dielectric layer in a conventional capacitor. Double-layer capacitors have much higher capacitance values than conventional capacitors, arising from the extremely large surface area of activated carbon electrodes and the extremely thin double-layer distance on the order of  nm. (7분22초)

4 Li ion battery (추가) 리튬이온 배터리는 크게 4 부분: 양극, 음극, 전해액, 분리막으로 구성
리튬산화물로 양(+)극을 만들고 흑연과 같은 탄소화합물로 음(-)극을 만듬 전해액은 양극과 음극에서 리튬 이온이 이동할 수 있는 매개체 역할 분리막은 양극과 음극이 직접적으로 접촉하는 것을 방지해주는 역할 양극 - 리튬산화물로 구성된 활물질과 소량의 전도제로 구성됨 음극 - 안정성, 낮은 전자 화학적 반응성, 가격, 리튬 이온을 많이 저장 할 수 있는 능력을 고려하여 흑연을 주로 사용함

5 Li ion battery (추가) 리튬이온 배터리 원리는 1960년대에 제안되었지만 리튬의 반응성이 너무 크고 안정성 문제 해결이 어려워 실용화되지 못하다가 1991년 소니가 제품개발에 성공함으로써 상용화되기 시작 리튬이온 배터리는 일반적으로 리튬을 포함한 전이금속(transition elements) 산화물인 양극재 (LiCoO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2) 와 탄소 재료(흑연을 상업적으로 가장 많이 사용)인 음극재, 전해질로 구성 리튬이온 배터리는 이후 음극이나 양극 소재의 한계로 인해 전지 구조 최적화를 바탕으로 한 용량 개선 중심으로 개발되었지만, 용량 발전이 두 배 수준에서 한계  

6 Graphene battery (추가) 그래핀이 모든 문제를 해결할 수 있는 가장 적합한 소재로 연구와 성과들이 나오고 있음
배터리의 음극재로 그래핀 복합소재가 주로 사용됨 전극재료로 사용되는 그래핀은 2 가지 용도로 사용되는데 첫째, support material로 사용될 경우에 금속 이온들이 규칙적으로 배열하도록 도와서 전극의 효율을 증대시킨다. 둘째, 전극의 복합물질로 사용될 경우에는 그래핀의 큰 전도성과 규칙적인 구조에 의하여 다른 전극재료를 능가하는 성능을 갖는다.

7 Graphene battery (추가) 삼성전자, 충전 속도 5배 빠른 배터리 소재 '그래핀 볼' 개발 성공 (2017.11)
기존 배터리는 고속충전 기술을 사용하더라도 완전충전에 1시간 가까이 걸렸지만, 그래핀 볼 소재를 사용한 배터리는 12분이면 완전 충전 전기차용 배터리가 요구하는 온도 기준인 60도까지 안정성을 유지 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 매커니즘을 규명 그래핀 볼을 리튬이온 전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용했더니 충전용량이 늘어나고, 충전시간을 단축하는 것은 물론 고온 안전성까지 모두 만족시키는 결과

8 Graphene battery (추가)

9 Fuel Cell (추가) 연료전지(Fuel Cell)란 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치이다.  전지는 닫힌 계에 화학적으로 전기에너지를 저장하는 반면, 연료전지는 연료를 소모하여 전력을 생산한다. 전지의 전극은 반응을 하여 충전/방전 상태에 따라 바뀌지만, 연료전지의 전극은 촉매작용을 하므로 상대적으로 안정하다. 수소 연료전지는 수소를 연료로, 산소를 산화제로 이용한다. 연료전지의 발전 효율은 40~60% 정도로 대단히 높으며, 반응 과정에서 나오는 배출열을 이용하면 전체 연료의 최대 80%까지 에너지로 바꿀 수 있다.

10 Fuel Cell (추가) 현재의 연료전지는 석유류를 분해해서 수소를 생산한다. 지금의 기술로는 수소를 생산해서 연료전지에 쓰는 것 보다 석유를 이용한 화력발전 비용이 싸다. 배터리식 전기자동차는 충전 스탠드에 차량의 배터리를 연결해서 충전시키면 되므로 충전절차가 비교적 간단하다. 배터리의 한계로 인해서 충전시간이 좀 오래 걸리고 시간의 경과에 따른 자연방전 문제가 단점이다. 연료전지식 전기자동차는 충전시간이 오래 걸리지 않아서 빠른 충전이 가능하다. 그 대신 연료전지에 연료를 넣어주는 작업을 해야 하므로 충전절차 그 자체는 배터리식 전기자동차에 비해서 복잡한 편이다.

11 Fuel Cell (추가)

12 Fuel Cell (추가)

13 Graphene 촉매 (추가) So, we intercalated a polymer so called Poly sodium 4 styrenesulfonate into graphite oxide. The polymer is water-solube, not-toxic, and it has high melting point. After intercalation, we confirmed interlayer distance of the composite increased. 기존에는 주로 백금을 촉매로 사용함에 따라 비싼 가격과 성능 면에서 많은 제약이 있었으나, 최근 백금 촉매의 대안으로 꿈의 소재 그래핀이 부각되고 있음  그래핀이 산소환원용 촉매로 사용된다 (연료전지의 양극 촉매로 산소분자(O=O)를 산소원자(O)로 분해하는 역할)  울산과학기술대학교(UNIST) 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 2015년 5월 22일자에 게재. (논문명 : Antimony-Doped Graphene Nanoplatelets)