KR100872926B1 - Collector for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 이중층 캐패시터의 집전체 및 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector of an electric double layer capacitor and an electric double layer capacitor using the same.
본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터용 집전체는, 전기 이중층 캐패시터의 양극에 구비된 양극 집전체 및 상기 전기 이중층 캐패시터의 음극에 구비된 음극 집전체를 포함하는 전기 이중층 캐패시터용 전극 집전체에 있어서, 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체는 표면의 성질이 친수성이며, sessile drop법에 의해 측정된 증류수와 상기 양극 집전체 또는 상기 증류수와 상기 음극 집전체와의 접촉각이 50°이하이고, 상기 접촉각을 이용하여 산출된 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지(σP/σd)의 값이 100 이상인 것을 특징으로 한다. In the current collector for electric double layer capacitor according to the present invention, in the electrode current collector for an electric double layer capacitor comprising a positive electrode current collector provided at the positive electrode of the electric double layer capacitor and a negative electrode current collector provided at the negative electrode of the electric double layer capacitor, The surface of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector is hydrophilic, the contact angle between distilled water and the positive electrode current collector or the distilled water and the negative electrode current collector measured by sessile drop method is 50 degrees or less, The calculated value of the polar surface energy / nonpolar surface energy (σ P / σ d ) of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector is characterized by being 100 or more.
전기 이중층 캐패시터, EDLC, 집전체, 전극체 Electric double layer capacitor, EDLC, current collector, electrode body
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 집전체를 포함한 이중 캐패시터의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a double capacitor including an electrode current collector according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 sessile drop법을 이용하여 고체 표면에 떨어진 액체와의 접촉각을 측정하는 방법을 모식적으로 도시한 도면.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a method of measuring a contact angle with a liquid dropped on a solid surface by using a sessile drop method. FIG.
도 3은 sessile drop법으로 측정된 두 가지 이상의 접촉각을 이용하여 표면 에너지를 구하기 위한 그래프.3 is a graph for obtaining surface energy using two or more contact angles measured by a sessile drop method.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100..음극 110..음극 집전체 120..음극 물질층100. Cathode 110. Cathode
200..양극 210..양극 집전체 220..양극 물질층200.
300..분리막300. Separator
본 발명은 전기 이중층 캐패시터용 집전체 및 전기 이중층 캐패시터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극체와의 접합력을 높이고 전해액 내에서의 전기저항을 감소시킨 전기 이중층 캐패시터용 집전체 및 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector for an electric double layer capacitor and an electric double layer capacitor, and more particularly, to a current collector for an electric double layer capacitor that has improved bonding strength with an electrode body and reduced electric resistance in an electrolyte, and an electric double layer capacitor using the same. It is about.
전기 이중층 캐패시터는 전극과 전해액간의 계면에서 발생되는 전기 이중층에 전하를 흡,탈착하는 원리를 이용하여 전기 에너지를 축적하는 축전기이다. 이러한 원리에 기인하여 전기 이중층 캐패시터는 빠른 충전 및 방전 특성을 가지며, 높은 파워를 요구하는 이동용 정보 통신 기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로 뿐만 아니라 고용량을 요구하는 전기 자동차, 야간 도로 표시등, 그리고 UPS 등의 주전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하다.An electric double layer capacitor is a capacitor that accumulates electric energy by using a principle of absorbing and desorbing electric charges to an electric double layer generated at an interface between an electrode and an electrolyte. Due to this principle, the electric double layer capacitor has fast charging and discharging characteristics, and is used as a secondary power source for mobile information communication devices such as mobile phones, laptops, PDAs, etc. It is also very suitable for main or auxiliary power supply such as UPS.
