KR101891143B1 - Pretretment of carbon nano tube and preparation of electro-conductive adhesive using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 커패시터 전극용 도전성 접착제 제조시 도전성 부여제로 사용하기 위한 카본나노튜브의 전처리방법과, 이를 통해 전처리된 카본나노튜브를 첨가하여 제조된 커패시터 전극용 도전성 접착제에 관한 것이다.The present invention relates to a pretreatment method for a carbon nanotube for use as a conductivity imparting agent in the production of a conductive adhesive for a capacitor electrode, and a conductive adhesive for a capacitor electrode prepared by adding a carbon nanotube pretreated therewith.
상기 커패시터 전극용 도전성 접착제는 전류 밀도 뿐만 아니라 구리보다 약 8배 정도 높은 전기 전도도 등의 물리적 특성을 가진 카본나노튜브를 포함하고 있는 것으로서, 이를 이용하여 커패시터용 전극 제조 공정에서 언더코팅을 함으로써 집전체와 전극재 사이의 접합면에 삽입되어 전극 계면사이의 들뜸 현상을 줄여주며, 전극자체의 전극저항을 감소시켜 커패시터의 대전류 특성을 증대시킨다.The conductive adhesive for a capacitor electrode includes carbon nanotubes having not only a current density but also physical properties such as electrical conductivity of about 8 times higher than copper, and using the same to undercoat in the capacitor electrode manufacturing process, And the electrode material to reduce the floating phenomenon between the electrode interface and reduce the electrode resistance of the electrode itself, thereby increasing the large current characteristics of the capacitor.
카본나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 6각형으로 배열된 탄소원자들이 튜브 상 모양을 하고 있는 탄소동소체 중의 하나로서, 탄소원자 철망(chicken wire)의 시트(흑연면;graphite sheet)가 실린더 형으로 말려 있는 형상을 하고 있다.Carbon nanotubes (CNTs) are one of the carbon isotopes in which the carbon atoms arranged in a hexagonal shape are in the shape of a tube, and a sheet of carbon atom wire (graphite sheet) is cylindrical It has a curled shape.
카본나노튜브는 튜브를 구성하는 층의 수에 따라 분류되기도 하는데, 단일벽 나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube, SWNT)는 하나의 실린더로 구성되어 있으며, 약 1 나노미터 내외의 직경을 나타내며, 다중벽 나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube, MWNT)는 실린더들이 각 실린더 내에 여러 겹으로 내포되어 있으며, 전체 직경이 5~100 nm 정도를 나타낸다.Carbon nanotubes are classified according to the number of layers constituting a tube. Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) are composed of one cylinder and have a diameter of about 1 nanometer or so, Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWNT) are cylinders that are contained in multiple cylinders and have a total diameter of 5 to 100 nm.
금속성 나노튜브는 탄소간 강한 결합력으로 인해 전류밀도가 ~109 A/㎠에 이를 뿐 아니라 전기전도도 또한 구리보다 약 8배정도 높다. 이러한 뛰어난 물리적 특성을 탄도 전자 터널링(Ballistic electron tunneling)이라고 한다.Metallic nanotubes not only have a current density of ~ 10 9 A / cm 2 due to their strong bonding force between carbon, but also have electric conductivity about 8 times higher than copper. This excellent physical property is called ballistic electron tunneling.
기존 전도체에서 전자는 결함점(defect sites)에서 흩어지거나 튀어나오는데, 이는 전선이 저항을 갖도록 함으로써, 그 길이 구간에서 전력손실을 야기하기때문이다. 반면 CNT는 전자들이 총신에서 나오는 총알처럼 탄도를 그리며 이동할 수 있어, 아무런 방해를 받지 않고 튜브의 길이를 따라 이동이 가능하다. 이러한 물성으로 인해 CNT는 전계 방출 디스플레이(field emission display, FED)나 고효율 장거리 전력 케이블 또는 도전성 접착제 분야에 응용 가능성이 매우 높다.In conventional conductors, electrons are scattered or protruded from the defect sites, because they cause the wires to have resistance, which causes power losses in their lengths. CNTs, on the other hand, can move along the length of a tube without disturbing electrons, as electrons can move along the trajectory like a bullet from a barrel. Because of these properties, CNTs are very likely to be applied to field emission displays (FEDs), high efficiency long distance power cables or conductive adhesives.
CNT 이전에서 언급됐듯이 1 ~ 100nm 범위의 나노 크기의 직경을 가지면서 길이가 최대 수십 cm까지 합성될 수 있다. CNT As mentioned before, nanometer-sized diameters ranging from 1 to 100 nm can be synthesized up to several tens of cm in length.
열화학 기상 증착법이나 아크 방전법을 이용한 CNT 합성과정에서 개개의 카본나노튜브 입자 간에 응집력이 발생하며, 물리적 응집은 μm 수준에서 나노튜브가 각각의 입자로서 다른 입자들과 서로 얽히고 감겨 있는 것이고, In the process of CNT synthesis using thermochemical vapor deposition or arc discharge, cohesion occurs between individual carbon nanotube particles, and physical aggregation is a phenomenon in which nanotubes are entangled with other particles as respective particles at a μm level,
화학적 응집은 nm 수준에서 단층벽 나노튜브(SWNT) 경우처럼 분자간 힘인 Van der Waals 힘과 같은 표면인력에 의해 응집되어 있는 것이다. The chemical agglomeration is aggregated by surface attraction, such as van der Waals force, which is an intermolecular force, as in the case of single walled nanotubes (SWNT) at the nm level.
이와 같은 CNT의 응집현상은 기계적 강도와 전도특성을 향상시킬 수 있는 3차원적 네트워크 구조형성을 방해하기 때문에 CNT의 분리문제는 쉽지 않다. 이러한 분리방법으로서는 초음파 처리에 의한 CNT의 절단, 산 처리된 CNT의 외부 표면에 기능화를 통한 정전기적 분산, 각종 용매, 계면 활성제, 폴리머 물질을 이용한 분산 등 많은 방법이 보고되어 있다.The CNT aggregation phenomenon hinders the formation of a three-dimensional network structure that can improve mechanical strength and conduction characteristics, so that the problem of separation of CNTs is not easy. As such separation methods, there have been reported many methods such as cutting CNT by ultrasonic treatment, electrostatic dispersion through functionalization on the outer surface of acid-treated CNT, dispersion using various solvents, surfactants, and polymer materials.
