KR100750996B1 - Electric double layer capacitor, polarizable electrode for electric double layer capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

활성 탄소에 강유전체가 분산된 전기 이중층 캐패시터용 분극전극 및 그 제조방법, 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터가 제공된다. 본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터용 분극전극은, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 1 ~ 5wt%의 강유전체를 포함한다. A polarizing electrode for an electric double layer capacitor having ferroelectrics dispersed in activated carbon, a method of manufacturing the same, and an electric double layer capacitor using the same are provided. Polarization electrode for electric double layer capacitor according to the present invention, 75 ~ 85wt% activated carbon; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 to 10 wt% binder; And 1 to 5 wt% ferroelectric.

전기 이중층 캐패시터, 분극전극, 강유전체 Electric double layer capacitor, polarization electrode, ferroelectric

Description

전기 이중층 캐패시터, 전기 이중층 캐패시터용 분극전극 및 이들의 제조방법{ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR, POLARIZABLE ELECTRODE FOR ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR, POLARIZABLE ELECTRODE FOR ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 종래의 전기 이중층 캐패시터의 기본 셀의 구성을 나타내는 단도면이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a basic cell of a conventional electric double layer capacitor.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이중층 캐패시터의 제조방법의 일부를 도시한 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a part of a manufacturing method of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분극전극의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polarizing electrode according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 전기 이중층 캐패시터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 활성 탄소에 강유전체가 분산된 전기 이중층 캐패시터용 분극전극 및 그 제조방법, 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly, to a polarizing electrode for an electric double layer capacitor in which ferroelectrics are dispersed in activated carbon, a manufacturing method thereof, and an electric double layer capacitor using the same.

일반적인 캐패시터는 대향하는 두 개의 전극 사이에 유전체를 개재함으로써 그 재료가 가지는 유전율에 따라 캐패시터에 축적되는 정전용량이 결정된다. 그러 나 전기 이중층 캐패시터는 유전체를 사용하는 다른 캐패시터와는 달리 고체와 액체의 다른 2층이 접한 그 계면에 정(+)과 부(-)의 전하가 매우 짧은 거리를 두고 분포됨으로써 캐패시터를 형성한다.In a typical capacitor, a dielectric material is interposed between two opposing electrodes to determine the capacitance accumulated in the capacitor according to the dielectric constant of the material. However, unlike other capacitors using dielectrics, electric double layer capacitors form capacitors by distributing positive and negative charges at very short distances at the interface between two layers of solid and liquid. .

이 계면에 분포된 층을 '전기 이중층(Electric Double layer)'이라 부르며 이것을 이용한 캐패시터를 전기 이중층 캐패시터로 분류한다.The layer distributed at this interface is called an electric double layer, and the capacitor using the same is classified as an electric double layer capacitor.

전기 이중층 캐패시터의 고체에는 표면적이 보다 큰 소재를 사용함으로써 전기 이중층을 많이 형성하여 보다 큰 용량을 얻을 수 있다. 따라서 전기 이중층 캐패시터에는 표면적이 1000㎡/g 이상이나 되는 활성 탄소 분말이나 활성 탄소 섬유를, 액체에는 희(希)황산 수용액 등을 각각 사용하여 종래의 캐패시터의 용량영역을 훨씬 초과하는 F(Farad) 단위의 고용량의 캐패시터를 얻을 수 있다.By using a material having a larger surface area for the solid of the electric double layer capacitor, a large capacity can be obtained by forming many electric double layers. Therefore, F (Farad) far exceeding the capacity range of conventional capacitors is made by using an activated carbon powder or activated carbon fiber having a surface area of 1000 m 2 / g or more for an electric double layer capacitor, and a solution of a dilute sulfuric acid solution for a liquid. A high capacity capacitor of the unit can be obtained.