이러한 다양한 용도를 가지는 전기 이중층 캐패시터의 전극은 넓은 비표면적을 통한 고에너지화, 낮은 비저항을 통한 고파워화, 그리고 계면에서의 전기화학 반응의 억제를 통한 전기화학적 안정성을 가지는 것이 중요한 과제이다. 따라서 현재 넓은 비표면적을 가지는 활성탄소 분말 혹은 활성 탄소 섬유가 전극의 주재료로 가장 널리 이용되고 있으며 이에 도전체를 혼합하거나 혹은 금속 가루의 분사코팅 방식을 이용하여 낮은 비저항을 구현하고 있다. 또한 다양한 방법을 통하여 전극 계면에서 발생하는 전기화학적 부반응을 억제하여 보다 안정한 전극 물질을 연구, 개발 혹은 생산하고 있다.The electrode of the electric double layer capacitor having such various uses has high energy through large specific surface area, high power through low specific resistance, and electrochemical stability through suppression of electrochemical reaction at the interface. Therefore, active carbon powder or activated carbon fiber having a large specific surface area is widely used as the main material of the electrode, and low specific resistance is realized by mixing a conductor or spray coating method of metal powder. In addition, research and development or production of a more stable electrode material by suppressing the electrochemical side reactions occurring at the electrode interface through various methods.
전술한 바와 같이 전기 이중층 캐패시터의 전극 활물질은 넓은 비표면적을 가지는 활성탄소 분말을 이용하는데 이를 알루미늄 집전체 위에 도포하기 위하여 셀룰로오스계 혹은 불소계의 결합제를 유기 용매 혹은 물에 분산시켜 활성 탄소 분말과 혼합하여 슬러리화 혹은 페이스트화하여 수십에서 수백 ㎛의 두께로 도포하여 사용하고 있다.As described above, the electrode active material of the electric double layer capacitor uses an activated carbon powder having a large specific surface area. In order to apply it on an aluminum current collector, a cellulose-based or fluorine-based binder is dispersed in an organic solvent or water and mixed with the activated carbon powder. Slurries or pastes are applied to a thickness of tens to hundreds of micrometers.
그러나 상기 전극 활물질은 접착력이 약하여 알루미늄 집전체와의 접합 강도가 낮은 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해서, 알루미늄 박의 표면을 에칭하여 표면처리를 함으로써 알루미늄 집전체와 전극 활물질 사이의 접합력을 향상시켰다. 하지만, 상기 집전체와 전극 활물질로 이루어진 전극체는 그 강도가 약하여 전극체의 제조공정이나 전극체를 이용한 캐패시터를 제조하는 공정에서 쉽게 파손되는 한계점이 있었다.However, the electrode active material has a low adhesive strength and a low bonding strength with the aluminum current collector. In order to overcome this problem, the adhesion between the aluminum current collector and the electrode active material was improved by etching the surface of the aluminum foil to perform surface treatment. However, the electrode body composed of the current collector and the electrode active material has a weak strength, and thus has a limitation in that it is easily damaged in the manufacturing process of the electrode body or the process of manufacturing the capacitor using the electrode body.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 슬러리화된 전극 물질층과의 접합력을 높이고 전극체의 전해액 내에서의 전기저항을 감소시킬 수 있는 전기 이중층 캐패시터용 집전체 및 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the current collector for an electric double layer capacitor capable of increasing the bonding force with the slurryed electrode material layer and reduce the electrical resistance in the electrolyte of the electrode body and the electric using the same The purpose is to provide a double layer capacitor.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 이중층 캐패시터용 집전체는, 전기 이중층 캐패시터의 양극에 구비된 양극 집전체 및 상기 전기 이중층 캐패시터의 음극에 구비된 음극 집전체를 포함하는 전기 이중층 캐패시터용 전극 집전체에 있어서, 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체는 표면의 성질이 친수성이며, sessile drop법에 의해 측정된 증류수와 상기 양극 집전체 또는 상기 증류수와 상기 음극 집전체와의 접촉각이 50°이하이고, 상기 접촉각을 이용하여 산출된 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지(σP/σd)의 값이 100 이상인 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the invention, the current collector for the electric double layer capacitor, an electrode current collector for an electric double layer capacitor comprising a positive electrode current collector provided on the positive electrode of the electric double layer capacitor and a negative electrode current collector provided on the negative electrode of the electric double layer capacitor. The surface of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector is hydrophilic, the contact angle between the distilled water and the positive electrode current collector or the distilled water and the negative electrode current collector measured by the sessile drop method is 50 ° or less, The value of the polar surface energy / nonpolar surface energy (σ P / σ d ) of the positive electrode current collector or the negative electrode current collector calculated using the contact angle is 100 or more.