커패시터는 종래의 전해 콘덴서보다 에너지 밀도가 우수하며 리튬 이차전지보다 출력 특성이 우수한 에너지 저장 장치로서, 리튬금속산화물 및 흑연의 전극 물질과 전해질의 화학반응을 이용하는 리튬 이차전지와 달리 다공성의 전극 표면과 전해질 사이에 계면에 이온의 물리적인 흡/탈착 과정이 생성되는 전기 이중층을 통해 전하를 측정하기 때문에 리튬 이차 전지보다 출력 밀도 및 충방전 효율 우수하다. Unlike a lithium secondary battery, which utilizes a chemical reaction between an electrode material of a lithium metal oxide and graphite and an electrolyte, the capacitor has an energy density superior to that of a conventional electrolytic capacitor and has an output characteristic superior to that of a lithium secondary battery. Since the electric charge is measured through the electric double layer in which the ionic physical adsorption / desorption process is generated at the interface between the electrolytes, the output density and charge / discharge efficiency are superior to those of the lithium secondary battery.
이러한 특성으로 반영구적 수명 특성이 있고 리튬 금속을 사용하지 않는 안정적이고 친환경적 장치인 커패시터가 적합하다.Capacitors, which are semi-permanent lifetime characteristics with these characteristics and which are stable and environmentally friendly devices that do not use lithium metal, are suitable.
하지만, 최근 이차전지 시장에 고전압 및 고온 등의 가혹한 환경에서 성능 구현을 필요로 하고 있는 상황에서, 이러한 카본나노튜브를 우수한 물리적 특성을 적용한 도전성 접착제를 이용하여 전극 내구성 및 전도도 등을 증가시킴으로서, 고전압 및 고온 등의 환경에서 커패시터의 저항 증가 및 셀 열화을 방지하고자 한다.In recent years, however, the performance of the secondary battery in a harsh environment such as a high voltage and a high temperature has been required. In order to increase the durability and conductivity of the carbon nanotube by using a conductive adhesive to which excellent physical properties are applied, And to prevent the increase of the resistance of the capacitor and the deterioration of the cell in an environment of high temperature and the like.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 고온 및 고전압의 가혹한 환경 하에 전도성 및 물리적 특성이 우수한 카본나노튜브를 적용하여 도전성 접착제를 제조하고, 이와 같이 제조된 도전성 접착제를 이용함으로써 커패시터용 전극 및 셀의 물리적 탈리 현상이나 열화를 방지하여 커패시터 셀 내구성을 높이고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method for producing a conductive adhesive by applying a carbon nanotube having excellent conductivity and physical properties under a severe environment of high temperature and high voltage, and using the conductive adhesive thus prepared, It is an object of the present invention to improve the durability of a capacitor cell by preventing physical detachment and deterioration.
상기의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 커패시터 전극용 도전성 접착제 제조시 도전성 부여제로 사용하고자 하는 카본나노튜브의 전처리에 관한 것으로서,The present invention relates to a pretreatment of a carbon nanotube to be used as a conductivity imparting agent in the production of a conductive adhesive for a capacitor electrode,
10 ~ 50wt% 농도의 과산화수소(H2O2)와, 다층탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube;MWNT)를 혼합한 후,After mixing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and a multi-walled carbon nanotube (MWNT) at a concentration of 10 to 50 wt%
5~7일 동안 초음파처리(ultrasonication)하여 다층탄소나노튜브를 전처리하고,Ultrasonication is performed for 5 to 7 days to pre-treat the multi-walled carbon nanotubes,
전처리된 다층탄소나노튜브를 중성이 될 때 까지 증류수로 세척한 후에 0.8㎛ 크기의 셀룰로오스 에스테르 폴리머 필터(cellulose ester polymer filter)를 이용하여 필터링(filtering)하며,The pretreated multi-walled carbon nanotubes were washed with distilled water until they became neutral, filtered using a cellulose ester polymer filter having a size of 0.8 mu m,
필터링된 다층탄소나노튜브를 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 30시간 동안 1차 건조한 후에 100 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 7시간 동안 2차 건조함으로써 이루어지는 카본나노튜브의 전처리 방법을 제공한다.Layered carbon nanotube is dried at a temperature of 80 to 150 ° C for 20 to 30 hours, and then is dried at a temperature of 100 to 180 ° C for 5 to 7 hours to prepare a carbon nanotube.
그리고 전처리 과정을 거친 카본나노튜브(Carbon nano tube)를 포함하여 조성된 도전성 접착제로서,And a carbon nanotube that has undergone a pretreatment process,
증류수의 분산매 70 ~ 94wt%와,70 to 94 wt% of a dispersion medium of distilled water,
알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜 중 선택되는 어느 1종 이상의 결착제 1 ~ 10wt%와,1 to 10 wt% of at least one binder selected from alginate and propylene glycol alginate,
유기산 또는 그 유도체 중 선택되는 어느 1종 이상의 가교제 2 ~ 10wt%와,2 to 10 wt% of at least one crosslinking agent selected from an organic acid or a derivative thereof,
상기 전처리 과정을 거친 카본나노튜브(Carbon nano tube)의 도전성 부여제 2 ~ 15wt%와,2 to 15% by weight of the conductivity imparting agent of the carbon nanotube after the pretreatment,
상기 카본나노튜브의 분산성 향상을 위한 분산제의 SDS(Sodium dodecyl sulfate) 1 ~ 3wt%의 혼합으로 조성된 커패시터 전극용 도전성 접착제를 제공한다.And 1 to 3 wt% of SDS (sodium dodecyl sulfate) as a dispersant for improving the dispersibility of the carbon nanotubes.
본 발명은 커패시터 전극용 도전성 접착제 제조시 도전성 부여제로 사용하고자 하는 카본나노튜브를 전처리함으로써, 기계적 강도와 전도특성을 향상시킬 수 있는 카본나노튜브의 3차원적 네트워크 구조형성을 방해하는 응집현상을 해소할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing a conductive adhesive for a capacitor electrode, which comprises pretreating a carbon nanotube to be used as a conductivity-imparting agent, thereby eliminating a coagulation phenomenon which hinders formation of a three-dimensional network structure of the carbon nanotube which can improve mechanical strength and conduction characteristics can do.
