Template 방법을 이용한 Hybrid Supercapacitor 전극용 알루미늄 분말 디스크 제조와 에칭 조건 연구

Abstract

전해 캐패시터와 supercapacitor의 특성을 함께 가지는 하이브리드 캐패시터의 용량은 표면이 산화물로 피복된 양극에 의해서 좌우된다 본 연구에서는 고전압 하이브리드 슈퍼캐패시터의 제조를 위해 양극의 용량 최적화를 수행하였다. <TEX>$40{\mu}m$</TEX>의 입자경을 갖는 알루미늄 분말과 NaCl분말을 4:1의 무게비로 혼합하여 디스크 형태의 전극을 만들고 열처리를 하였다. 열처리 후 <TEX>$50^{\circ}C$</TEX>의 증류수에서 NaCl을 용해시켜 열처리 온도에 따른 용량과 저항을 비교하였다. 최적의 열처리 과정을 거친 후 electropolishing 및 화학처리, 1차 및 2차 에칭을 단계별로 행하였고 각각의 단계에서 최적의 조건을 조사하였다 각각의 단계에서의 용량과 저항은 ac impedance analyzer를 사용하여 측정하였으며 전극의 표면은 SEM을 이용하여 관찰하였다. 2차 에칭 후 내전압이 300V급인 전극으로 만들기 위하여 365V로 양극산화 시켰으며, 산화된 알루미늄 디스크 전극을 사용하여 단위 셀을 제조하여 주파수에 따른 용량과 저항 특성을 기존의 300V급 알루미늄 전해 캐패시터와 비교하였다. Capacitance of a hybrid capacitor that has characteristics of both electrolyte capacitor and supercapacitor is determined by anode surface covered with oxide layer. In this study, optimal condition processes for anode to fabricate a high voltage hybrid capacitor was investigated. We mixed aluminum powder having mean particle size of <TEX>$40{\mu}m$</TEX> with NaCl powders at weight ratio of 4 : 1 and prepared a disk type electrode after annealing at various temperature. After dissolving NaCl in <TEX>$50^{\circ}C$</TEX> distilled water, heat treatment, eletropolishing, chemical treatment, and the first and the second etching of Al disk were conducted. In each process, capacitances and resistances of the disk measured by ac-impedance analyzer were compared to find its optimum treatment condition. Also, the surface morphology of treated disks were observed and compared by SEM. After the second etching, the Al disk was anodized at 365V to make an anode of hybrid supercapacitor that can be operated at 300V, Capacitance and resistance of the anodized Al disk electrode was compared with those of commercialized conventional aluminum electrolytic capacitor at different frequencies.