슈퍼 커패시터
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왜 슈퍼일까요?
슈퍼커패시터는 분리된 전하 형태로 에너지를 저장합니다. 전하를 저장하는 면적이 클수록, 그리고 분리된 전하의 밀도가 높을수록 정전 용량이 커집니다.
일반적인 콘덴서의 면적은 도체의 평평한 표면적입니다. 더 큰 용량을 얻기 위해 도체 재료를 길게 말아 올리는데, 때로는 표면적을 늘리기 위한 특수한 구조를 사용하기도 합니다. 일반적인 콘덴서는 두 전극을 절연 재료(보통 플라스틱 필름, 종이 등)로 분리합니다. 이러한 절연 재료는 일반적으로 가능한 한 얇아야 합니다.
슈퍼커패시터의 표면적은 다공성 탄소 소재를 기반으로 하며, 다공성 접합부를 통해 최대 2000m²/g의 표면적을 확보할 수 있고, 몇 가지 조치를 통해 더욱 넓은 표면적을 얻을 수 있습니다. 슈퍼커패시터의 전하 분리 거리는 대전된 전극에 끌리는 전해질 이온의 크기에 따라 결정되며, 그 거리는 10Å 미만입니다. 기존의 커패시터 필름 소재는 이보다 더 작은 거리(10Å 미만)를 구현할 수 있습니다.
이처럼 넓은 표면적과 매우 짧은 전하 분리 거리가 결합되어 슈퍼커패시터는 기존 커패시터에 비해 놀라울 정도로 높은 정적 용량을 갖습니다.
배터리와 비교했을 때, 어느 쪽이 더 좋을까요?
배터리와 달리 슈퍼커패시터는 일부 응용 분야에서 배터리보다 우수할 수 있습니다. 때로는 커패시터의 전력 특성과 배터리의 높은 에너지 저장 능력을 결합하는 것이 더 나은 접근 방식일 수 있습니다.
슈퍼커패시터는 정격 전압 범위 내에서 어떤 전위로든 충전할 수 있으며 완전히 방전할 수도 있습니다. 반면 배터리는 자체적인 화학 반응에 의해 작동 전압 범위가 제한되어 있으며, 과방전 시 손상을 초래할 수 있습니다.
슈퍼커패시터의 충전 상태(SOC)와 전압은 단순한 함수 관계를 나타내는 반면, 배터리의 충전 상태는 다양한 복잡한 변환 과정을 거칩니다.
슈퍼커패시터는 동일한 크기의 일반 커패시터보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 전력이 에너지 저장 장치의 크기를 결정하는 일부 응용 분야에서는 슈퍼커패시터가 더 나은 해결책이 될 수 있습니다.
슈퍼커패시터는 아무런 악영향 없이 에너지 펄스를 반복적으로 전송할 수 있는 반면, 배터리는 고출력 펄스를 반복적으로 전송하면 수명이 단축됩니다.
울트라커패시터는 빠르게 충전할 수 있는 반면, 배터리는 빠르게 충전하면 손상될 수 있습니다.
슈퍼커패시터는 수십만 번 재활용할 수 있는 반면, 배터리는 수백 번밖에 재활용할 수 없습니다.