또한 상기 전처리과정을 거친, 고온 및 고전압의 가혹한 환경 하에 전도성 및 물리적 특성이 우수한 카본나노튜브를 사용하여 도전성 접착제를 제조함으로써, 이를 이용한 커패시터용 전극 및 셀의 물리적 탈리 현상이나 열화를 방지할 수 있어 결과적으로 커패시터 셀의 내구성을 높일 수 있다는 장점을 갖는다.Also, by using a carbon nanotube having excellent conductivity and physical properties under a severe environment of high temperature and high voltage, which has undergone the above-described pretreatment, a conductive adhesive can be manufactured, thereby preventing physical detachment or deterioration of electrodes for a capacitor and a cell using the same. And as a result, the durability of the capacitor cell can be increased.
상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용에 대해 살펴보도록 한다.Hereinafter, a detailed description of the above-described technical arrangement will be given.
본 발명은 도전성 접착제 제조시 전도성이 우수한 카본나노튜브를 도전성 부여제로 사용하고자 하는 것으로서, 도전성 부여제로 사용하기 위해서는 하기의 전처리 과정을 거쳐야 한다.In the present invention, carbon nanotubes having excellent conductivity are used as a conductivity-imparting agent in the production of a conductive adhesive. In order to use the carbon nanotubes as a conductivity-imparting agent, the following pre-treatment is required.
카본나노튜브는 합성과정에서 개개의 탄소 입자 간에 응집력이 발생하여, 물리적 응집의 경우에는 μm 수준에서 나노튜브가 각각의 입자로서 다른 입자들과 서로 얽히고 감겨 있으며,The carbon nanotubes are coagulated between individual carbon particles during the synthesis process, and in the case of physical aggregation, the nanotubes are entangled with other particles as individual particles at the μm level,
화학적 응집의 경우에는 nm 수준에서 단층벽 나노튜브 경우처럼 분자간 힘인 Van der Waals 힘과 같은 표면 인력에 의해 응집되어 있다. 이와 같은 카본나노튜브의 응집현상은 기계적 강도와 전도특성을 향상시킬 수 있는 3차원적 네트워크 구조형성을 방해하기 때문에 이와 같은 전처리 과정을 거쳐야 한다.In the case of chemical agglomeration, they are agglomerated by surface attraction such as van der Waals force, which is an intermolecular force, as in the case of a single wall nanotube at the nm level. Such aggregation of carbon nanotubes interferes with the formation of a three-dimensional network structure that can improve mechanical strength and conduction characteristics, and thus must undergo such a pretreatment process.
상기 카본나노튜브의 전처리 과정은 10 ~ 50wt% 농도의 과산화수소(H2O2) 50 ~ 80wt%와, 다층탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube;MWNT) 20 ~ 50wt%를 혼합한 후, The carbon nanotubes may be pretreated by mixing 50 to 80 wt% of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) at a concentration of 10 to 50 wt% and 20 to 50 wt% of a multi-walled carbon nanotube (MWNT)
초음파처리(ultrasonication)로 5 ~ 7일 동안 다층탄소나노튜브를 전처리하고,The multi-walled carbon nanotubes were pretreated for 5 to 7 days by ultrasonication,
전처리된 다층탄소나노튜브를 중성이 될 때 까지 증류수로 세척한 후에 0.8㎛ 크기의 셀룰로오스 에스테르 폴리머 필터(cellulose ester polymer filter)를 이용하여 필터링(filtering)을 수행하고,The pretreated multi-walled carbon nanotubes were washed with distilled water until they became neutral, filtered using a cellulose ester polymer filter having a size of 0.8 mu m,
필터링된 다층탄소나노튜브를 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 30시간 동안 1차 건조한 후에 100 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 7시간 동안 2차 건조함으로써 이루어진다.Layered carbon nanotube is first dried at a temperature of 80 to 150 ° C for 20 to 30 hours and then secondarily dried at a temperature of 100 to 180 ° C for 5 to 7 hours.
상기 다층탄소나노튜브의 전처리는 10 ~ 50wt% 농도의 과산화수소(H2O2)를 통해 이루어지는 것으로서, The pre-treatment of the multi-walled carbon nanotubes is carried out with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) concentration of 10 to 50 wt%
그 농도가 10 wt% 미만인 경우에는 산화되는 효과가 미비하여 다층탄소나노튜브에 영향을 미치지 어렵고, 50 wt%를 초과하게 되는 경우에는 반응 후 잔여 과산화수소로 인해 부반응이 예상되고, 추후 중성으로의 희석화 과정에 상당 시간이 소요되는 문제가 있으므로, 상기 과산화수소(H2O2)의 농도는 10 ~ 50wt% 농도 범위를 유지하는 것이 바람직하다.If the concentration is less than 10 wt%, the effect of oxidation is insufficient and it is difficult to affect the multi-layer carbon nanotubes. If the concentration exceeds 50 wt%, a side reaction is expected due to residual hydrogen peroxide after the reaction, , The concentration of the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is preferably maintained in the range of 10 to 50 wt%.
그리고 상기 과산화수소(H2O2)와 다층탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube;MWNT)의 혼합은 과산화수소 50 ~ 80wt%와 다층탄소나노튜브 20 ~ 50wt%의 혼합으로 이루어진다.The mixture of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and multi-walled carbon nanotubes (MWNT) is composed of 50 to 80 wt% of hydrogen peroxide and 20 to 50 wt% of multi-walled carbon nanotubes.
이때 과산화수소와 다층탄소나노튜브 간의 배합비는 과산화수소를 통해 도전성 부여제로서 카본나노튜브를 전처리하는 것인 만큼 활성화된 카본나노튜브에 대한 수율을 고려한 것이다. 따라서 상기 제시된 범위 내에서 배합량을 결정하는 것이 바람직하다.At this time, the mixing ratio between hydrogen peroxide and the multi-walled carbon nanotubes is that the carbon nanotubes are pretreated as a conductivity-imparting agent through hydrogen peroxide, so that the yields of activated carbon nanotubes are considered. Therefore, it is desirable to determine the compounding amount within the above-described range.
상기 다층탄소나노튜브의 전처리에 사용된 초음파처리(ultrasonication)는 Bath형의 초음파 발생기를 이용하여 Bath type 초음파처리 하는 것으로서, 초음파 주파수(Ultrasonic Frequency) 40Hz, 초음파 출력(Ultrasonic Power) 100w, 반응온도 20 ~ 70℃의 조건에서 이루어진다.The ultrasonic treatment used in the pretreatment of the multi-walled carbon nanotubes is a Bath type ultrasonic wave treatment using a Bath type ultrasonic wave generator. Ultrasonic frequency is 40Hz, ultrasonic power is 100w, reaction temperature is 20 Lt; 0 > C to 70 < 0 > C.