이러한 전기 이중층 캐패시터는 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지저장장치로써 급속충방전이 가능하며 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 이차전지의 병용 및 대체 가능한 에너지저장장치로 주목을 받고 있다. Such an electric double layer capacitor is an energy storage device having an intermediate characteristic between an electrolytic capacitor and a secondary battery, and thus can be rapidly charged and discharged.

도 1은 종래의 전기 이중층 캐패시터의 기본 셀의 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a basic cell of a conventional electric double layer capacitor.

도 1을 참조하면, 종래의 전기 이중층 캐패시터는, 시트형 다공질의 세퍼레이터(11; separator)와, 세퍼레이터(11)의 표면 및 이면에 상기 세퍼레이터와 두께 방향으로 맞추어 배치되는 한 쌍의 평판형 분극전극(12, 12)과, 이들 분극전극(12, 12)의 세퍼레이터(11)에 대한 반대측 면에 상기 분극전극(12, 12)과 두께 방향으로 맞추어 배치되는 한 쌍의 시트형 집전체(13, 13)와, 세퍼레이터(11) 및 분극전극 (12, 12)의 두께 방향으로 직교하는 방향의 주위에 배치되는 동시에 집전체(13, 13) 사이에 개재된 프레임 형상의 가스켓(14)을 가지며, 내부에 전해액이 함유된 상태로 밀봉되는 기본 셀(10)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional electric double layer capacitor includes a sheet-shaped porous separator 11 and a pair of flat polarization electrodes arranged on the front and rear surfaces of the separator 11 in a thickness direction with the separator. 12 and 12 and a pair of sheet current collectors 13 and 13 arranged on the opposite side of the polarizing electrodes 12 and 12 to the separator 11 in a thickness direction with the polarizing electrodes 12 and 12. And a frame-shaped gasket 14 disposed around the direction orthogonal to the thickness direction of the separator 11 and the polarizing electrodes 12, 12 and interposed between the current collectors 13, 13, The base cell 10 sealed with the electrolyte solution is provided.

분극전극(12, 12)은 일반적으로 활성 탄소, 도전재 및 바인더로 구성되고 각 성분은 전극의 물리적 또는 전기적 특성을 고려하여 배합된다. 이때 고려되어야 할 전극의 물성치는 전극밀도(g/㎤), 집전체(13, 13)와의 결착력, 저항 등이 있고, 이들 물성치들은 전극 성분의 선택과 배합에 따라 좌우된다. 일반적으로 도전재는 활성 탄소의 충진밀도를 높이고 전기전도도의 향상을 위해 첨가되는데, 분말 및 섬유상의 도전재의 분체저항은 대략 10-2Ω㎝ 정도이다. 종래에 분극전극(12, 12)은 활성 탄소, 도전재 및 바인더를 각각 단일 종류의 성분을 선택하여 배합하였고, 배합비는 활성 탄소가 65 ~ 90wt%, 도전재가 5 ~ 20wt%, 바인더가 5 ~ 15wt%인 것이 일반적이다.The polarizing electrodes 12 and 12 are generally composed of activated carbon, a conductive material, and a binder, and each component is blended in consideration of the physical or electrical characteristics of the electrode. At this time, the physical properties of the electrode to be considered include electrode density (g / cm 3), binding force with the current collectors 13 and 13, resistance, and the like. In general, the conductive material is added to increase the packing density of the activated carbon and to improve the electrical conductivity. The powder resistance of the powder and the fibrous conductive material is about 10 -2 Ωcm. Conventionally, the polarization electrodes 12 and 12 are each formulated by selecting a single kind of active carbon, a conductive material, and a binder. The blending ratio is 65 to 90 wt% of active carbon, 5 to 20 wt% of conductive material, and 5 to 20 wt% of binder. It is common that it is 15 wt%.

