KR101599711B1 - Electric double layer device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 이중층 소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수명 보장과 더불어 깔끔한 외관까지 보장할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
The present invention relates to an electric double layer device, and more particularly, to an electric double layer device capable of assuring a life expectancy as well as a neat appearance.
일반적으로 전기 이중층 소자는 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser)와 같이 전기 에너지를 저장하는 소자로서 통전이 가능한 전극을 사용하여 전기적인 충전과 방전을 행하며, 휴대폰, GPS수신기, MP3 플레이어 또는 메모리 백업의 용도로 사용되거나 풍력, 쏠라(Solar), 전기 자동차 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차의 모터 구동 등의 목적으로 사용되고 있다.
2. Description of the Related Art Generally, an electric double layer device is an element that stores electrical energy such as a battery, a capacitor, or an electrolytic capacitor. The electric double layer device electrically charges and discharges electricity by using an electrically conductive electrode. , MP3 players or memory backups, or for driving motors in wind, solar, electric cars or hybrid cars.
전기 이중층 소자로서 캐패시터를 하나의 예로 들 수 있다.An example of an electric double layer device is a capacitor.
전기 이중층 캐패시터는 활성탄 전극과 유기계 전해질의 경계면에 정전층을 만들어 전기 이중층 상태를 유전체의 기능으로 이용해 전지와 마찬가지로 전기를 축적시키는 기능을 한다.The electric double layer capacitor functions to accumulate electricity like a battery by forming an electrostatic layer on the interface between the activated carbon electrode and the organic electrolyte and using the electric double layer state as a function of the dielectric.
특히, 고체전극과 고체 또는 액체상태의 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용한다.Particularly, the charge accumulated in the electric double layer generated between the solid electrode and the solid or liquid electrolyte is used.
캐패시터의 경우는 전지와 비교해 에너지 밀도가 낮지만 순간적으로 높은 출력을 나타내는 파워밀도 면에서 우수한 특성을 보이고 있으며, 수십만 회를 웃도는 반영구적인 수명 등으로 여러 분야에 응용되고 있다.Capacitors have low energy density compared to batteries, but exhibit excellent power density in terms of instantaneous high power output, and have been applied to various fields due to their semi-permanent lifetime exceeding several hundred thousand times.
전기 이중층 캐패시터의 원리로서는 한 쌍의 고체전극을 전해질이온 용액 속에 넣어서 직류전압을 걸어주면 양극으로 분극된 전극에는 음이온이, 음극으로 분극된 전극에는 양이온이 정전적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기 이중층을 형성하게 된다. 특히, 활성탄의 경우에는 무수히 많은 세공이 분포해 전기 이중층이 자연스럽게 형성된다.As a principle of the electric double layer capacitor, when a pair of solid electrodes are put in an electrolyte solution of an electrolyte and a DC voltage is applied, anion is positively induced in the electrode polarized by the anode, and positive ions are positively induced in the electrode polarized by the cathode, . Particularly, in the case of activated carbon, numerous pores are distributed and the electric double layer is formed naturally.
이때, 전기 이중층 캐패시터의 구성은 전극, 세퍼레이터, 전해질, 집전체와 케이스로 구성된다.At this time, the structure of the electric double layer capacitor is composed of an electrode, a separator, an electrolyte, a current collector and a case.
이중에서 캐패시터의 가장 핵심이 되는 부분은 전극에 사용되는 재료의 선택이라 할 수 있으나, 여러 다른 구성요소들에 의해 정전용량 역시 변하게 된다.Among these, the most important part of the capacitor is the selection of the material used for the electrode, but the capacitance is also changed by various other components.
그리고, 전극재료는 전기전도성이 크고 비표면적이 높아야 하며 전기화학적으로 안정되어야 한다.
The electrode material must have high electrical conductivity, high specific surface area, and electrochemical stability.
다음으로, 전기 이중층 소자로서 전지(Battery)를 하나의 예로 들 수 있다.Next, a battery is an example of the electric double layer device.