상기 반응온도가 20℃ 미만인 경우에는 산화반응의 활성화가 느리게 나타나며, 70℃를 초과하게 되는 경우에는 과산화수소가 다층탄소나노튜브와 반응하기 전에 증발되어 반응이 원활하게 이루어질 수 없으므로, 상기 반응온도를 20 ~ 70℃의 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다.When the reaction temperature is lower than 20 ° C, the activation of the oxidation reaction is slow. When the reaction temperature exceeds 70 ° C, the reaction can not be performed smoothly because the hydrogen peroxide is evaporated before the reaction with the multi-walled carbon nanotubes. To < RTI ID = 0.0 > 70 C. < / RTI >
전처리 과정을 거친 다층탄소나노튜브는 중성이 될 때 까지 증류수로 세척 후에 0.8㎛ 크기의 셀룰로오스 에스테르 폴리머 필터(cellulose ester polymer filter)를 이용하여 필터링(filtering)을 수행한다.The pre-treated multi-walled carbon nanotubes are filtered with distilled water until they become neutral and then filtered using a cellulose ester polymer filter having a size of 0.8 μm.
0.8㎛의 크기를 초과하는 입자의 경우, 이는 불순물이거나 또는 다층탄소나노튜브의 전처리가 원활하게 이루어지지 않아 탄소재가 응집되어 있는 형태이므로, 이를 필터링 처리하는 것이 바람직하다.In the case of particles having a size exceeding 0.8 탆, this is an impurity or a form in which the carbon material is aggregated because the pretreatment of the multi-walled carbon nanotubes is not performed smoothly.
여과처리된 다층탄소나노튜브는 여분의 수분과 용매를 완전하게 제거하기 위하여 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 30시간 동안 1차 건조한 후에 100 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 7시간 동안 2차 건조한다.The filtered multi-walled carbon nanotubes are dried at 80 to 150 ° C. for 20 to 30 hours to completely remove excess moisture and solvent, and then dried at 100 to 180 ° C. for 5 to 7 hours for secondary drying do.
이로써 도전성 접착제 제조시 카본나노튜브를 도전성 부여제로 사용하기 위한 전처리과정이 완성된다.As a result, a preprocessing process for using the carbon nanotubes as the conductivity-imparting agent in the production of the conductive adhesive is completed.
다음으로 상기 전처리과정을 거친 카본나노튜브를 이용한 도전성 접착제의 기술 구성에 대해 살펴보도록 한다.Next, the technical structure of the conductive adhesive using the carbon nanotubes subjected to the pretreatment process will be described.
본 발명에 따른 전도성을 개선한 커패시터 전극용 도전성 접착제는 증류수의 분산매 70 ~ 94wt%와,The conductive adhesive for a capacitor electrode according to the present invention, which improves conductivity, comprises 70 to 94 wt% of a dispersion medium of distilled water,
알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜 중 선택되는 어느 1종 이상의 결착제 1 ~ 10wt%와,1 to 10 wt% of at least one binder selected from alginate and propylene glycol alginate,
유기산 또는 그 유도체 중 선택되는 어느 1종 이상의 가교제 2 ~ 10wt%와,2 to 10 wt% of at least one crosslinking agent selected from an organic acid or a derivative thereof,
상기 전처리 과정을 거친 카본나노튜브(Carbon nano tube)의 도전성 부여제 2 ~ 15wt%와,2 to 15% by weight of the conductivity imparting agent of the carbon nanotube after the pretreatment,
상기 카본나노튜브의 분산성 향상을 위한 분산제의 SDS(Sodium dodecyl sulfate) 1 ~ 3wt%의 혼합물을 고속 임펠러 분산기, 호모지나이저, 볼 밀, 샌드 밀 또는 플래니터리 믹서 중 선택되는 어느 1종을 이용하여 혼련 분산하여 도전성 접착제를 제조한다.A mixture of 1 to 3 wt% of sodium dodecyl sulfate (SDS) as a dispersant for improving the dispersibility of the carbon nanotubes is added to a mixture selected from a high speed impeller dispersion machine, a homogenizer, a ball mill, a sand mill or a planetary mixer To prepare a conductive adhesive agent.
상기 분산매는 주로 도전성 접착제의 용도에 의해서 결정되는데, 본 발명에서는 도전성 접착제가 수계 슬러리로 제작됨으로 수계 분산매로써 증류수를 사용한다.The dispersion medium is mainly determined depending on the use of the conductive adhesive agent. In the present invention, the conductive adhesive agent is made of an aqueous slurry, so distilled water is used as an aqueous dispersion medium.
상기 분산매는 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 70 ~ 94wt% 범위 내에서 사용하며, 그 사용량이 70wt% 미만인 경우에는 도전성 접착제의 도포성 즉, 점성이 증가하여 도막 형성이 어려운 문제가 있고, 94wt%를 초과하게 되는 경우에도 너무 점성이 낮아 도막 형성이 어려운 한편, 도전성 접착제의 접착성능이 문제가 있으므로, 상기 분산매의 사용량은 도전성 접착제 전체 함량에 대해 70 ~ 94wt%의 범위 내에서 한정하는 것이 바람직하다.The dispersion medium is used in an amount of 70 to 94 wt% with respect to the total amount of the conductive adhesive. When the amount of the dispersion medium is less than 70 wt%, the coating property of the conductive adhesive increases, It is difficult to form a coating film on the one hand and the adhesive performance of the conductive adhesive agent is problematic. Therefore, the amount of the dispersion medium used is preferably limited within a range of 70 to 94 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive agent.
상기 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜을 배합한 슬러리(slurry)에서는 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜 분자 중에 포함되어 있는 수산기(-OH)가 물 매채와의 친화성을, 그 외의 소수기 부분이 카본나노튜브와의 친화성을 가지므로 슬러리 중의 카본나노튜브 입자를 양호하게 분산시키는 것이 가능하다.In the slurry containing the alginate or propylene glycol alginate, the hydroxyl group (-OH) contained in the alginate or propylene glycol alginate molecule affects the affinity with the waterbath, and the other hydrophobic moieties are in contact with the carbon nanotubes It is possible to disperse the carbon nanotube particles in the slurry well.