또한, 전기 이중층 캐패시터의 특성은 용량과 관련한 에너지밀도(Wh/kg)와 저항과 관련된 출력밀도(W/kg)로 나타낼 수 있다. 출력밀도를 높이기 위해서는 전기전도도가 우수한 도전재를 활성 탄소와 배합하여 활성 탄소의 표면에서의 이온의 흡탈착이 빨라지도록 해야한다. In addition, the characteristics of the electric double layer capacitor can be represented by the energy density (Wh / kg) associated with the capacity and the output density (W / kg) associated with the resistance. In order to increase the output density, a conductive material having excellent electrical conductivity must be blended with activated carbon to accelerate the adsorption and desorption of ions on the surface of the activated carbon.

따라서, 활성 탄소의 표면에서 이온의 이동도를 증가시킬 수 있는 새로운 구조의 분극전극의 개발이 요망된다.Therefore, it is desirable to develop a polarization electrode having a new structure that can increase the mobility of ions on the surface of activated carbon.

본 발명은 활성 탄소의 표면에 강유전체를 분산시켜 이온의 이동도를 향상시킴으로써 캐패시터의 출력 성능을 향상시킬 수 있는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극 및 그 제조방법, 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention The present invention provides a polarizing electrode for an electric double layer capacitor capable of improving the output performance of a capacitor by dispersing a ferroelectric on the surface of activated carbon to improve ion mobility, and a method of manufacturing the same, and an electric double layer capacitor using the same. It is done.

상기와 같은 목적 달성을 위해, 본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터용 분극전극은, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 1 ~ 5wt%의 강유전체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the polarizing electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention, 75 ~ 85wt% activated carbon; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 to 10 wt% binder; And 1 to 5 wt% ferroelectric.

여기서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.Here, the ferroelectric may be selected from the group consisting of BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or MgTiO 3.

또한, 본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터는, 시트형 다공질의 세퍼레이터; 상기 세퍼레이터의 표면 및 이면에 상기 세퍼레이터와 대향 배치된 한 쌍의 분극전극; 각 분극전극의 세퍼레이터에 대한 반대측 면에 배치된 한 쌍의 시트형 집전체; 및 상기 세퍼레이터 및 분극전극의 주변에 배치되는 가스켓을 포함하며, 내부에 전해액이 함유된 상태로 밀봉된 기본 셀을 적어도 하나 이상 구비하되, 상기 분극전극은, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 1 ~ 5wt%의 강유전체를 포함한다.Moreover, the electric double layer capacitor which concerns on this invention is a sheet-type porous separator; A pair of polarization electrodes disposed on the front and rear surfaces of the separator to face the separator; A pair of sheet current collectors disposed on opposite sides of the separator of each polarizing electrode; And a gasket disposed around the separator and the polarizing electrode, and having at least one basic cell sealed in the state containing the electrolyte therein, wherein the polarizing electrode comprises: 75 to 85 wt% of activated carbon; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 to 10 wt% binder; And 1 to 5 wt% ferroelectric.

여기서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.Here, the ferroelectric may be selected from the group consisting of BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or MgTiO 3.

또한, 본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터용 분극전극의 제조방법은, (a) 용매에 활성 탄소, 강유전체, 도전재 및 바인더를 혼합하여 이를 교반하여 슬러리를 제조하는 단계; (b) 상기 슬러리를 소정의 두께의 시트 형태로 캐스팅한 후 건조시키는 단계; 및 (c) 단계 (b)의 생성물을 롤 프레싱하는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a polarizing electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a solvent with an activated carbon, a ferroelectric, a conductive material and a binder to prepare a slurry; (b) casting the slurry into a sheet having a predetermined thickness and then drying the slurry; And (c) roll pressing the product of step (b).

여기서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.Here, the ferroelectric may be selected from the group consisting of BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or MgTiO 3.

또한, 상기 단계 (a)에서, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 1 ~ 5wt%의 강유전체가 용매에 혼합될 수 있다.In addition, in the step (a), 75 ~ 85wt% activated carbon; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 to 10 wt% binder; And 1 to 5 wt% ferroelectric may be mixed in the solvent.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 이중층 캐패시터의 제조방법의 일부를 도시한 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a part of a manufacturing method of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시한 바와 같이, 먼저 집전체 필름(33) 상에 다수의 분극전극(32)을 형성한다. As shown in FIG. 2A, first, a plurality of polarization electrodes 32 are formed on the current collector film 33.

