EDLC용 전해액내 알루미늄 집전체의 전기화학적 특성 분석 및 성능 향상을 위한 연구

Abstract

EDLC용 알루미늄 집전체의 열화를 분석하기 위한 전극 활물질의 제거 방법을 수립하였고, EDLC용 유기 전해액인 1M TEABF4/ACN 내에서 다양한 종류의 알루미늄에 대한 전기화학적 특성을 조사하였다. 그 결과 순도가 높을수록 용량이 낮을수록 내전압이 높을수록 알루미늄의 전기화학적 안정성은 높은 것으로 나타났다. 알루미늄의 전기화학적 안정성의 차이 의한 셀 내 가스 생성량에 차이가 발생할 수 있을 것이라는 예측을 가스 발생 실험을 통해 실증하였고, 그 결과 저순도 에칭박 ＞ 저순도 화성박 ＞ 상용 고순도 집전체 ＞ 저용량 고순도 집전체의 순으로 가스의 생성량의 차이를 확인하였다. 알루미늄 집전체가 전해액에 의해서 부식이 되는 메커니즘을 조사하기 위해 집전체 표면을 XPS로 분석 하였고, 그 결과 알루미늄 표면이 F- 음이온과 의 부식 반응에 의해 Al-F 형태의 부동태 산화막을 형성시키는 것을 확인하였다. 가스 발생 실험을 통하여 전해액과 반응한 알루미늄 집전체의 양을 구하고, 이 반응에 의해 생성될 수 있는 H2 가스의 양을 화학 양론적으로 계산한 결과, 알루미늄 집전체가 전해액과의 사이에서 일으키는 부식 반응이 음극에서의 H2 가스의 생성과 직접적인 연관성을 가지고 있다는 것을 밝혀내어 EDLC내 고장모드 중 하나인 가스 생성 메커니즘을 새롭게 정립하였다. 그리고 이상과 같은 실험 결과들을 바탕으로 저순도 에칭박의 전기화학적 안정성을 향상시킨 개질 화성박을 집전체로서 적용한 EDLC 셀의 고온 부하 테스트 결과, 셀의 전기화학적 안정성도 개선되었음을 확인하여 저가의 저순도 에칭박을 EDLC용 집전체로서 사용할 수 있는 방법을 수립하였다.