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또한, 본 발명은 상술한 특성을 갖는 양극 또는 음극 집전체가 포함된 전기 이중 캐패시터를 제공한다.The present invention also provides an electric double capacitor including a positive or negative current collector having the above characteristics.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 이중층 캐패시터용 집전체와 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a structure of a current collector for an electric double layer capacitor and an electric double layer capacitor using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors will appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1을 참조하여 본 발명의 전기 이중층 캐패시터의 구성에 대해 설명함으로써, 본 발명의 전기 이중층 캐패시터용 집전체 및 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터에 대해 설명한다.By explaining the configuration of the electric double layer capacitor of the present invention with reference to Figure 1, the current collector for the electric double layer capacitor of the present invention and the electric double layer capacitor using the same.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 이중층 캐패시터는 크게 음극(100) , 양극(200), 분리막(300) 및 전해액(미도시)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the electric double layer capacitor according to the present embodiment includes a
양극(200)은 알루미늄과 같은 금속 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체(210) 상에, 양극 활물질, 결합재, 첨가제를 혼합한 양극 물질층(220)이 코팅, 압착되어 형성된다.The
양극 집전체(210)는 양극 활물질로 활성 탄소를 주로 포함한 양극 물질층(220)과 접합되는 것으로서, 본 발명에서는 양극 집전체(210)와 양극 물질층(220)이 일체형으로 이루어지고 양극 집전체(210)와 양극 물질층(220)간의 접합력을 향상시키기 위한 양극 집전체(210)의 특성으로 하기의 조건을 필요로 한다.The positive electrode
양극 집전체(210)의 표면은 친수성이며, sessile drop법에 의해 측정된 증류수와 양극 집전체(210)와의 접촉각(contact angle)이 50°이하이고, 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지의 값이 100 이상인 것이 바람직하다.The surface of the positive electrode
상기 표면 에너지를 구하기 위한 방법으로, 본 실시예에서는 접촉각 이론을 사용한다.As a method for obtaining the surface energy, this embodiment uses the contact angle theory.
접촉각이란, 액체가 고체 표면위에서 열역학적으로 평형을 이룰때 이루는 각을 의미한다. 접촉각은 고체표면의 젖음성(wettability)을 나타내는 척도로서 대개 고착된 물방울을 이용하여 측정한다. 이렇게 측정된 접촉각으로부터 표면 에너지를 계산한다. 본 실시예에서는 접촉각으로부터 표면 에너지를 계산하는 여러 모델 중에서, 두 개의 측정 용액을 필요로 하는 Owens-Wendt 모델을 사용한다. 그러면 접촉각 측정 방법과 이를 통한 표면 에너지를 계산하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.By contact angle is meant the angle formed when the liquid is thermodynamically balanced on a solid surface. Contact angle is a measure of the wettability of a solid surface and is usually measured using fixed droplets. The surface energy is calculated from the measured contact angles. This example uses the Owens-Wendt model, which requires two measurement solutions, among several models for calculating surface energy from contact angles. The method of measuring the contact angle and the method of calculating the surface energy through this will be described in detail.
먼저, 접촉각을 측정하는 sessile drop법은, 액체의 표면 에너지를 구하는 간단한 방법으로, 표면에 고착된 물방울(sessile drop)의 표면과의 접촉각을 측정한다.First, the sessile drop method, which measures the contact angle, is a simple method of obtaining the surface energy of a liquid. The sessile drop method measures a contact angle with a surface of a sessile drop attached to the surface.