전지는 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응(redox reaction)을 통하여 전기 에너지(electrical energy)로 변환하는 소자를 말한다.A battery is a device that converts the chemical energy of a chemical substance (active material) contained therein into an electrical energy through an electrochemical oxidation-reduction reaction (redox reaction).
전지는 두 개 이상의 전기 화학적 셀(cell)의 집합체를 나타내지만, 보통 단위 전지(single cell)에도 사용되고 있다. 이러한 전지는 화학반응 대신 전기 화학반응이 일어나 전자가 도선을 통하여 외부로 흐를 수 있도록 이루어져 있으며, 도선을 통하여 흐르는 전자는 전기 에너지의 원천이 되어 전기적인 유용함을 제공한다.A cell represents a collection of two or more electrochemical cells, but is usually used for a single cell. Such a cell is made such that an electrochemical reaction takes place instead of a chemical reaction so that electrons can flow to the outside through a lead. Electrons flowing through the lead provide an electrical usefulness as a source of electrical energy.
더욱 구체적으로, 전지는 집전체 위에 씌워진 양극(cathode or positive electrode)과 음극(anode or negative electrode)이라는 활물질 들을 가지고 있고, 세퍼레이터에 의해 서로 떨어져 있으며, 또한 두 전극사이의 이온 전달을 가능하게 하는 전해질(electrolyte)에 담겨져 있다.More specifically, the cell has active materials such as a cathode or a positive electrode and an anode or a negative electrode, which are placed on the current collector, are separated from each other by a separator, and an electrolyte (electrolyte).
전등, 기계 및 기구 등을 작동하기 위해서는 전지의 두 전극 사이에 충분한 전압과 전류가 생성될 수 있도록 적절한 전극물질과 전해질이 선정되어 특별한 구조로 배열되어져야 한다.In order to operate lamps, machines and appliances, proper electrode materials and electrolytes should be selected and arranged in a special structure so that sufficient voltage and current can be generated between the two electrodes of the battery.
예를 들어, 외부 도선으로부터 전자를 받아 양극 활물질이 환원되는 양극과, 음극 활물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 음극, 그리고 양극의 환원반응 및 음극의 산화반응이 화학적 조화를 이루도록 물질의 이동을 가능하게 하는 전해질, 더불어 양극과 음극의 물리적 접촉 방지를 위한 세퍼레이터 등이 상호 작용되어 화학적 에너지를 전기적 에너지로 제공할 수 있도록 배열되어야 하는 것이다.For example, a cathode that receives electrons from an external conductor and that reduces the cathode active material, a cathode that discharges electrons to the conductor as the anode active material oxidizes, and an oxidation reaction of the anode and a cathode, A separator for preventing physical contact between the anode and the cathode, and the like must be arranged so as to be able to provide chemical energy as electrical energy.
이와 같이 배열된 전지의 음극은 기본적으로 전자를 내어주고 자신은 산화되며, 양극은 전자를 받아(양이온과 함께) 자신은 환원되어 전지가 외부 부하와 연결되어 작동할 때 두 전극은 각각 전기 화학적으로 변화를 일으켜 전기적인 일을 하게 된다.The negative electrode of the battery arranged in this way basically emits electrons and oxidizes itself. When the positive electrode receives electrons (together with positive ions) and the battery itself is operated to be connected to an external load, the two electrodes are electrochemically They make changes and do electrical work.
이때, 음극의 산화반응에 의해 생성된 전자는 외부 부하를 경유하여 양극으로 이동하고 양극에 이르러 양극 물질과 환원반응을 일으켜, 전해질 내에서 음극과 양극 방향으로의 anion(negative ion)과 cation(positive ion)의 물질이동에 의한 전하의 흐름을 완성한다.At this time, the electrons generated by the oxidation reaction of the cathode migrate to the anode via the external load, reach the anode and cause a reduction reaction with the cathode material, and anion (negative ion) and cation ion) to complete the charge flow.
이렇게 전해질 내부에서는 외부도선에서 계속해서 전하가 흐르도록 반응을 일으키고 이에 힘입어 그 전하로의 전기적인 일을 하게 되는 것이다.Inside the electrolyte, the reaction proceeds so that the charge continues to flow through the outer conductor, and by doing so, the electrical work is carried out on the charge.