상기 알긴산염은 알긴산나트륨, 알긴산칼륨, 알긴산암모늄 또는 알긴산염끼리의 혼합물을 사용해도 되며, 알긴산염과 알긴산프로필렌글리콜의 혼합물, 알긴산프로필렌글리콜 단독의 형태도 사용가능하다.The alginate may be a mixture of sodium alginate, potassium alginate, ammonium alginate or alginate, or a mixture of alginate and propylene glycol alginate, or propylene glycol alginate alone.
그리고 상기 결착제를 조성하는 성분으로서 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜의 사용량은 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 1 ~ 10wt%의 범위 내에서 결정되며, 상기 사용량이 1wt% 미만인 경우에는 안정된 결착층을 얻기 어렵고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 도포성이 떨어지거나, 비용면에서 비경제적인 문제가 발생하게 되므로, 상기 결착제의 사용량은 결착성과 비용의 관점에 비추어 볼 때 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 1 ~ 10wt%의 범위 내에서 한정하는 것이 바람직하다.The amount of the alginic acid salt or propylene glycol alginate as a component for forming the binder is determined within a range of 1 to 10 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive. When the amount is less than 1 wt%, it is difficult to obtain a stable binder layer If it exceeds 10 wt%, the coating property becomes poor or the problem becomes uneconomical from the viewpoint of cost. Therefore, the amount of the binder to be used is preferably 1 to 100 wt% It is preferable that the content is limited within the range of 10 wt%.
상기 결착제와 관련하여, 유기산 및 그 유도체는 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜 슬러리가 집전체와 전극재인 활성탄층의 결착제로서 사용되어 도전층을 형성하면, 가열 건조시에 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜의 가교제로서 작용하며, 가교된 알긴산염 및 알긴산프로필렌글리콜은 집전체와 전극재 사이의 뛰어난 밀착성을 부여하여 전극재의 박리현상을 방지하는 기능을 갖게 된다.With respect to the above-mentioned binder, the organic acid and its derivative are preferably used as alginate or propylene glycol slurry of alginic acid as a binding agent for the active carbon layer which is a current collector and an electrode material to form a conductive layer, The crosslinked alginate and propylene glycol alginate have a function of preventing the peeling of the electrode material by giving excellent adhesion between the current collector and the electrode material.
상기 가교제의 유기산은 옥살산, 말론산, 말산, 주석산, 멜리트산, 구연산, 아디핀산, 말레인산, 피로멜리트산, 프탈산, 트리멜리트산, 무수석신산, 석신산의 다염기산 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합물에서 선택되며, 상기 가교제의 유기산 유도체는 상기 다염기산의 산무수물, 다염기산의 일부 또는 전부의 카르복실기의 염, 특히 암모늄염이나 아민염 중에서 선택된다. The organic acid of the crosslinking agent may be any one or two selected from oxalic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, malonic acid, citric acid, adipic acid, maleic acid, pyromellitic acid, phthalic acid, trimellitic acid, And the organic acid derivative of the crosslinking agent is selected from an acid anhydride of the polybasic acid, a salt of a carboxyl group of part or all of the polybasic acid, particularly an ammonium salt or an amine salt.
특히, 가교성 측면에서 3가 이상의 방향족 폴리카르복실산인 피로멜리트산, 트리멜리트산 또는 이의 산무술물 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.Particularly, from the viewpoint of the crosslinking property, it is preferable to select from among pyromellitic acid, trimellitic acid or an acid mordant thereof having three or more aromatic polycarboxylic acids.
또한, 상기 결착제의 가교제 성분으로서 유기산 또는 그 유도체의 첨가량은 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 2 ~ 10wt%의 범위 내에서 사용되며, 상기 가교제의 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜의 가교밀도가 낮아, 형성되는 결착층이 집전체와 전극재사이의 밀착성을 떨어뜨리는 문제가 있고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 가교성이 떨어지며 밀착성 또한 저해되는 문제가 있으므로, 상기 가교제의 사용량은 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 2 ~ 10wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.The addition amount of the organic acid or its derivative as the crosslinking agent component of the binder is within a range of 2 to 10 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive. When the amount of the crosslinking agent is less than 2 wt%, alginate or propylene glycol alginate The crosslinking density of the crosslinking agent is low and the formed binding layer has a problem of deteriorating the adhesion between the current collector and the electrode material. When the content exceeds 10 wt%, the crosslinking property is deteriorated and the adhesion property is also deteriorated. Is preferably limited to a range of 2 to 10 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive.
상기 도전성 부여제인 카본나노튜브는 6각형으로 배열된 탄소원자 들이 튜브 상 모양을 하고 있는 탄소동소체 중의 하나로서, 직경 0.005 ~ 0.1㎛ 나노 크기의 직경을 가지면서 전류밀도가 ~109 A/㎠을 갖고 6000 S/㎝ 높은 전기전도도를 갖는 전도성 물질로서 도전성이 뛰어나다.The carbon nanotube, which is the conductive agent, is one of carbon isotopes having a tubular shape of carbon atoms arranged in a hexagonal shape. The carbon nanotube has a diameter of 0.005 to 0.1 탆 and a current density of about 10 9 A / cm 2 It has a high electrical conductivity of 6000 S / cm and is excellent in conductivity.
상기 도전성 부여제의 사용량은 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 2 ~ 15wt%의 범위 내에서 결정되며, 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 도전성능을 발현할 수 없다는 문제가 있고, 15wt%를 초과하게 되는 경우에는 분산매의 대부분이 카본나노튜브에 흡수되어 유동성이 현저히 상실되어 취급이 곤란하다는 문제가 발생하게 되므로, 상기 도전성 부여제의 사용량은 도전성 접착제의 전체 함량에 대해 2 ~ 15wt%의 범위 내에서 유지하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 ~ 10wt%의 범위 내를 유지하는 것이다.The amount of the conductive agent to be used is determined in the range of 2 to 15 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive. When the amount of the conductive agent is less than 2 wt%, the conductive performance is not exhibited. When the amount exceeds 15 wt% There is a problem that most of the dispersion medium is absorbed by the carbon nanotubes and the fluidity thereof is significantly lost and the handling is difficult. Therefore, the amount of the conductivity-imparting agent used is kept within a range of 2 to 15 wt% with respect to the total content of the conductive adhesive agent , More preferably within a range of 2 to 10 wt%.
