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아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터로서, 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체; 아연 호일, 흑연 호일 및 탄소 천으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 아연친화물을 포함하는 음극 집전체; 분리막; 및 전해질;을 포함하고, 상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트를 슈퍼커패시터의 양극 집전체로 사용하여 슈퍼커패시터의 용량 향상 및 전극의 전기 전도도 향상을 도모하며, 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 기계적 유연성에 의해 슈퍼커패 시터의 유연 성능을 높이며,상기 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터는 순수 탄소시트(Carbon sheet; CS)와 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트(Heteroatom-doped 3D graphene carbon sheet; H-GCS)에 대해 전류밀도에 따른 면 적용량을 계산한 결과 모든 전류 밀도에 대해 CS 보다 H-GCS의 용량이 더 큰 것을 확인할 수 있고, H-GCS의 용량 유지율이 CS보다 더 높은 것을 특징으로 하는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트는 산소, 질소, 인, 및 붕소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트는 물에 대한 접촉각은 30 ~ 80 °인 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 직경은 50 ~ 2000 nm 인 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 헤테로원자-도핑 3D 그래핀은 탄소시트에 일부 또는 전부 결합되어 있는 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 탄소시트는 흑연호일, 탄소 천, 탄소섬유 시트 및 흑연섬유 시트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트가 포함된 양극 집전체의상기 양극 집전체는 흑연 호일, 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트, 탄소 천, 구리 호일, 티타늄 호일 또는 스테인리스 스틸 호일을 포함하는 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 분리막의 기재는폴리아크릴로나이트, 카프론, 직조 유리 섬유, 다공성 직조 세라믹 섬유, 미세 다공성 폴리에틸렌 분리막, 미세 다공성 폴리프로필렌 분리막, 폴리아미드 부직포 분리막, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 부직포 분리막, 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF) 부직포 분리막, 폴리에틸렌 부직포 분리막, 또는 폴리프로필렌 부직포 분리막인 것을 특징으로 하는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 전해질은 황산아연, 염화아연 및 아세트산 아연으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터는50 mV s-1의 주사속도에서 순환전압전류분석(Cyclic voltammetry; CV) 결과 순수 탄소시트(Carbon sheet; CS)보다 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트 (Heteroatom-doped 3D graphene carbon sheet; H-GCS)의 내부 면적이 더 크고, H-GCS의 CV 결과는 상대적으로 일그러진 사각형 모양을 나타내므로 H-GCS는 도핑된 산소원자에 의해 산화환원 반응이 존재하는 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터는순수 탄소시트(Carbon sheet; CS)와 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트 (Heteroatom-doped 3D graphene carbon sheet; H-GCS)를 1 mA cm-2의 전류밀도에서 정전류 충방전(Galvanostatic charge/discharge; GCD) 분석 결과 상대적으로 대칭의 선형 형태를 보이며 CS에 비해 H-GCS의 충/방전 시간이 더 길어 H-GCS의 용량이 더 큰 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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제 1 항에 있어서,상기 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터는순수 탄소시트(Carbon sheet; CS)와 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트 (Heteroatom-doped 3D graphene carbon sheet; H-GCS)의 임피던스 분석 결과 CS에 비해 H-GCS의 전하 전달 저항 및 와버그 임피던스가 더 작은 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터
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전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트로서, 상기 탄소시트 표면에서 전기화학적으로 부분 박리된 3D 그래핀은 산소, 질소, 인 및 붕소로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 헤테로원자를 포함하고, 상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트를 슈퍼커패시터의 양극 집전체로 사용하여 슈퍼커패시터의 용량 향상 및 전극의 전기 전도도 향상을 도모하며, 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 기계적 유연성에 의해 슈퍼커패시터의 유연성능을 높이며,상기 슈퍼커패시터는 순수 탄소시트(Carbon sheet; CS)와 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트(Heteroatom-doped 3D graphene carbon sheet; H-GCS)에 대해 전류밀도에 따른 면적용량을 계산한 결과 모든 전류 밀도에 대해 CS 보다 H-GCS의 용량이 더 큰 것을 확인할 수 있고, H-GCS의 용량 유지율이 CS보다 더 높은 것을 특징으로 하는전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트
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제 14 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의물에 대한 접촉각은 30 ~ 80 °인 것을 특징으로 하는전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트
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제 14 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의상기 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 직경은 50 ~ 2000 nm 인 것을 특징으로 하는전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트
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제 14 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의상기 헤테로원자-도핑 3D 그래핀은 탄소시트에 일부 또는 전부 결합되어 있는 것을 특징으로 하는전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트
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제 14 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의상기 탄소시트는 흑연호일, 탄소 천, 탄소섬유 시트 및 흑연섬유 시트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트
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아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터의 제조방법으로서(a-1) 전기화학적 전극 형성을 위한 아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터용 전해질을 준비하는 단계; (a-2) 분리막을 사이에 두고 양측에 배치된 음극 집전체와 양극 집전체를 배치하고, 전해질을 주입하는 단계; (a-3) 외부 전기에너지를 공급하여 상기 양극 집전체에 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 층을 형성하고, 상기 음극 집전체에 아연 호일, 흑연 호일 및 탄소 천으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 아연친화층을 형성하는 형성 단계;를 포함하고,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트를 슈퍼커패시터의 양극 집전체로 사용하여 슈퍼커패시터의 용량 향상 및 전극의 전기 전도도 향상을 도모하며, 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 기계적 유연성에 의해 슈퍼커패시터의 유연 성능을 높이는 것을 특징으로 하는아연이온 하이브리드 슈퍼커패시터의 제조방법
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전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의 제조방법으로서(b-1) 작업전극으로 흑연 호일, 탄소 천, 탄소섬유 시트 및 흑연섬유 시트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 탄소 화합물을 준비하는 단계;(b-2) 상대전극으로 백금, 금, 팔라듐, 스테인리스 스틸 및 흑연으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 전극 물질을 준비하는 단계; (b-3) 황산, 황산암모늄, 황산칼륨 및 황산나트륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 전해질을 준비하는 단계; 및(b-4) 상기 작업전극과 상기 상대전극을 상기 전해질에 담그고, 기준전극을 사용하면서 대기중에서 전압을 가하여 상기 탄소 화합물을 전기화학적으로 부분 박리하여 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트를 제조하는 단계;를 포함하고,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트를 슈퍼커패시터의 양극 집전체로 사용하여 슈퍼커패시터의 용량 향상 및 전극의 전기 전도도 향상을 도모하며, 헤테로원자-도핑 3D 그래핀의 기계적 유연성에 의해 슈퍼커패시터의 유연 성능을 높이는 것을 특징으로 하는전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의 제조방법
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제 20 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의 제조방법은상기 (b-4) 단계에서 산소, 질소, 인 및 붕소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의 제조방법
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제 20 항에 있어서,상기 전기화학적으로 유도된 헤테로원자-도핑 3D 그래핀 탄소시트의 제조방법은상기 (b-4) 단계에서 상기 전압의 세기는 0
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