전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 배터리, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 배터리라고 한다.
A battery can be classified into a liquid electrolyte cell and a polymer electrolyte cell depending on the kind of electrolyte. Generally, a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a lithium polymer battery when a polymer electrolyte is used.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도이고, 도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도이다.
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a general electric double layer device, FIG. 2 is a schematic view for explaining the charging principle of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device, and FIG. 3 is a schematic view showing an electric double layer capacitor And FIG.
일반적인 전기 이중층 소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전극(10), 전해액(20), 집전체(30), 세퍼레이터(40), 제 1 리드단자(61) 및 제 2 리드단자(62)를 포함한다.A general electric
이때, 전기 이중층 소자(100)를 전지로 비유할 경우에는, 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응을 통하여 전기 에너지로 변환시키게 될 것이고, 집전체(30) 위에 씌워진 전극(10)은 양극과 음극이라는 활물질을 갖게 된다.
At this time, when the electric
반면, 전기 이중층 소자(100)를 캐패시터로 비유하면서 그 특성을 더욱 구체적으로 설명하면, 서로 다른 두 전극(10) 사이에 존재하는 계면에서 +, - 전하가 단거리에 접하여 배열된 분포를 이용하여 에너지를 저장하고, farad 단위의 높은 정전용량 특성을 나타내며 충·방전 사이클에 의한 성능변화 및 열화가 극히 작은 특성을 가지게 된다.On the other hand, when the electric
그리고, 전극(10)은 비표면적이 큰 활성탄(activated carbon)을 사용하여 전해액(20)과의 계면에서 형성된 전기 이중층에 의한 전하를 저장하고, 이러한 전극(10)은 전기적 특성 중 정전용량(capacitance)과 내부저항 특성이 성능평가의 가장 중요한 기준이 되므로 그 소재의 자체 비저항이 낮아야 하고 다공질 구조체이어야 하며, 다공질 구조 중 세공크기 및 분포가 단순하고 일정범위에 편중되어야 한다. 이러한 전극(10) 소재의 특성은 전기 이중층 캐패시터의 고유 충·방전 특성을 지배한다.The
따라서, 현재 전극(10)으로 비표면적이 넓고 가격이 저렴한 활성탄소계를 많이 사용하고 있으며 에너지 밀도를 높이기 위하여 금속산화물 및 전도성고분자를 이용한 연구가 증가되고 있다.Therefore, active carbon sub-system having a large specific surface area and low cost is widely used as the
한편, 전해액(20)은 유기용매와 4급 암모늄염(유기계), 황산수용액(수용액계) 등을 사용한다. 유기용매 전해액 중에서 PC와 ethylmethyl carbonate(EMC) 그리고 PC와 dimethoxyethane(DME)을 일정비율 혼합시켜 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.On the other hand, the
유기계 전해액을 사용한 전기 이중층 캐패시터(100)의 면적당 정전용량은 4∼6㎌/㎠이며, 유기계보다 수용액계의 전기 전도도가 높기 때문에 수용액계 전해액의 경우에는 5∼10㎌/㎠으로 수용액계 전해액이 우수한 특성을 나타내기도 하나 potential window가 좁고 분해가 일어나는 등의 단점이 있기도 한다.The electrostatic capacity per unit area of the electric
세퍼레이터(40)는 부직포, 다공질 polyethylene(PE), polypropylene(PP) film 등을 사용한다.As the
전기 이중층 캐패시터의 충전원리는 도 1에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(40)를 사이에 두고 두 전극(10)과 전해액(20)이 대립하고 있는 상황에서 도 2의 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지의 공급이 없는 상태에서는 내부의 전하분포가 불균일한 bulk 상태가 되어 전극(10)간 전위차가 0이 되고, 도 3의 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지가 공급되면 내부의 전하분포가 균일하게 형성되어 도 2에 도시된 바와 같이 두 전극(10) 사이에 전위차 2Φ1 전압의 에너지가 충전된다.The charging principle of the electric double layer capacitor is explained with reference to the charging principle of the electric double layer capacitor of FIG. 2 in a state where the two
이때, 전기 에너지의 공급이 중단되더라도 이미 형성된 전기 이중층은 소멸되지 않으며 충전된 전기 에너지는 그대로 유지 보존된다.