상기 분산제인 SDS(Sodium dodecyl sulfate)는 도전성 부여제인 카본나노튜브가 소수성이 강하게 작용하는 특성으로 인해 분산성 강화를 위해 사용한다. The dispersant SDS (sodium dodecyl sulfate) is used for enhancing the dispersibility due to the hydrophobic nature of the carbon nanotube as the conductivity-imparting agent.
상기 분산제의 사용량이 1wt% 미만인 경우에는 분산할 수 있는 능력이 떨어지고 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 분산제 과다로 인해 카본나노튜브의 전도성을 저하시킬 수 있으므로 분산제의 사용량은 도전성 접착제의 전체 중량에 대해 1 ~ 3wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.If the amount of the dispersing agent used is less than 1 wt%, the ability to disperse is deteriorated. If the amount of the dispersing agent exceeds 3 wt%, the conductivity of the carbon nanotubes may be lowered due to excessive dispersing agent. Therefore, It is preferably limited to a range of 1 to 3 wt%.
이하, 본 발명에 따른 카본나노튜브 전처리 및 이를 이용한 도전성 접착제에 대해 실시예를 통해 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, the pretreatment of the carbon nanotubes according to the present invention and the conductive adhesive using the same will be described in detail with reference to examples.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커패시터 제조 공정 장치에 사용되는 전극에 도전성 부여제로 카본나노튜브 전처리 및 이를 이용한 도전성 접착제의 제조 방법을 상세하게 설명하지만 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되거나 한정된 것은 아니다.First, a carbon nanotube pretreatment method and a method for producing a conductive adhesive using the conductive nanotube as a conductive agent for an electrode used in a capacitor manufacturing process apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited It is not limited.
[실시예 1][Example 1]
[ 카본나노튜브 전처리 방법 ][Carbon nanotube pretreatment method]
1. 카본나노튜브의 전처리1. Pretreatment of Carbon Nanotubes
본 실시 예 1의 도전성 부여제인 카본나노튜브는 30wt%의 과산화수소 500g에 MWNT 200g을 혼합하여 50℃ 온도에서 40Hz, 100w의 bath 형태의 ultrasonication으로 6일 동안 처리를 수행하고, 전처리된 MWNT의 pH 7이 될 때까지 증류수로 세척 후에 0.8μm크기의 cellulose ester polyner filter를 이용하여 filtering 수행하고, 걸러진 MWNT는 100℃에서 24시간 1차 건조 후에 150℃에서 6시간 건조하였다.(표 1)The carbon nanotubes as the conductivity-imparting agent of Example 1 were prepared by mixing 200 g of 30 wt% hydrogen peroxide with 200 g of MWNT and treating the mixture at 50 ° C. for 40 days at 100 Hz in a bath type ultrasonication for 6 days. The pH of the pretreated MWNT After washing with distilled water, filtering was performed using a cellulose ester polyner filter of 0.8 μm size, and the filtered MWNT was dried at 100 ° C. for 24 hours and then dried at 150 ° C. for 6 hours (Table 1).
2. 전처리 카본나노튜브의 전처리 수율 및 수분 함유량2. Pretreatment Carbon nanotubes have a pre-treatment yield and water content
본 실시 예 1의 카본나노튜브 전처리 후, 전처리 수율 및 수분 함유량에 대해 검토하였다. 전처리 수율이나 전처리 전 카본나노튜브 중량 대비 전처리 후 카본나노튜브 중량에 대한 부분이며, 전처리 후 카본나노튜브 내 수분을 수분 측정기를 이용하여 측정하였다.(표 2)After pretreatment of the carbon nanotubes of Example 1, the pretreatment yield and moisture content were examined. The pretreatment yield and the weight of the carbon nanotubes after pretreatment with respect to the weight of the carbon nanotubes before the pretreatment, and the water content in the carbon nanotubes after the pretreatment was measured using a moisture analyzer.
3. 전처리 방법에 다른 카본나노튜브의 입자크기3. Particle size of other carbon nanotubes in the pretreatment method
본 실시 예 1의 카본나노튜브 전처리 후, PSA 분석을 통해서 입자 사이즈를 확인하였다. 입자 크기는 d(0.1), d(0.5), d(0.9)에서의 크기를 비교하였고, 이중 평균값인 d(0.5)값을 기준으로 검토하였다.(표 3)After the pretreatment of the carbon nanotubes of Example 1, the particle size was confirmed by PSA analysis. The particle sizes were compared in terms of d (0.1), d (0.5) and d (0.9), and the d (0.5)
[실시예 2 ~ 3][Examples 2 to 3]
실시예 2 내지 3의 카본나노튜브의 전처리 방법은 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 이루어지나, 다만 전처리 온도 및 건조 온도에 있어 표 1에 제시된 내용을 따른다.The pretreatment methods of the carbon nanotubes of Examples 2 to 3 are the same as those described in Example 1, except that the pretreatment temperature and the drying temperature are as shown in Table 1.
이외에 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 하여 전처리 방법에 따른 수율 및 수분 함유량을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.In addition, the yield and moisture content according to the pretreatment method were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
[비교예 1 ~ 2][Comparative Examples 1 and 2]
비교예 1 내지 2의 카본나노튜브의 전처리 방법은 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 이루어지나, 다만 전처리 용액 및 전처리 유무에 있어 표 1에 제시된 내용을 따른다.The pretreatment methods of the carbon nanotubes of Comparative Examples 1 and 2 were the same as those described in Example 1, except that the pretreatment solution and pretreatment were carried out according to the contents shown in Table 1.
