1. 초고용량 커패시터 (Super Capacitor)
초고용량 커패시터는 콘덴서나 전해액 커패시터에 비해 압도적으로 많은 용량을 가지는 에너지 저장 디바이스를 나타내는 용어로 수퍼커패시터(Super Capacitor) 또는 울트라 커패시터 (Ultra Capacitor)로 부르기도 한다. 이러한 초고용량 커패시터는 대용량의 에너지를 저장한 후, 수십 초에서 수분 동안 높은 에너지를 발산하게 되는 동력원으로써 기존의 콘덴서와 2차 전지가 감당하지 못하는 성능의 특정 영역에서 사용가능한 유일한 대안이라 할 수 있다.
2. 특징
초고용량 커패시터는 아래와 같은 특징을 가지고 있다.
1) 과충전/과방전이 발생하지 않아, 단순한 전기회로로 설계가 가능하여 가격이 상대적으로 저렴한 편이다.
2) 전압으로부터 잔류용량의 파악이 가능하다.
3) 광범위의 내구온도특성을 가지고 있다.
4) 친환경적 재료로 만들어진다.
이러한 특징을 기초로 휴대폰이나 카메라와 같은 가전제품의 백업용 전원 및 고출력 보조전원으로 사용되고 있으나, 향후 무정전전원장치(UPS), HEV/FCEV 등의 수송/기계 및 스마트 그리드의 고출력 보조전원 등에도 활용가능하다.
3. 동작원리와 기본구조 (1)
여러가지 형태의 초고용량 커패시터 중 대표적인 전기이중층 커패시터는 양측으로부터 집전체, 활성탄 전극, 전해액, 격리막으로 구성되어있다. 전극은 활성탄소분말 또는 활성탄소섬유 등과 같이 유효 비표면적이 큰 활물질과 전도성을 부여하기 위한 도전재와 각 성분들 간의 결착력을 위해 바인더로 구성되고, 전해액으로서는 수용액계의 전해액과 비수용액계의 전해액이 사용된다. 또한 격리막으로서는 폴리프로필렌이나 테프론 등이 사용되는데 이는 전극 간의 접촉에 의한 단락을 방지하는 역할을 하게 된다. 충전시에 전압을 인가하면 각각의 활성탄 전극의 표면에 해리된 전해질 이온이 물리적으로 반대 전극에 흡착하여 전기를 축적하게 되고, 방전시에는 양/음극의 이온이 전극으로 부터 탈착해서 다시 중화 상태로 돌아오게 된다.
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