바이오 숯 슈퍼커패시터 비교 연구
본 연구는 세 가지 바이오 숯 전구체(핀란드 산업용 바이오 숯 2종, 자가 제조 버드나무 바이오 숯 1종)를 이산화탄소 활성화하여 전기 이중층 커패시터를 제작하고, 수성 키토산 및 스티렌-부타디엔 고무/카르복시메틸 셀룰로스 바인더와 결합하여 성능을 평가했습니다. 특히 전구체 의존적인 기공 발달과 바인더 조성이 중성 수성 NaCl 환경에서 소자 성능에 미치는 영향을 분석했습니다. 동일한 활성화 조건에서 A-G-BC는 64%의 가장 높은 활성화 수율과 918 m²/g의 BET 표면적, 0.750 cm³/g의 총 기공 부피를 보였습니다. HS-2D-NLDFT 분석 결과, A-G-BC는 0.446 cm³/g의 상당한 중간 기공 부피를 가졌으며, A-C-BC와 A-W-BC는 유사한 미세 기공 부피와 미세 기공 분율을 나타냈습니다. 0~1.2 V 범위에서 작동하는 대칭형 2전극 소자는 주로 전기 이중층 거동을 보였습니다. SBR/CMC 바인더를 사용한 A-G-BC는 5 mV/s에서 23.9 F/g, 100 mV/s에서 14.1 F/g의 정전용량을 보였으며, 가장 낮은 ESR과 누설 전류를 나타냈습니다. 그러나 SBR/CMC를 사용한 A-C-BC는 약간 더 높은 저속 GCD 정전용량을 보여, BET 면적만으로는 전하 저장 성능을 완전히 설명할 수 없음을 시사했습니다. 선정된 소자들은 10,000회 사이클 후 96~97%의 정전용량을 유지했으며, SBR/CMC를 사용한 A-G-BC는 90시간 전압 유지 노화 테스트 후 93.65%를 유지했습니다. 이 결과는 전구체 의존적인 기공 구조와 전극 조성이 수처리 바이오 숯 기반 슈퍼커패시터의 저항, 속도 응답 및 안정성에 복합적으로 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.