이외에 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 하여 전처리 방법에 따른 수율 및 수분 함유량을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 기재하였고,In addition, the yield and moisture content according to the pretreatment method were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2,
또한 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 하여 전처리 방법에 따른 입자 크기에 대하여 측정하여 그 결과를 표 3에 기재하였다.The particle size according to the pretreatment method was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
[실시예 4][Example 4]
[ 카본나노튜브를 이용한 도전성 접착제의 제조 ][Production of conductive adhesive agent using carbon nanotubes]
1. 도전성 접착제의 제조1. Preparation of conductive adhesive
본 실시예 4의 도전성 접착제는 플래니터리 디스퍼(Planetary disper) 분산기에 탈이온수 750g을 넣고 여기에 결착제로서 알긴산프로필렌글리콜 40g과, 구연산 40g을 넣어 용해시킨 다음, 도전성 부여제인 전처리한 카본나노튜브를 100g과 분산제 SDS 10g을 첨가하여 제조하였다.(표 4)The conductive adhesive of Example 4 was prepared by dissolving 750 g of deionized water in a planetary disperser and adding 40 g of propylene glycol alginate and 40 g of citric acid as a binder to dissolve the conductive adhesive, 100 g of the tube and 10 g of dispersant SDS were added. (Table 4)
상기 도전성 접착제의 제조는 제시된 순서대로 첨가, 혼합해야 하며, 그 이유는 분산매가 수계물질이므로, 친수성을 띄는 결착제 및 가교제를 먼저 첨가하여 용해시켜 준 후, 소수성을 띄는 도전성 부여제와 소수성을 약화시키는 분산매를 후에 첨가하여야 물질 간의 용해가 원활하게 이루어질 수 있기 때문이다.The conductive adhesive should be added and mixed in the stated order, since the dispersion medium is a water-based material. Therefore, a binder and crosslinking agent having hydrophilicity are first added and dissolved, and then the hydrophobic property imparting agent and the hydrophobic property are weakened The dissolution of the materials can be smoothly performed.
2. 집전체 상의 도전성 접착층 형성2. Formation of conductive adhesive layer on current collector
앞서 제조된 도전성 접착제를 커패시터 전극용 집전체인 에칭 알루미늄 박막의 표면 위에 콤마 다이렉트 코터를 사용하여 도포한 후, 드라이 존에서 110℃에서 5분, 150℃에서 5분 동안 가열건조처리하고, 그 건조막 두께가 5㎛의 층을 형성하였다.The above-prepared conductive adhesive was coated on the surface of the etching aluminum thin film as a current collector for a capacitor electrode using a comma direct coater, followed by heat drying treatment at 110 캜 for 5 minutes and 150 캜 for 5 minutes in a dry zone, Thereby forming a layer having a thickness of 5 탆.
3. 전극의 제조3. Manufacture of electrode
상기 실시예 4를 통해 제조된 도전성 접착제를 커패시터 전극용 집전체인 에칭 알루미늄 박막의 표면 위에 콤마 다이렉트 코터를 사용하여 도포한 후, 드라이 존에서 110℃에서 5분, 150℃에서 5분을 가열건조처리하고 그 건조막 두께가 5㎛인 층을 형성한다.The conductive adhesive prepared in Example 4 was coated on the surface of the etching aluminum thin film as a current collector for a capacitor electrode using a comma direct coater and then dried in a dry zone at 110 ° C for 5 minutes and at 150 ° C for 5 minutes To form a layer having a dry film thickness of 5 mu m.
다음으로 전극재인 활성탄 슬러리액을 이하의 방법에 의하여 제조한다.Next, an activated carbon slurry solution, which is an electrode material, is prepared by the following method.
평균 10㎛의 크기를 갖는 활성탄 870g, 도전성 부여제로서 카본블랙 5g, 바인더로서 CMC 3g, PTFE solution(고형분 60%) 4g, PVP 1g을 플래니터리 디스퍼 믹서로 고형분 32%가 될 때까지 증류수를 첨가하고 교반, 혼합하여 슬러리를 얻는다.3 g of CMC as a binder, 4 g of PTFE solution (solid content: 60%) and 1 g of PVP were mixed in a planetary disperser to obtain a solid content of 32% And the mixture is stirred and mixed to obtain a slurry.
이와 같이 얻어진 전극슬러리를 도전성 접착제층 표면에 콤마 다이렉트 코터를 사용하여 도포한 후, 드라이 존에서 처음 85℃에서 5분, 그 후 110℃에서 5분 동안 가열건조하여 도전성 접착층 위에 전극재층을 형성한다. 그리고 균일한 전극재를 얻기 위해 이 전극을 프레스한다.The electrode slurry thus obtained was coated on the surface of the conductive adhesive layer using a comma direct coater and then dried by heating in a dry zone for 5 minutes at 85 캜 for 5 minutes and then at 110 캜 for 5 minutes to form an electrode material layer on the conductive adhesive layer . The electrode is pressed to obtain a uniform electrode material.
4. 도전성 접착제의 용액안정성4. Solution stability of conductive adhesive
상기 제조된 도전성 접착제를 밀봉하여 25℃ 실내 방치하여 용액의 상분리를 육안으로 관찰한 결과를 나타냄으로써 용액안정성을 평가하였다.(표 5)The prepared conductive adhesive was sealed and left to stand at 25 ° C. to evaluate the solution stability by visually observing the phase separation of the solution.
5. 전극의 전기저항 측정시험5. Electrode resistance measurement test
상기 제조된 전극의 전기저항 측정은 전극의 두께 방향의 저항값으로서 Φ13mm로 구멍을 뚫은 전극을 은판상에 놓고, 도막면에 Φ11mm의 은봉을 놓아 500gf의 하중을 가한 상태로 은판과 은봉사이의 저항값을 측정하였다.(표 6)The electrical resistance of the electrode was measured by placing an electrode having a diameter of 13 mm in the thickness direction of the electrode on a silver plate and placing a silver wire having a diameter of 11 mm on the coated surface to measure a resistance between the silver plate and the silver electrode (Table 6).
[실시예 5~6][Examples 5 to 6]
실시예 5 내지 6의 도전성 접착제 제조는 실시예 1에 제시된 바와 동일하게 이루어지나, 다만 그 성분 배합에 있어 표 4에 제시된 내용을 따른다.The conductive adhesives of Examples 5 to 6 were prepared in the same manner as described in Example 1, except that the ingredients shown in Table 4 were used in the formulation.
이외에 실시예 4에 제시된 바와 동일하게 하여 시간 경과에 따른 도전성 접착제의 용액안정성을 측정하였고, 그 결과를 표 5에 기재하였다.In addition, the solution stability of the conductive adhesive over time was measured in the same manner as in Example 4, and the results are shown in Table 5.
또한 도전성 접착제를 이용하여 제조한 전극의 전기저항을 측정하였고, 그 결과를 표 6에 기재하였다.The electrical resistance of the electrode was measured using a conductive adhesive, and the results are shown in Table 6.