집전체 필름(33)은 탄소 분말을 함유하는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 수지로 이루어진 도전성 필름인 것이 바람직하다. 또한, 상기 집전체 필름(33)은 가요성(flexibility)이 있는 수지 필름인 것이 바람직하다. The current collector film 33 is preferably a conductive film made of styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer resin containing carbon powder. In addition, it is preferable that the said collector film 33 is a resin film with flexibility.

분극전극(32)은, 활성 탄소, 도전재 분말, 강유전체, 바인더 및 용매를 혼합 하여 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 집전체 필름(33)의 상에 도포한 후 이를 건조시키고, 이어 건조된 막을 롤 프레싱함으로써 제조될 수 있다. 분극전극(32)을 제조하는 방법에 관해서는 본 발명에 따른 분극전극의 제조방법과 관련하여 후반부에서 구체적으로 설명하도록 한다.The polarizing electrode 32 is a mixture of activated carbon, conductive powder, ferroelectric, binder and solvent to prepare a slurry, apply the slurry on the current collector film 33 and then dry it, and then dry the dried film It can be produced by roll pressing. A method of manufacturing the polarizing electrode 32 will be described in detail later in relation to the method of manufacturing the polarizing electrode according to the present invention.

본 발명의 일 특징에 따라, 활성 탄소의 표면에서의 전해액 이온의 이동도를 향상시키기 위해 강유전체가 이용되며, 강유전체에는 제한됨이 없이 공지의 강유전체를 사용할 수 있으나, BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3을 단독으로 사용하거나 이들을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. In accordance with one aspect of the present invention, a ferroelectric is used to improve the mobility of the electrolyte ions on the surface of the activated carbon, a known ferroelectric can be used without limitation to the ferroelectric, BaTiO 3 , PbTiO 3 , SrTiO 3 , using a CaTiO 3, or MgTiO 3 alone, or is preferably used in combination thereof.

분극전극(32)의 구성 성분 중 바인더는 전극을 구성하는 성분들 간의 결착력 또는 분극전극(32)과 집전체 필름(33) 간의 결착력을 부여하고 전극밀도 (g/㎤) 및 구성 성분들 간의 접촉저항을 감소시키는 역할을 한다.Among the components of the polarizing electrode 32, the binder imparts the binding force between the components constituting the electrode or the polarizing electrode 32 and the current collector film 33 and the electrode density (g / cm 3) and the contact between the components. It serves to reduce resistance.

바람직하게는, 상기 바인더에는 폴리비닐리돈플루오라이드헥사플루오로프로필렌, 폴리테트라플루오르에틸렌, 카르복시메틸셀룰로스 , 폴리비닐알콜, 폴리비닐플루라이드, 폴리비닐피롤리돈, 메틸셀룰로스 등이 사용된다. Preferably, the binder is polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl fluoride, polyvinylpyrrolidone, methyl cellulose and the like.

또한, 도전재로서는, 예를 들어, 과립상의 아세틸렌 블랙, 슈퍼 피 블랙(Super P Black), 카본 블랙, 활성카본, 하드 카본(Hard carbon), 소프트 카본(Soft carbon), 그라파이트(Graphite), 금속 분말 (Al, Pt, Ni, Cu, Au, Stainless steel 또는 기술한 금속의 한 종류 이상을 포함하는 합금)과, 기술한 금속을 무전해 도금에 의해 카본 블랙(Carbon black), 활성카본(Activated carbon), 하드카본 (Hard carbon), 소프트 카본(Soft carbon), 그라파이트(Graphite)에 코팅한 분말 중 한 종류 또는 두 종류 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.As the conductive material, for example, granular acetylene black, Super P Black, carbon black, activated carbon, hard carbon, soft carbon, graphite, metal Powder black (Al, Pt, Ni, Cu, Au, Stainless steel or alloy containing one or more of the metals described), and carbon black and activated carbon by electroless plating ), Hard carbon, soft carbon, graphite coated on one or two or more kinds of powder may be used.

