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출품기술

커피찌꺼기로 제조된 수퍼캐패시터용 고성능 전극 제조 기술
분야
에너지/자원

커피찌꺼기로 제조된 수퍼캐패시터용 고성능 전극 제조 기술

보유기관 및 연구자 : 한국지질자원연구원 최지혁

개발상태
4/9
기술소개서 추가 기술 정보 시장자료 특허구매 서식

기술완성도

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
특허정보
  • 활성탄과 환원 그래핀옥사이드를 포함하는 수퍼커패시터용 전극, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 수퍼커패시터 (No : 10-2157182)
거래 조건 :
별도협의
상담신청 기술문의

기술개요

- 그래핀옥사이드를 바인더로 이용한 활성탄으로 제조되는 슈퍼커패시터용 전극

기술활용분야

- 전기 자동차
· 보조 배터리, 배터리, 배터리 대체용

- 친환경 에너지
· 태양광, 풍력, 수소연료전지 등

- 가전제품
· 휴대폰, 디지털 카메라 플래시

- 무정전전원장치

기존 문제점

- (기존 에너지 저장 장치) 가역 이온 흡착으로 전극(EDLC: 전기이중층 커패시터) 표면에 에너지 저장
· 전극의 재료로 비표면적이 높은 다공성 탄소재 재료 사용 많음

- (활성탄) 대표적인 다공성 소재로 대부분 슈퍼커패시터 소자에 사용

- 낮은 에너지 밀도로 용도 제한적

- 다량의 활성탄 적층 → 이온/전하 이동거리 증가 및 활성탄 사이의 저항 증가 → 질량 부하량 증가 → 슈퍼커패시터의 성능 저하

- 기술 개발은 대부분 ‘첨가제 형태 개발’이 활발함 → 그래핀을 ‘다기능성 바인더’로 이용하는 연구 미흡

기술 특장점

- 그래핀옥사이드를 바인더로 사용
· 다공성 활성탄의 비표면적을 효과적으로 유지

- 산소기능기와 텍스쳐된 형태를 제공하는 활성탄 표면의 그래핀옥사이드
· 전극의 젖음성 향상
· 고전류 밀도에서 전해질의 접근 향상

- 상용화 수준의 높은 충전용량과 전력밀도, 우수한 사이클을 가지는 슈퍼커패시터용 전극
· 활성탄 다공 사이에 3차원적 전도성 네트워크 형성

- 저비용의 재생가능한 원료를 활용한 고성능의 슈퍼커패시터용 전극

기술 구현

- 높은 에너지밀도를 갖는 수퍼커패시터 전극 제조 가능 : 높은 비표면적과 표면 기능기 제어 가능

- 고용량 활성탄-상용화 수퍼커패시터 제조 가능 : 다기능성 그래핀 바인더를 통한 전극 내 이온의 이동성 향상

- 폐자원 고효율/순환 기술개발 (Zero emission) : 중간 부산물로 발생되는 커피오일은 친환경 화장품 및 세정제용으로 사용가능

- 자원순환 탄소중립 순환경제 기술개발 : 폐자원의 고부가가치화/재활용기술 인식전환/다른 바이오매스의 재활용 가능

시장동향

- (세계 슈퍼커패시터 시장) 27억 달러(’19) → 165억 달러(’27)
· 자동차 사업의 증가, 중국과 인도의 전자 부문의 성장 등의 요인으로 수요 증가
· 전 세계휘발유 가격의 장기적인 상승, 환경 친화적·연료 효율적인 교통 수단의 장려, 재생 가능 에너지 시스템에 대한 수요 증가, 정부의 호의적인 규제로 인해 시장 성장의 촉진 예상

- (세계 이차전지 시장) 806억 달러(’19) → 1,363억 달러(’24)
· 리튬이온 배터리 비용 감소, 전기차에 대한 정부 지원 증가, 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해 에너지 분야에 대한 관심 증가 등으로 시장의 촉진 전망

시장동향

- (세계 무정전전원장치 시장) 76억 달러(’20) → 125억 달러(’28)
· 신흥경제국가의 산업화 진전, 신뢰성 높은 전력 솔루션에 대한 수요 증가 등의 요인으로 시장 성장 예상

- (세계 에너지저장장치(ESS) 시장) 200억 달러(’21) → 1,060억 달러(’26)
· 전 세계적인 신재생에너지 전환, 탄소중립 강화로 인한 시장 성장 가속화

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