- 1 -
레독스 활성 전해질과 규칙적 구조의 
메조포러스 탄소 전극 기반 수계 하이브리드 
커패시터의 작동기작 규명 연구
□ 신소재공학부 유승준 교수 연구팀은 스웨덴 Chalmers University of Technology의 Anders 
E.C. Pamlmqvist 교수 연구팀과 함께 수계 레독스(redox) 슈퍼커패시터* 성능 향상을 위한, 
레독스 활성 전해질과 메조포러스(mesoporous) 탄소 전극의 상관관계를 규명한 연구를 ACS 
Applied Materials and Interfaces (IF 9.229) 최신호에 발표하였다. 
  레독스 슈퍼커패시터: 사이클 수명이 길고 출력밀도가 높은 장점을 가지는 슈퍼커패시터와 
에너지밀도가 높은 장점을 가지는 2차전지의 각 장점들을 결합한 하이브리드 에너지 저장 
시스템으로, 전기이중층 정전용량에 더하여 액체 전해질의 산화/환원 반응에 의한 패러데익
(faradaic) 에너지 저장 메커니즘을 추가함으로써 기존 커패시터의 낮은 에너지 밀도 문제를 
해결할 수 있음.  
□ 연구팀은 물에 용해된 viologen 레독스 활성 유기물과 bromide 할로젠을 레독스 전해질로 
선택하고, 전극 물질로는 규칙적으로 제어된 구조의 메조포러스 CMK-8 탄소를 합성, 사용
하였다. (1) 긴 alkyl chain을 가지는 viologen 물질이 cubic 3D pore 구조를 가지는 
CMK-8 전극 계면에서 전기화학적으로 어떻게 반응하는지를 통하여 레독스 특성을 규명하
고, (2) 상관관계에 대한 이해를 바탕으로 제작된 셀의 작동 기작을 규명하고, 이를 기반으로 
성능(에너지밀도, 출력밀도, 자가방전)을 향상시키는 연구를 진행하였다.   
 
□ 유승준 교수는 “본 연구에서 규명한 메조포러스 전극과 레독스 활성 전해질 기반 하이브리드 
커패시터의 작동 기작을 바탕으로 향후 다양한 레독스 전해질과 탄소 전극의 상관관계 최적
화를 통해 고용량 장수명 수계 에너지 저장 장치 개발 및 신재생에너지 활용을 극대화하여 
환경문제 해결에 이바지 할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.     
논문의 주요 내용
1. 논문명, 저자정보 
 - 저널명 : ACS Applied Materials and Interfaces (IF = 9.229)
 - 논문명 : Understanding the Operating Mechanism of Aqueous Pentyl Viologen/Bromide 
Redox-Enhanced Electrochemical Capacitors with Ordered Mesoporous 
Carbon Electrodes
 - 저자 정보 : 유승준 (공동교신저자/지스트), Anders E.C. Palmqvist (공동교신저자/스웨덴 
샬머스 공과 대학교)
- 2 -
그 림 설 명
[그림1] 모델로 사용된 pentyl viologen과 CMK-8 전극 모식도 (상). 제작된 하이브리드 레독스 
커패시터의 ragone plot에서의 성능 지표 (하).