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[고려대학교] 완전 생분해성 슈퍼 캐패시터

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

완전 생분해성 슈퍼캐패시터 및 그 제조방법

보유기관 및 연구자 : 고려대학교 하정숙교수

특허정보
완전 생분해성 슈퍼커패시터 및 그 제조방법 (No : KR 101882128)

공기 중 안정한 겔 형태의 유기 전해질 기반 고성능 마이크로슈펔 커패시터 (No : KR 101582768)

플렉서블 전자기판 및 이의 제조방법 (No : KR 101543628)

패턴된 증착 그래핀을 이용한 전고체상 위어짐 가능한 수퍼커패시터 및 그 제조 (No : KR 101561959)

전고체상 박막형 수퍼커패시터 및 그 제조방법 (No : KR 101561961)

마이크로 수퍼커패시터, 마이크로 수퍼커패시터 어레이, 및 이의 제조방법 (No : KR 101862936)

탄소섬유전극, 이를 포함하는 와이어 형태의 수퍼커패시터, 및 상기 수퍼커패시터를 포함하는 NO2 센서 및 자외선 센서 (No : KR 101828164)
거래조건 : 추후협의

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: ○ 본 기술을 통해 제작된 슈퍼 커패시터는 고출력, 고효율을 가지면서 동시에 친환경적, 생분해성, 생체친화적으로 체내이식이 가능해 생체이식성 에너지 저장장치에 이용될 수 있음

연구의 필요성: ○ 기존 에너지 저장장치의 환경적인 문제와 인체에 대한 유해성을 해결할 필요가 있음

- 기존의 친환경 배터리는 모두 용해 가능하고, 무해한 물질로 구성되어있지만, 구동전압이 낮고 빠른 용해속도와 같은 단점을 가짐

- 슈퍼 커패시터는 차세대 에너지 저장장치라고 불리며, 배터리에 비해 빠른 충/방전속도와 높은출력, 우수한 수명, 안정성 등의 장점을 가지고 있어 친환경 배터리를 대신 할 수 있는 생분해성 슈퍼 커패시터의 개발이 요구됨

기술 구현 내용: ○ 슈퍼 커패시터 제조방법
- 금속의 전극층을 생분해성 고분자 기판 상부에 형성 시킴
- 금속 전극층 상부에 생분해성 고체 전해질 층을 형성해 구조체를 제조
- 구조체에 전기를 인가해 금속전극층과 고체 전해질층 사이에 금속산화물층을 형성 시킴

<슈퍼 캐패시터의 제조 도면>

시장동향: -세계 신재생 에너지 시장은 2016년 1,023억 달러 규모이며, 2021년까지 평균 29.6%의 성장률을 보이며 2,397억 달러 규모까지 성장 예상
-IEA에 따르면, 글로벌 기후변화 대응에 따라 신재생 에너지, 에너지 효율화 등 30년까지 총12.3조불 규모의 투자가 발생될 것으로 전망임

<세계 에너지 신산업 시장 규모 및 전망>

특장점

기존기술 한계: ○ 구성물질의 특성을 통한 생분해성 슈퍼 커패시터 제작 - 생분해성 고분자 유연기판(폴리락트산-클리콜산 공중합체, 바이오 셀룰로오스, 폴리글리콜산 등의 유도체 및 공중합체), 고체 전해질층, 금속 산화물층을 형성함 - 기판, 전극층, 고체 전해질층을 피복하는 생분해성 인캡슐란트를 포함하는 것이 특징

개발기술 특성: ○ 고용량, 고에너지 및 고출력의 슈퍼 커패시터 제공가능 - 기존 친환경 배터리 보다 성능이 우수한 슈퍼 커패시터의 제작이 가능함

○ 친환경적인 에너지 저장장치의 제공 - 친환경적, 생분해성, 생체친화적으로 체내이식이 가능하며, 향후 생체 이식성 에너지 저장장치를 구현할 수 있음

<슈퍼 커패시터와 기존 ESS의 성능 비교>