분극전극(32)을 집전체 필름(33) 상에 형성한 후에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 진공 중에서 분극전극(32)에 전해액을 주입한다. After the polarization electrode 32 is formed on the current collector film 33, the electrolyte is injected into the polarization electrode 32 in a vacuum as shown in FIG. 2B.

전해액은 테트라에틸암모니움테트라플루오로보레이트(Et4NBF4), 테트라부틸암모니움헥사플루오로포스페이트(Bt4NPF4) 등의 전해질은 프로필렌카보네이트(PC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디메톡시에탄(DME), γ-부티로락톤(GBL) 등의 용매에 용해시켜 전해액으로서는 황산이나 수산화칼륨 등을 물에 용해시킨 수용질 전해액, 내지 카보네이트 등의 유기용매에 전해질로서 4급 암모니아염을 용해시킨 유기 전해액 노르말 농도의 전해액을 만들고, 함수율을 50 ppm 이하로 제습한다. Electrolytes, such as tetraethylammonium tetrafluoroborate (Et 4 NBF 4 ) and tetrabutylammonium hexafluorophosphate (Bt 4 NPF 4 ), are propylene carbonate (PC), ethylmethyl carbonate (EMC), and dimethoxy. Quaternary ammonia salt is dissolved as an electrolyte in an aqueous solvent such as ethane (DME) and γ-butyrolactone (GBL), and an aqueous solution in which sulfuric acid or potassium hydroxide is dissolved in water, or an organic solvent such as carbonate. The prepared organic electrolyte solution was prepared, and the moisture content was dehumidified to 50 ppm or less.

본 실시예에서는 후술하는 가스켓(34)의 설치 전에 전해액을 주입하였지만, 필요에 따라 가스켓(34)의 설치 후에 전해액을 주입하여도 좋다.In the present embodiment, the electrolyte is injected before the installation of the gasket 34 described later. However, the electrolyte may be injected after the installation of the gasket 34 as necessary.

다음에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 분극전극(32)을 수납할 수 있는 프레임 형태의 가스켓(34)을 설치한다. Next, as shown in FIG. 2C, a gasket 34 having a frame shape capable of accommodating the polarization electrodes 32 is provided.

가스켓(34)의 재질로는 예를 들면, ABS, 부틸고무, 폴리올레핀계 수지 등의 수지가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 가스켓(34)의 재질은 무색 투명한 폴리올레핀계 수지이다. 폴리올레핀계 수지는 화학 특성, 열 특성, 기계적 강도의 측면에서 가스켓(34)이 필요로 하는 모든 요건을 만족할 수 있고, 무색 투명하기 때문에 제조공정에서 전해액이 누설되는 것을 육안으로 확인할 수 있는 장점이 있다.As the material of the gasket 34, for example, a resin such as ABS, butyl rubber, polyolefin resin, or the like may be used. Preferably, the gasket 34 is made of colorless transparent polyolefin resin. Since the polyolefin resin can satisfy all the requirements of the gasket 34 in terms of chemical properties, thermal properties, and mechanical strength, and is colorless and transparent, there is an advantage of visually confirming that the electrolyte leaks in the manufacturing process. .

다음에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 가스켓(34) 상에 세퍼레이터(31)를 설치한다. Next, as shown in FIG. 2D, a separator 31 is provided on the gasket 34.

이때, 인접한 세퍼레이터들(31, 31) 사이에 가스켓(34)의 상단면의 일부가 노출될 수 있는 공간이 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 확보된 인접한 세퍼레이터들(31, 31) 사이의 공간은 후술하는 공정에서의 두 개의 가스켓(34, 34) 간의 열융착을 가능하게 한다.At this time, it is preferable that a space is formed between the adjacent separators 31 and 31 to expose a part of the upper surface of the gasket 34. The space between adjacent separators 31 and 31 secured in this way enables thermal fusion between the two gaskets 34 and 34 in the process described later.