At this time, even if the supply of the electric energy is interrupted, the already formed electric double layer does not disappear, and the charged electric energy is maintained and preserved.
선행기술문헌(대한민국 공개특허 제2009-0118328호; 모듈형 전기 이중층 커패시터 및 그 제조방법)Prior Art Document (Korean Published Patent Application No. 2009-0118328; Modular Electric Double-Layer Capacitor and Manufacturing Method Thereof)
도 4는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터의 제작과정을 도시한 공정도이고, 도 5는 선행기술문헌에 따른 일체형 전기 이중층 커패시터의 제조방법을 설명하기 위한 구성도이며, 도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터에 구성되는 전극소자의 제작과정을 설명하기 위한 구성도이다.FIG. 4 is a process diagram illustrating a manufacturing process of an electric double layer capacitor according to the prior art document, FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing an integrated electric double layer capacitor according to the prior art document, and FIG. FIG. 2 is a view illustrating a manufacturing process of an electrode device in an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention.
일반적으로 충전/방전이 가능한 이차전지, 예를 들어 전해 콘덴서, 전기 이중층 커패시터(EDLC) 등의 에너지 저장장치는 젤리롤 형태의 권취형(Winding-Type)이 많이 사용되고 있다.2. Description of the Related Art Generally, energy storage devices such as rechargeable / rechargeable secondary batteries such as an electrolytic capacitor and an electric double layer capacitor (EDLC) are widely used as a jelly roll type winding-type battery.
도 4에 도시된 바와 같이, 권취형 에너지 저장장치, 예를 들어, 권취형 전기 이중층 커패시터(EDLC : Electrochemical Double Layer Capacitors) 등은 주로 알루미늄(Al) 재질의 원통형 케이스(20)와, 케이스(20)에 내장된 권취소자(10)를 포함한다.4, a retractable energy storage device, such as an EDLC (Electrochemical Double Layer Capacitor), is mainly composed of a
권취소자(10)는 띠 형상의 전극 적층체 즉, 양극 및 음극의 전극소자와, 상기 양극과 음극의 전극소자의 사이에 개재된 전해지로 이루어지는 띠 형상의 전극 적층체를 원통형으로 권취 즉 와인딩(Winding)한 후, 와인딩된 형태가 풀리지 않도록 외부를 테이핑(Taping)하여 형성된다.The
이와 같이 형성된 권취소자(10)는 전해액에 함침된 후, 원통형 케이스(20) 내부에 내장되며, 권취소자(10)의 상부에는 단자판(30)이 설치되고, 단자판(30)에는 러그(Lug) 또는 스크류(Screw) 타입의 외부단자(40)가 체결된다.The
또한, 케이스(20)의 상부에는 단자판(30)이 아래로 밀리는 것을 방지하는 목부(21)가 함몰되게 형성되며, 권취소자(10)는 케이스(20)에 위와 같은 목부(21)가 형성된 후 내장되고, 권취소자(10)와 외부단자(40)는 단자(23)에 의해 전기적으로 연결된다. 이후, 케이스(20)의 상부 단부(22)를 구부리는 커링(Curling) 공정을 통해 단자판(30)이 케이스(20) 내에 고정되면서 조립 완료된다.A
한편, 전극소자(100)는 도 6의 상부측에 도시된 도면을 참조하여 보면, 통상적인 알루미늄 포일(foil)과 같은 전극 집전시트(111)와, 집전시트(111)에 도포된 전극활물질(112)로 구성된다.6, the
전극활물질(112)은 주로 활성탄을 주재료로 하는 전도성 페이스트의 도포에 의해 형성된다.The electrode
전극소자(100)에는 단자(120)가 결합되는데, 이때 먼저 단자(120)가 결합될 부위를 긁어내어 전극활물질(112)을 제거한 다음 천공한 후, 리벳팅(rivetting) 등의 공정으로 단자(120)를 결합시키는 구성으로 이루어진다.