도 2에 도시된 바와 같이, 물방울(400)이 고착된 표면(110)상의 임의의 한 점(P)에서 연장된 접선과 표면(110)의 베이스 라인이 이루는 각도(θ)를 측정한다.As shown in FIG. 2, the angle θ formed between the tangent line extending from an arbitrary point P on the
이때 측정된 접촉각(θ)은 고체 표면(110)의 젖음성(wettability)을 나타내는 척도가 된다. 예컨대, 접촉각(θ)이 크면 낮은 젖음성과 낮은 표면 에너지를 가지며, 접촉각(θ)이 작으면 높은 젖음성과 높은 표면 에너지를 가진다.The measured contact angle θ at this time is a measure of the wettability of the
여기서, 작용하는 힘은 각각 액체-기체, 고체-기체, 고체-액체 상호간에 작용하는 힘으로 이들의 크기는 벡터의 방향 및 크기를 고려하여 계산된다. 이들의 관계를 성립하게 하는 방정식이 Young의 방정식이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액체-기체, 고체-기체, 고체-액체 사이의 표면 에너지를 각각 σL ,σS ,σLS 라 정의하고, 물방울(400)과 표면의 베이스 라인이 이루는 각도를 θ라 정의했을 때 하기 수학식 1과 같은 Young의 방정식이 성립된다.Here, the acting forces are the forces acting between the liquid-gas, the solid-gas, and the solid-liquid, respectively, and their magnitudes are calculated in consideration of the direction and the magnitude of the vector. The equation that establishes their relationship is Young's equation. As shown in FIG. 2, the surface energy between the liquid-gas, the solid-gas, and the solid-liquid is defined as σ L , σ S , σ LS , respectively, and the angle formed by the
한편, Owens, Wendt, Rabel 및 Kaeble은 각 상(phase)에서 표면 에너지를 극성 부분(polar part)과 분산력 부분(dipersion part)로 분리하여 하기 수학식 2와 같이 정의하였다.On the other hand, Owens, Wendt, Rabel and Kaeble was defined as shown in Equation 2 by separating the surface energy into a polar part and a dispersion part in each phase (phase).
고체; 
상기 표면에너지를 구하기 위해 Owens과 Wendt는 하기 수학식 3과 같은 방정식을 이용하였다.Owens and Wendt used the equation shown in Equation 3 below to obtain the surface energy.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, RABEL은 다양한 액체의 접촉각을 측정하고, 이들의 결과값으로부터 단순 선행 역행하는 방법으로 표면 에너지의 극성 및 비극성간 분율(polar and diperse fraction)을 계산하는 것을 가능하게 하였다. 이에 따라, 두 액체의 접촉각을 측정하고 수학식 1과 수학식 3을 조합한 뒤, 이를 일반 적인 직선 방정식으로 이항하여 새로운 방정식을 도출하였다. 즉, 상기 수학식 1과 수학식 2을 조합하여 이를 y=mx+b의 형태로 이항하면 하기 수학식 4와 같다.On the other hand, as shown in Figure 3, RABEL is able to calculate the polar and diperse fraction of the surface energy by measuring the contact angle of the various liquids, and by simply regressing from their results It was made. Accordingly, the contact angles of the two liquids were measured, and Equation 1 and Equation 3 were combined. Then, a new equation was derived by binning the equation with a general linear equation. That is, when the combination of Equations 1 and 2 is binomialized in the form of y = mx + b, Equation 4 is obtained.
그리고 나서, 고체 표면의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지
한편, 음극(100)은 양극(200)과 동일하게 알루미늄과 같은 금속 호일(foil)로 이루어진 음극 집전체(110) 상에, 음극 활물질, 결합재, 첨가제를 혼합한 음극 물질층(120)이 코팅, 압착되어 형성된다. 음극 활물질로는 양극 활물질과 동일하게 활성 탄소를 주로 채용한다.Meanwhile, the
분리막(300)은, 음극(100)과 양극(200)이 직접 접촉하여 단락되지 않도록 하기위하여 개재되는 막으로서, 통상 전기 이중층 캐패시터용 분리막으로 사용되는 것들을 채용할 수 있다. 예컨대, 폴리올레핀 부직포, PTFE(polytetrafluorethylene) 다공체 필름, 크래프트지, 레이온 섬유, 사이잘마섬유 혼초 시트, 마닐라마 시트, 유리섬유 시트, 셀룰로스계 전해지, 레이온 섬유로 이루어진 초지, 셀룰로스와 유리 섬유의 혼초지, 또는 이것들을 조합하여 복수층으로 구성한 것 등을 사용할 수 있다.The
본 발명에 따른 양극 또는 음극 집전체의 효과를 시험하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.In order to test the effect of the positive or negative electrode current collector according to the present invention, the following experiment was conducted.