다음에, 도 2e에 도시된 바와 같이, 도 2a 내지 도 2c의 공정에 의해 제조된 중간 생성물들을 세퍼레이터(31)를 사이에 두고 서로 대향하도록 설치한다. 그리고 세퍼레이터(31)를 사이에 두고 대향하는 가스켓(34, 34)이 서로 접합되도록 상기 중간 생성물들을 상하 방향으로 열압착하여 도 2f에 도시된 바와 같은 구조체를 제조한다. Next, as shown in FIG. 2E, intermediate products produced by the process of FIGS. 2A to 2C are installed to face each other with the separator 31 interposed therebetween. Then, the intermediate products are thermally compressed in the vertical direction so that the opposing gaskets 34 and 34 are bonded to each other with the separator 31 interposed therebetween, thereby producing a structure as shown in FIG. 2F.

다음, 도 2f에 도시된 구조체의 인접한 세퍼레이터(31, 31) 사이를 가로지르는 점선으로 도시된 절단선(C)을 따라 상하 교대로 집전체 필름(33) 및 가스켓(34, 34)을 절단한다. 절단선(C)에 의해 구분되는 영역은 전기 이중층 캐패시터의 하나의 기본 셀(30)을 형성한다.Next, the current collector film 33 and the gaskets 34 and 34 are cut in alternating directions along the cutting line C shown by a dotted line across the adjacent separators 31 and 31 of the structure shown in FIG. 2F. . The area divided by the cutting line C forms one basic cell 30 of the electric double layer capacitor.

도시하지는 않았지만, 기본 셀(30)을 필요한 수만큼 적층한 기본 셀 적층 구조체의 상하 양단에 있는 기본 셀(30)의 집전체(31) 표면에 외부 전극을 부착하고, 외장 패키지로 외장하여 완성된 전기 이중층 캐패시터를 제조할 수 있다. Although not shown, an external electrode is attached to the surface of the current collector 31 of the base cell 30 on both upper and lower ends of the base cell stack structure in which the base cells 30 are stacked as many times as necessary, and the outer cells are externally packaged. Electrical double layer capacitors can be made.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 분극전극의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a polarizing electrode according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분극전극의 제조방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polarizing electrode according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저, 기계식 교반기에 용매, 활성 탄소, 강유전체 분말, 도전재 분말 및 바인더의 혼합액을 넣고 약 450 내지 500 rpm의 속도로 혼합액을 교반 및 분산시켜 점도 1 내지 5 포이즈(Poise)의 슬러리를 제조한다(S1). 이때, 용매에 혼합되는 성분들의 중량비는 활성 탄소가 75 ~ 85wt%, 도전재가 5 ~ 10wt%, 바인더가 5 ~ 10wt%, 강유전체가 1 ~ 5wt%인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, first, a mixed liquid of a solvent, activated carbon, ferroelectric powder, conductive powder, and a binder is added to a mechanical stirrer, and the mixed liquid is stirred and dispersed at a speed of about 450 to 500 rpm to viscosity 1 to 5 poise. To prepare a slurry of (S1). In this case, the weight ratio of the components mixed in the solvent is preferably 75 to 85wt% activated carbon, 5 to 10wt% conductive material, 5 to 10wt% binder, 1 to 5wt% ferroelectric.

다음, 상기 슬러리 상태의 혼합물을 자동 필름 어플리케이터와 같은 도포기를 이용하여 0.5 내지 3mm 두께로 캐스팅한다(S2).Next, the mixture of the slurry state is cast to a thickness of 0.5 to 3mm using an applicator such as an automatic film applicator (S2).