[비교예 3~4][Comparative Examples 3 to 4]
비교예 3 내지 4의 도전성 접착제 제조는 실시예 4에 제시된 바와 동일하게 이루어지나, 다만 그 성분 및 성분 배합에 있어 표 4에 제시된 내용을 따른다.The conductive adhesives of Comparative Examples 3 to 4 were prepared in the same manner as in Example 4, except that the ingredients and the ingredients of the conductive adhesives were prepared as shown in Table 4.
이외에 실시예 4에 제시된 바와 동일하게 하여 시간 경과에 따른 도전성 접착제의 용액안정성을 측정하였고, 그 결과를 표 5에 기재하였다.In addition, the solution stability of the conductive adhesive over time was measured in the same manner as in Example 4, and the results are shown in Table 5.
또한 도전성 접착제를 이용하여 제조한 전극의 전기저항을 측정하였고, 그 결과를 표 6에 기재하였다.The electrical resistance of the electrode was measured using a conductive adhesive, and the results are shown in Table 6.
프로필렌글리콜Alginic acid
Propylene glycol
(※ 상기 표 5에서 도전성 접착제의 용액안정성에 대해, '◎'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 유동성이 있을 때, '○'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 유동성이 양호할 때, '△'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 유동성이 조금 없을 때, '×'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 유동성이 전혀 없을 때, '◇'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 층 분리가 없을 때, '◆'은 도전성 접착제 슬러리 상태가 층 분리가 있을 때를 나타냄.)(*) Indicates the solution stability of the conductive adhesive in Table 5, " " indicates that when the conductive adhesive slurry state is fluid, 'O' indicates that when the conductive adhesive slurry state has good fluidity, When the conductive adhesive slurry state has no fluidity, 'x' indicates that the conductive adhesive slurry state has no fluidity, 'x' indicates when the conductive adhesive slurry state has no layer separation, 'x' Indicates when it is.)
(※ 상기 표 6에서 전극의 전기저항에 대해, '◎'은 비교예 3보다 전기저항이 20% 이상 작을 때, '○'은 비교예 3보다 전기저항이 10% 이상이고, 20% 미만일 때, '×'는 비교예 3과 전기 저항이 동등 이하일 때를 나타냄.)(&Amp; cir & &le; & cir & indicates electrical resistance of 10% or more and less than 20% of electrical resistance of Comparative Example 3 when electrical resistance is 20% , &Quot; x " indicates that the electric resistance is equal to or less than that of Comparative Example 3).
상기 표 2와 표 3의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 도전성 접착제를 도포한 전극을 사용하면 전극재의 박리가 방지되고 또한 전기저항을 줄일 수 있는 전극을 얻을 수 있다.As can be seen from the results of Tables 2 and 3, when the electrode coated with the conductive adhesive according to the present invention is used, it is possible to prevent peeling of the electrode material and to obtain an electrode capable of reducing electrical resistance.
본 발명에 따른 카본나노튜브 전처리 및 이를 이용한 도전성 접착제는 전도성 및 물리적 특성이 우수한 카본나노튜브 특성을 이용하여 고온 및 고전압의 가혹한 환경 하에 커패시터용 전극 및 셀의 물리적 탈리 현상이나 열화를 방지하여 다양한 산업 분야에서 이용 가능성이 크다.The pretreatment of the carbon nanotubes according to the present invention and the conductive adhesive using the carbon nanotubes prevent physical detachment and deterioration of the electrodes and the cells of the capacitor under a severe environment of high temperature and high voltage by using the carbon nanotube characteristic excellent in conductivity and physical properties, It is highly available in the field.
Claims (7)
알긴산염 또는 알긴산프로필렌글리콜 중 선택되는 어느 1종 이상의 결착제 1 ~ 10wt%와,
유기산 또는 그 유도체 중 선택되는 어느 1종 이상의 가교제 2 ~ 10wt%와,
카본나노튜브(Carbon nano tube)의 도전성 부여제 2 ~ 15wt%와,
상기 카본나노튜브의 분산성 향상을 위한 분산제의 SDS(Sodium dodecyl sulfate) 1 ~ 3wt%의 혼합으로 조성된 것에 있어서,
상기 카본나노튜브(Carbon nano tube)는 10 ~ 50wt% 농도의 과산화수소(H2O2)와, 다층탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube;MWNT)를 혼합한 후,
5~7일 동안 초음파처리(ultrasonication)하여 다층탄소나노튜브를 전처리하고,
전처리된 다층탄소나노튜브를 중성이 될 때 까지 증류수로 세척한 후에 0.8㎛ 크기의 셀룰로오스 에스테르 폴리머 필터(cellulose ester polymer filter)를 이용하여 필터링(filtering)하며,
필터링된 다층탄소나노튜브를 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 30시간 동안 1차 건조한 후에 100 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 7시간 동안 2차 건조함으로써 이루어진 전처리된 카본나노튜브임을 특징으로 하는 커패시터 전극용 도전성 접착제.
70 to 94 wt% of a dispersion medium of distilled water,
1 to 10 wt% of at least one binder selected from alginate and propylene glycol alginate,
2 to 10 wt% of at least one crosslinking agent selected from an organic acid or a derivative thereof,
2 to 15 wt% of a conductivity imparting agent of a carbon nano tube,
And 1 to 3 wt% of SDS (sodium dodecyl sulfate) as a dispersant for improving the dispersibility of the carbon nanotubes,
The carbon nanotubes were prepared by mixing hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and multi-walled carbon nanotubes (MWNT) at a concentration of 10 to 50 wt%
Ultrasonication is performed for 5 to 7 days to pre-treat the multi-walled carbon nanotubes,
The pretreated multi-walled carbon nanotubes were washed with distilled water until they became neutral, filtered using a cellulose ester polymer filter having a size of 0.8 mu m,
Treated carbon nanotubes obtained by first drying the filtered multi-walled carbon nanotubes at a temperature of 80 to 150 ° C for 20 to 30 hours, followed by secondary drying at a temperature of 100 to 180 ° C for 5 to 7 hours. Conductive adhesive for electrodes.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210115622A (en) | 2020-03-14 | 2021-09-27 | 이인상 | Preparing method for nano-filter using water dissolved hydronium ion and nano-filter thereby |
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| KR101701317B1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-02-03 | (주) 퓨리켐 | Electro-conductive adhesive using graphene and preparation of electrode using the same |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CARBON 46 (2008) 833 - 840* |
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| KR20210115622A (en) | 2020-03-14 | 2021-09-27 | 이인상 | Preparing method for nano-filter using water dissolved hydronium ion and nano-filter thereby |
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