1. 접촉각에 따른 접합력 효과1. Effect of Bonding Force on Contact Angle
본 실시예 및 비교예에서는, sessile drop법을 사용하여 약 20℃의 온도에서 양극 또는 음극 집전체의 표면에 일정량의 증류수를 떨어뜨리고 이에 따른 양극 또는 음극 집전체의 표면과 증류수의 접촉각을 각각 측정하였다.In the present embodiment and the comparative example, by using the sessile drop method, a certain amount of distilled water is dropped on the surface of the positive or negative electrode current collector at a temperature of about 20 ° C., and the contact angle between the surface of the positive or negative electrode current collector and the distilled water is measured, respectively. It was.
양극 또는 음극 집전체로 사용한 금속박은 20 내지 50㎛ 두께, 순도 99.9%의 알루미늄 박, 반짝이는 동박, 반짝이는 알루미늄 박을 사용하였다.As the metal foil used as the positive electrode or the negative electrode current collector, an aluminum foil having a thickness of 20 to 50 µm, a purity of 99.9%, shiny copper foil, and shiny aluminum foil were used.
또한, 상술한 양극 또는 음극 집전체의 표면 특성에 따른 효과를 비교하기 위해 각각의 양극 또는 음극 집전체에 그 두께가 100㎛ 또는 200㎛ 되도록 물질층을 코팅한 뒤 파단면 또는 박리현상을 관찰하였다.In addition, in order to compare the effect according to the surface characteristics of the above-described positive electrode or negative electrode current collector, each of the positive electrode or negative electrode current collector was coated with a material layer such that its thickness was 100 μm or 200 μm, and then the fracture surface or peeling phenomenon was observed. .
상기 실시예 및 비교예의 실험조건과 그에 따른 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The experimental conditions and the results of the Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
표 1을 참조하면, 실시예 1-1에서와 같이 알루미늄 박과 증류수와의 접촉각이 27.83°일 경우, 전극 집전체인 알루미늄 박 상에 100㎛ 또는 200㎛가 되도록 전극 물질층을 두껍게 코팅했을 때 파단면이나 크랙면이 발생하지 않았다.Referring to Table 1, when the contact angle between aluminum foil and distilled water is 27.83 ° as in Example 1-1, when the electrode material layer is thickly coated on the aluminum foil, which is the electrode current collector, to be 100 μm or 200 μm No fracture or crack surface occurred.
그러나 비교예 1-1 및 비교예 1-2에서와 같이, 동박 및 알루미늄 박과 증류수와의 접촉각이 각각 50.78, 86.00°일 경우, 전극 집전체인 동박 및 알루미늄 박 상에 실시예 1-1의 경우와 동일한 조건으로 전극 물질층을 코팅했을 때 파단면이나 크랙면이 발생하였고, 비교예 1-2의 경우는 코팅 과정에서부터 전극 물질층의 뭉침 현상이 발생하여 코팅이 균일하게 이루어지지 않았다.However, as in Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2, when the contact angle between the copper foil, aluminum foil and distilled water is 50.78 and 86.00 °, respectively, When the electrode material layer was coated under the same conditions as in the case, a fracture surface or a crack surface was generated. In Comparative Example 1-2, agglomeration of the electrode material layer occurred from the coating process, and thus the coating was not uniform.