다음, 50 내지 200℃의 온도에서 2 내지 24시간 동안 캐스팅된 막을 건조시킨다(S3).Next, the cast film is dried for 2 to 24 hours at a temperature of 50 to 200 ℃ (S3).

다음, 건조된 막을 약 10,000 내지 20,000 kgf/㎠의 압력으로 롤 프레싱함으로써 0.1 ~ 0.5mm 두께의 막을 얻는다.Next, a 0.1-0.5 mm thick membrane is obtained by roll pressing the dried membrane to a pressure of about 10,000 to 20,000 kgf / cm 2.

마지막으로, 원하는 분극전극의 형태에 따라 절단한 후, 진공 건조한다(S5 및 S6).Finally, after cutting according to the shape of the desired polarizing electrode, vacuum drying (S5 and S6).

이상의 과정을 통해 강유전체가 활성 탄소의 표면에 분산된 구조를 갖는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극을 얻을 수 있다. Through the above process, a polarization electrode for an electric double layer capacitor having a structure in which a ferroelectric is dispersed on the surface of activated carbon can be obtained.

(A) 활성탄소(wt%)  (A) activated carbon (wt%) (B)도전재(wt%) (B) Conductive material (wt%) (C) 바인더(wt%) (C) binder (wt%) 강유전체(A+B+C의 합 100중량부 중 중량부) Ferroelectric (parts by weight in 100 parts by weight of A + B + C) ESR(Ω) ESR (Ω) 비정전 용량 (F/g) Specific capacitance (F / g) 비교예  Comparative example 85 85 7 7 8 8 1.2 1.2 30.4 30.4 실시예 1  Example 1 85 85 7 7 8 8 2.5 2.5 0.7 0.7 30.2 30.2 실시예 2  Example 2 85 85 7 7 8 8 5.0 5.0 0.45 0.45 29.7 29.7

표 1은 본 발명에 일 실시예에 따라 활성 탄소의 표면에 강유전체 물질을 분산시켜 제조된 분극전극과 종래기술에 의해 제조된 분극전극을 비교하기 위한 것이다.Table 1 is for comparing the polarization electrode prepared by dispersing the ferroelectric material on the surface of the activated carbon and the polarization electrode prepared by the prior art according to an embodiment of the present invention.

비교예, 실시예 1 및 2에서 활성 탄소로는 Kuraray사(社)의 활성탄(비표면적 2000)을 사용하였고, 도전재로는 슈퍼 피 블랙(Super P. Black)을 사용하였으며, 바인더로는 PTFE와 CMC를 7:3의 비율로 혼합하여 사용하였다. 한편, 비교예에서는 강유전체 물질을 첨가하지 않았으며, 실시예 1과 실시예 2에서는 활성 탄소, 도전재 및 바인더의 혼합물을 100으로 할 때 각각 2.5 및 5.0의 중량부로 강유전체를 첨가하였다. 강유전체로는 BaTiO3가 사용되었다.In Comparative Examples and Examples 1 and 2, activated carbon (specific surface area 2000) of Kuraray Co., Ltd. was used as the activated carbon, Super P. Black was used as the conductive material, and PTFE was used as the binder. And CMC were mixed at a ratio of 7: 3. In the comparative example, no ferroelectric material was added. In Examples 1 and 2, ferroelectric was added at 2.5 and 5.0 parts by weight, respectively, when the mixture of activated carbon, conductive material, and binder was 100. BaTiO 3 was used as the ferroelectric.

상기 표에 나타난 바와 같이, 강유전체가 분산된 분극전극(실시예 1 및 실시예 2)이 직렬등가저항이나 비정전 용량의 면에서 그렇지 않은 경우(비교예)보다 우수함을 알 수 있다. 따라서 활성 탄소의 표면에 강유전체를 분산시킨 분극전극의 표면에서 이온의 이동도가 향상되어 출력 특성이 향상될 수 있음을 확인할 수 있다. As shown in the above table, it can be seen that the polarized electrodes (Examples 1 and 2) in which the ferroelectrics are dispersed are superior to those in the series equivalent resistance or the specific capacitance (other than the comparative example). Accordingly, it can be seen that the mobility of ions is improved on the surface of the polarization electrode in which the ferroelectric is dispersed on the surface of the activated carbon, thereby improving output characteristics.