The
본원 출원인은 선행기술문헌을 개량 발전시켜 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 제안하고자 한다.
The Applicant of the present application intends to propose an electric double layer device according to the present invention by improving the prior art document.
본 발명의 목적은 양이온의 누출을 철저히 방지하여 젖음현상을 없애면서 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric double layer device capable of preventing the leakage of positive ions and thereby increasing the lifetime while eliminating the wetting phenomenon.
본 발명의 목적은 작업성을 보장하면서도 깔끔한 외관의 마무리까지 보장케 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric double layer device which ensures workability and ensures a clean appearance finish.
본 발명의 목적은 알루미늄터미널의 부식을 미연에 방지할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
It is an object of the present invention to provide an electric double layer device capable of preventing corrosion of an aluminum terminal in advance.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
세퍼레이팅시트에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트 및 제2집전시트를 지닌 와인딩 전극유닛과, 상기 제1집전시트 및 제2집전시트에 각각 접속된 제1터미널 및 제2터미널과, 상기 와인딩 전극유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스를 커버링하면서 상기 제1터미널 및 제2터미널을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀을 지닌 고무전을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,A winding electrode unit having a first current collector sheet and a second current collector sheet wound while being separated by a separating sheet; first and second terminals respectively connected to the first current collector sheet and the second current collector sheet; An electric double layer including a rubber case having a first through hole and a second through hole pierced so as to expose the first and second terminals through the first terminal and the second terminal while covering the case, In the device,
상기 고무전의 외부로 노출된 상기 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 더 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
And a urethane potting portion for filling a gap between the first terminal and the first through hole exposed to the outside of the rubber container and a gap between the second terminal and the second through hole, respectively, according to a technical aspect of the present invention .
본 발명은 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 더 구비시켜 양이온의 누출을 철저히 방지하여 젖음현상을 없애면서 수명을 상대적으로 늘릴 수 있는 효과가 있다.The present invention further includes a urethane potting part for filling a clearance between the first terminal and the first through hole and a gap between the second terminal and the second through hole to thoroughly prevent the leakage of positive ions, There is an effect that can be relatively increased.
본 발명은 고무전의 상부로 돌출된 볼륨턱에 의해 상대적으로 낮게 마련되는 제1포트홈 및 제2포트홈에 우레탄수지를 신속 용이하게 투입시킬 수 있도록 하여 작업성을 보장하면서도 우레탄수지의 투입 후 주변으로 퍼지는 현상을 극소화시켜 깔끔한 외관까지 보장케 할 수 있는 효과가 있다.The present invention can quickly and easily inject urethane resin into the first port grooves and the second port grooves which are relatively lowered by the volume jig protruding from the upper portion of the rubber front, So that a clean appearance can be guaranteed.
본 발명은 알루미늄터미널을 미리 아노다이징 처리하여 산화알루미늄피막이 형성되도록 하여 수명 보장을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.
The present invention has an effect of enabling an aluminum oxide film to be formed by pre-anodizing an aluminum terminal, thereby ensuring a life span.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도.
도 4는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터의 제작과정을 도시한 공정도.
도 5는 선행기술문헌에 따른 일체형 전기 이중층 커패시터의 제조방법을 설명하기 위한 구성도.
도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터에 구성되는 전극소자의 제작과정을 설명하기 위한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도.
도 10은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 전극유닛을 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 제1터미널 및 제2터미널을 나타내는 사시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a general electric double layer element. FIG.
BACKGROUND OF THE
3 is a circuit diagram for explaining the charging / discharging principle of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device.
4 is a process diagram showing a manufacturing process of an electric double layer capacitor according to the prior art document.
5 is a view for explaining a method of manufacturing an integrated electric double layer capacitor according to the prior art document.
6 is a view for explaining a manufacturing process of an electrode element constituting an electric double layer capacitor according to the prior art document.
7 is a perspective view showing an electric double layer element according to the present invention.
8 is an exploded perspective view showing an electric double layer element according to the present invention.
9 is a longitudinal sectional view showing an electric double layer element according to the present invention.