따라서, 전극 물질층이 수용액계이면 전극 집전체와의 젖음성을 높이기 위해 전극 집전체의 표면이 친수성이어야 하고, 또한 전극 집전체 표면과 그 위에 떨어진 증류수와의 접촉각이 50°이상이면 전극 집전체 상에 전극 물질층을 도포하는데 있어서 전극 물질층끼리 뭉쳐서 전극 집전체 표면에 전극 물질층이 균일하게 도포되지 않고 전극 집전체에서 전극 물질층이 박리되는 것을 알 수 있었다.Therefore, when the electrode material layer is an aqueous solution, the surface of the electrode current collector must be hydrophilic in order to increase the wettability with the electrode current collector, and when the contact angle between the surface of the electrode current collector and distilled water dropped thereon is 50 ° or more, In the application of the electrode material layer to the electrode material layers, it was found that the electrode material layers are not uniformly applied to the surface of the electrode current collector, and the electrode material layer is peeled off from the electrode current collector.
2. 표면 에너지에 따른 접합력 효과2. Effect of Bonding Force on Surface Energy
본 실시예 및 비교예에서는, sessile drop법을 사용하여 약 20℃의 온도에서 양극 또는 음극 집전체의 표면에 일정량의 증류수 및 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 떨어뜨리고 이에 따른 양극 또는 음극 집전체의 표면과 증류수 및 에틸렌 글리콜과의 접촉각을 측정하고, 수학식 4를 이용하여 표면에너지 값을 구하였다.In the present embodiment and the comparative example, a sessile drop method is used to drop a certain amount of distilled water and ethylene glycol on the surface of the positive or negative electrode current collector at a temperature of about 20 ° C., and thus the surface of the positive or negative electrode current collector. The contact angle between the distilled water and ethylene glycol was measured, and the surface energy value was calculated using Equation 4.
양극 또는 음극 집전체로 사용한 금속박은 20 내지 50㎛ 두께, 순도 99.9%의 알루미늄 박, 반짝이는 동박, 반짝이는 알루미늄 박을 사용하였다.As the metal foil used as the positive electrode or the negative electrode current collector, an aluminum foil having a thickness of 20 to 50 µm, a purity of 99.9%, shiny copper foil, and shiny aluminum foil were used.
또한, 상술한 양극 또는 음극 집전체의 표면 특성에 따른 효과를 비교하기 위해 각각의 양극 또는 음극 집전체에 그 두께가 100㎛ 또는 200㎛ 되도록 물질층을 코팅한 뒤 파단면 또는 박리현상을 관찰하였다.In addition, in order to compare the effect according to the surface characteristics of the above-described positive electrode or negative electrode current collector, each of the positive electrode or negative electrode current collector was coated with a material layer such that its thickness was 100 μm or 200 μm, and then the fracture surface or peeling phenomenon was observed. .
상기 실시예 및 비교예이 실험 조건과 그에 따른 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The Examples and Comparative Examples are shown in Table 2 below, and the experimental conditions and the results.
표 2를 참조하면, 실시예 2-1에서와 같이 알루미늄 박과 증류수와의 접촉각, 알루미늄 박과 에틸렌 글리콜과의 접촉각으로부터 계산된 알루미늄 박의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지가 143.74일 경우, 전극 집전체인 알루미늄 박 상에 100㎛ 또는 200㎛가 되도록 전극 물질층을 두껍게 코팅했을 때 파단면이나 크랙면이 발생하지 않았다.Referring to Table 2, when the polar surface energy / nonpolar surface energy of the aluminum foil calculated from the contact angle between the aluminum foil and distilled water and the contact angle between the aluminum foil and ethylene glycol is 143.74 as in Example 2-1, When the electrode material layer was thickly coated to 100 μm or 200 μm on the entire aluminum foil, no fracture surface or crack surface occurred.