본 발명에 의하면, 분극전극의 표면에서 이온의 이동도가 향상되기 때문에 캐패시터의 출력 성능이 향상되는 장점이 있다.According to the present invention, since the mobility of ions on the surface of the polarizing electrode is improved, the output performance of the capacitor is improved.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

Claims (7)

75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 75-85 wt% activated carbon; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 5 to 10 wt% binder; And 1 ~ 5wt%의 강유전체를 포함하는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극.Polarization electrode for an electric double layer capacitor comprising a ferroelectric of 1 ~ 5wt%. 제 1 항에 있어서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 분극전극.The method of claim 1, wherein the ferroelectric material is a polarizable electrode, characterized in that is selected from the group consisting of BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or MgTiO 3. 시트형 다공질의 세퍼레이터; Sheet-like porous separators; 상기 세퍼레이터의 표면 및 이면에 상기 세퍼레이터와 대향 배치된 한 쌍의 분극전극; A pair of polarization electrodes disposed on the front and rear surfaces of the separator to face the separator; 각 분극전극의 세퍼레이터에 대한 반대측 면에 배치된 한 쌍의 시트형 집전체; 및A pair of sheet current collectors disposed on opposite sides of the separator of each polarizing electrode; And 상기 세퍼레이터 및 분극전극의 주변에 배치되는 가스켓을 포함하며,  It includes a gasket disposed around the separator and the polarizing electrode, 내부에 전해액이 함유된 상태로 밀봉된 기본 셀을 적어도 하나 이상 구비하되,At least one base cell sealed with an electrolyte contained therein, 상기 분극전극은,The polarizing electrode, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 75-85 wt% activated carbon; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 5 to 10 wt% binder; And 1 ~ 5wt%의 강유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 캐패시터.An electric double layer capacitor comprising 1 to 5 wt% ferroelectric. 제 3 항에 있어서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 캐패시터.4. The method of claim 3 wherein the ferroelectric material is an electric double layer capacitor, characterized in that is selected from the group consisting of BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or MgTiO 3. (a) 용매에 활성 탄소, 강유전체, 도전재 및 바인더를 혼합하여 이를 교반하여 슬러리를 제조하는 단계;(a) mixing an activated carbon, a ferroelectric material, a conductive material and a binder with a solvent and stirring the same to prepare a slurry; (b) 상기 슬러리를 소정의 두께의 시트 형태로 캐스팅한 후 건조시키는 단계; 및(b) casting the slurry into a sheet having a predetermined thickness and then drying the slurry; And (c) 단계 (b)의 생성물을 롤 프레싱하는 단계를 포함하는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극의 제조방법.(c) a method of manufacturing a polarizing electrode for an electric double layer capacitor, comprising rolling the product of step (b). 제 5 항에 있어서, 상기 강유전체는 BaTiO3 , PbTiO3, SrTiO3, CaTiO3, 또는 MgTiO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극의 제조방법.The method of claim 5, wherein the ferroelectric material is BaTiO 3, PbTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3, or the method of manufacturing a polarized electrode for an electric double layer capacitor, characterized in that is selected from the group consisting of MgTiO 3. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 단계 (a)에서, 75 ~ 85wt%의 활성 탄소; 5 ~ 10wt%의 도전재; 5 ~ 10wt%의 바인더; 및 1 ~ 5wt%의 강유전체가 용매에 혼합되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 캐패시터용 분극전극의 제조방법. In step (a), 75-85 wt% of activated carbon; 5 to 10 wt% of conductive material; 5 to 10 wt% binder; And 1 to 5 wt% ferroelectric material is mixed in the solvent of the polarizing electrode for an electric double layer capacitor.
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