10 is a view showing a winding electrode unit applied to an electric double layer element according to the present invention.
11 is a perspective view showing a first terminal and a second terminal applied to the electric double layer element according to the present invention.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.A preferred embodiment of the electric double layer device according to the present invention will be described with reference to the drawings, and there can be a plurality of embodiments thereof, and the objects, features and advantages of the present invention can be better understood through these embodiments .
도 7은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도이다.FIG. 7 is a perspective view showing an electric double layer device according to the present invention, FIG. 8 is an exploded perspective view showing an electric double layer device according to the present invention, and FIG. 9 is a vertical sectional view showing an electric double layer device according to the present invention.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 세퍼레이팅시트(13)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)를 지닌 와인딩 전극유닛(10)과, 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)에 각각 접속된 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)과, 와인딩 전극유닛(10)을 수용하는 케이스(30)와, 케이스(30)를 커버링하면서 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42)을 지닌 고무전(40)을 포함한다.The electric double layer device according to the present invention comprises a winding
도 10은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 전극유닛을 나타내는 구성도이다.10 is a view showing a winding electrode unit applied to an electric double layer device according to the present invention.
제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 전극활물질이 도포된 알루미늄포일(foil)로 이루어져 양극집전체 및 음극집전체로서 활용될 수 있고, 전극활물질은 주로 활성탄을 주재료로 하는 전도성 페이스트로 이루어질 수 있으며, 이들 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)로 이루어진 와인딩 전극유닛(10)을 전해액 속에 함침시킨 후 케이스(30) 속에 집어넣고 고무전(40)을 향한 케이스(30)의 상단부를 비딩(Beading) 및 컬링(Curling)함으로써 그 결합을 완료할 수 있게 된다.The first
이때, 양극집전체로 활용되는 제1집전시트(11)에 접속된 제1터미널(21)은 양극단자로 쓰여지고, 나아가 음극집전체로 활용되는 제2집전시트(12)에 접속된 제2터미널(22)은 음극단자로 쓰여진다.At this time, the
이러한 구조의 전기 이중층 소자를 90％의 상대습도, 60℃의 온도 환경에서 2.7V로서 가속시험을 한 결과 음극단자로 쓰여지는 제2터미널(22)과 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새로 양이온이 빠져나오면서 외부의 습도와 상호 작용되어 젖음현상이 발생되어 그 수명이 약 1000시간으로 제한될 수밖에 없었다.As a result of accelerated testing of the electric double layer device having such a structure at 2.7 V in a temperature environment of 60% relative humidity at 90%, a gap between the
이에, 본 발명에서는 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부(50)를 더 구비시켜 양이온의 누출을 철저히 방지하여 그 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한 것이다.Accordingly, in the present invention, the
더욱 구체적으로, 우레탄 포팅부(50)는 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)이 통과되는 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42) 주위의 고무전(40) 상부로 돌출된 볼륨턱(43)에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)과, 이들 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지(53)로 이루어질 수 있다.More specifically, the
고무전(40)의 상부로 돌출된 볼륨턱(43)에 의해 상대적으로 낮게 마련되는 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 우레탄수지(53)를 신속 용이하게 투입시킬 수 있게 되어 작업성을 보장하면서도 우레탄수지(53)의 투입 후 주변으로 퍼지는 현상을 극소화시켜 깔끔한 외관의 마무리까지 보장케 할 수 있게 된다.The
한편, 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)은 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)에 각각 접속되어 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42)에 끼워지는 알루미늄터미널(A)과, 이 알루미늄터미널(A)에 용접되어 고무전(40)의 외부로 노출되는 아우터터미널(T)[철단자에 구리도금 및 주석도금을 한 단자]을 포함할 수 있고, 특히 알루미늄터미널(A)을 아노다이징 처리시켜 산화알루미늄피막(A1)을 형성시킬 수 있도록 한다.The
알루미늄터미널(A)은 쉽게 산화되어 부식되는 문제점이 있는데, 이렇게 부식될 경우 수명단축은 물론이거니와 양이온의 누출을 가속시켜 젖음현상에 의한 자체 부식을 더욱 가중시키게 된다.The aluminum terminal (A) has a problem that it is easily oxidized and corroded. When it is corroded, the life time is shortened as well as accelerating leakage of positive ions, thereby increasing the self corrosion caused by the wet phenomenon.