그러나 비교예 2-1 및 비교예 2-2에서와 같이, 동박 및 알루미늄 박과 증류수와의 접촉각, 동박 및 알루미늄 박과 에틸렌 글리콜과의 접촉각을 이용하여 계산된 동박 및 알루미늄 박의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지가 각각 22.98, 0.176일 경우, 전극 집전체인 동박 및 알루미늄 박 상에 실시예 2-1의 경우와 동일한 조건으로 전극 물질층을 코팅했을 때 파단면이나 크랙면이 발생하였다.However, as in Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2, the polar surface energy of copper foil and aluminum foil / calculated using the contact angle of copper foil and aluminum foil with distilled water, copper foil and aluminum foil with ethylene glycol, When the nonpolar surface energy was 22.98 and 0.176, respectively, when the electrode material layer was coated on the copper foil and the aluminum foil as the electrode current collector under the same conditions as those of Example 2-1, a fracture surface or a crack surface occurred.
따라서, 전극 집전체와 전극 물질층과의 접합력을 향상시키기 위해서는 전극 집전체 표면의 극성 표면 에너지/비극성 표면 에너지의 값이 100 이상인 것이 바람직함을 알 수 있었다.Therefore, in order to improve the bonding force between the electrode current collector and the electrode material layer, it was found that the value of the polar surface energy / nonpolar surface energy of the surface of the electrode current collector is preferably 100 or more.
한편, 이와 같이 형성된 양극, 음극의 단위 셀은 포장재(미도시)에 의해 밀봉되고, 밀봉된 포장재 안에는 전해액(미도시)이 주입되어 이중 캐패시터를 형성한다. 전해액은 비수 전해액으로 전해질염과 비수계 유기용매로 이루어짐이 바람직하다.Meanwhile, the unit cells of the positive electrode and the negative electrode thus formed are sealed by a packaging material (not shown), and an electrolyte solution (not shown) is injected into the sealed packaging material to form a double capacitor. The electrolyte is preferably a non-aqueous electrolyte and is composed of an electrolyte salt and a non-aqueous organic solvent.
이어서, 위와 같은 본 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing the lithium secondary battery according to the present embodiment as described above will be described.
먼저 양극(200) 또는 음극(100)을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 양극 집전체(210) 또는 음극 집전체(110)로서 예컨대, 알루미늄 호일을 준비하고, 활성 탄소를 주원료로 하는 활물질을 결합제와 함께 유기 용매에 분산시키고 혼합하여 슬러리를 만든다. 이렇게 만들어진 슬러리를 집전체(110, 210)인 알루미늄 호일에 코팅하고 가열하여 건조, 압착함으로써 양극(200) 또는 음극(100)을 형성한다.First, the process of forming the
이어서, 전해액(300)을 개재하여 양극(200)과 음극(100)을 적층한다.Subsequently, the
이렇게 적층된 양극, 음극 및 분리막을 코인형, 원통형, 팩형 등 다양한 형태의 포장재에 넣고 전해액을 주입한 후, 밀봉하면 원하는 형상의 이중층 캐패시터가 완성된다.The stacked positive and negative electrodes and separators are placed in various types of packaging materials such as coin type, cylindrical shape, and pack type, injected with electrolyte, and sealed to complete a double layer capacitor having a desired shape.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
이상과 같이 본 발명에 의한 전극 집전체는 그 표면 특성을 개선하여 전극 물질층과의 접합력을 향상시킴으로써 분극성 전극의 신뢰성을 향상시키고 전극 및 전해액으로 이루어진 캐패시터 제조 공정시 파손될 가능성을 감소시킬 수 있다.As described above, the electrode current collector according to the present invention may improve the surface property to improve the bonding strength with the electrode material layer, thereby improving the reliability of the polarizable electrode and reducing the possibility of breakage during the capacitor manufacturing process consisting of the electrode and the electrolyte. .
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH10106900A (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Toyota Motor Corp | Electrode for electric double layer capacitor |
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| JPH11288846A (en) * | 1998-02-09 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Four-terminal capacitor |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10106900A (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Toyota Motor Corp | Electrode for electric double layer capacitor |
| JPH11121301A (en) * | 1997-10-20 | 1999-04-30 | Okamura Kenkyusho:Kk | Electric double layer capacitor |
| JPH11288846A (en) * | 1998-02-09 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Four-terminal capacitor |
| JP2003347164A (en) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Toyo Tanso Kk | Conductive rubber sheet and electric collector for electric double-layer capacitor using the same |
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