이러한 현상을 근본적으로 차단하기 위하여 본 발명에서는 알루미늄터미널(A)을 미리 아노다이징 처리하여 산화알루미늄피막(A1)이 형성되도록 하는 것이고, 산화알루미늄피막(A1)을 지닌 알루미늄터미널(A)을 구비한 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 적용한 전기 이중층 소자를 90％의 상대습도, 60℃의 온도 환경에서 2.7V로서 가속시험을 한 결과 약 1500시간으로 그 수명을 연장할 수 있었고, 여기에 우레탄 포팅부(50)까지 적용한 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 동일한 조건에서 가속시험을 한 결과 약 2500시간까지 수명을 연장할 수 있었다.
In order to fundamentally obviate such a phenomenon, in the present invention, an aluminum oxide film (A1) is previously anodized to form an aluminum oxide film (A1), and the aluminum oxide film (A1) An electric double layer device to which the
본 발명은 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser) 등과 같이 전기 에너지를 저장하는 소자 분야에 이용될 수 있다.
The present invention can be applied to a device field for storing electric energy such as a battery, a capacitor, or an electrolytic capacitor.
10 : 와인딩 전극유닛 11 : 제1집전시트
12 : 제2집전시트 13 : 세퍼레이팅시트
21 : 제1터미널 22 : 제2터미널
A : 알루미늄터미널 A1 : 산화알루미늄피막
T : 아우터터미널 30 : 케이스
40 : 고무전 41 : 제1쓰루홀
42 : 제2쓰루홀 43 : 볼륨턱
50 : 우레탄 포팅부 51 : 제1포트홈
52 : 제2포트홈 53 : 우레탄수지10: winding electrode unit 11: first collecting sheet
12: second collecting sheet 13: separating sheet
21:
A: aluminum terminal A1: aluminum oxide film
T: outer terminal 30: case
40: Rubber front 41: 1st through hole
42: second through hole 43: volume jaw
50: urethane port part 51: first port groove
52: second port groove 53: urethane resin
Claims (4)
상기 고무전의 외부로 노출된 상기 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 더 포함하고,
상기 우레탄 포팅부는
상기 제1터미널 및 제2터미널이 통과되는 상기 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀 주위의 상기 고무전 상부로 돌출된 볼륨턱에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈 및 제2포트홈과,
상기 제1포트홈 및 제2포트홈에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.A winding electrode unit having a first current collector sheet and a second current collector sheet wound while being separated by a separating sheet; first and second terminals respectively connected to the first current collector sheet and the second current collector sheet; An electric double layer including a rubber case having a first through hole and a second through hole pierced so as to expose the first and second terminals through the first terminal and the second terminal while covering the case, In the device,
Further comprising a urethane port portion for filling a gap between the first terminal and the first through hole exposed to the outside of the rubber container and a gap between the second terminal and the second through hole,
The urethane port portion
A first port groove and a second port groove which are relatively lowered by a volume protrusion protruding toward the upper portion of the rubber around the first through hole and the second through hole through which the first terminal and the second terminal are passed, ,
And a urethane resin filled in the first port groove and the second port groove and cured, respectively.
상기 제1터미널 및 제2터미널은
상기 제1집전시트 및 제2집전시트에 각각 접속되어 상기 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀에 끼워지는 알루미늄터미널과,
상기 알루미늄터미널에 용접되어 상기 고무전의 외부로 노출되는 아우터터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.The method according to claim 1,
The first and second terminals
An aluminum terminal connected to the first current collecting sheet and the second current collecting sheet and sandwiched between the first through hole and the second through hole,
And an outer terminal welded to the aluminum terminal and exposed to the outside of the rubber sheath.
상기 알루미늄터미널은 아노다이징 처리되어 산화알루미늄피막이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.The method of claim 3,
Wherein the aluminum terminal is anodized to form an aluminum oxide film.
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