KR20190069892A - 전기 이중층 커패시터 - Google Patents

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신진식
오미현
박지윤
이경남
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Abstract

본 발명의 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로, 케이스; 및 케이스의 내측에 배치되며 전해액이 함침되는 전극체를 포함하며, 전극체는 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 양극박과, 양극박과 마주대하도록 각각 위치되어 적층되며 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 음극박과, 양극박과 음극박 사이에 각각 위치되어 양극박이나 음극박의 일측이나 타측의 표면에 적층되는 하나 이상의 분리막을 포함하며, 하나 이상의 음극박 중 전극체의 외측에 위치되는 음극박은 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 관통박이 사용되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 이중층 커패시터{Electric double layer capacitor}
본 발명은 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로, 특히 전기 이중층 커패시터에 포함되는 전극체의 외측에 음극박을 배치하고, 외측에 배치되는 음극박으로 관통박을 사용함으로써 음극박의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질이 모두 정전용량을 구현할 수 있도록 한 전기 이중층 커패시터에 관한 것이다.
전기 이중층 커패시터(EDLC; electric double layer capacitor)는 스마트폰, 하이브리드 자동차, 전기자동차나 태양광 발전에 적용되는 에너지 저장장치에 적용되고 있다. 이러한 전기 이중층 커패시터는 양극재질이나 음극재질로 활성탄을 사용하며, 활성탄은 집전체에 도포된다. 활성탄이 도포되는 집전체에 관련된 기술은 첨부된 한국공개특허공보 제10-2011-0000234호(특허문헌 1)에 공개되어 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0000234호는 집전체 제조 방법에 관한 것으로, 전기 이중층 커패시터용 집전체의 전해에칭 시 용해되어 있는 알루미늄의 농도를 조절하여 효율을 향상시킨 방법으로 알루미늄박에 염소이온을 포함한 염산 전해액에서 교류전류를 인가하여 에칭을 실시할 때 AlCl3·6H2O를 첨가하고 농도를 조절하여 주파수에 따른 전해 에칭을 실시함으로써, 적정량의 AlCl3·6H2O 용해량을 조절하여 알루미늄 이온 및 염소이온의 공급을 원활히 하여 표면적을 증가시켜 정전용량을 증가시킨다.
한국공개특허공보 제10-2011-0000234호와 같이 종래의 전기 이중충 커패시터는 에칭박이 사용되며, 에칭박은 일측의 면과 일측과 대향하는 타측의 면에 각각 활성탄과 같은 전극물질이 도포된다. 전기 이중충 커패시터는 전극물질이 도포된 둘 이상의 에칭박을 적층하여 전극체를 제조하며, 전극체의 외측에 위치되는 에칭박은 일측과 타측의 면에 각각 형성된 전극물질 중 전극체의 가장 외측에 형성된 전극물질이 정전용량을 구현할 수 없어 전체적으로 전기 이중층 커패시터의 부피에 비해 에너지 저장 밀도를 저하시키는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0000234호
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 이중층 커패시터에 포함되는 전극체의 외측에 음극박을 배치하고, 외측에 배치되는 음극박으로 관통박을 사용함으로써 음극박의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질이 모두 정전용량을 구현할 수 있도록 한 전기 이중층 커패시터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 이중층 커패시터에 포함되는 전극체의 외측에 음극박을 배치하고, 외곽에 배치되는 음극박을 관통박을 사용함으로써 음극박의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질이 모두 정전용량을 구현할 수 있어 제조원가를 절감하면서 부피에 비례하여 에너지 저장 밀도를 개선시킬 수 있는 전기 이중층 커패시터를 제공함에 있다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터는 케이스; 및 상기 케이스의 내측에 배치되며 전해액이 함침되는 전극체를 포함하며, 상기 전극체는 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 양극박과, 상기 양극박과 마주대하도록 각각 위치되어 적층되며 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 음극박과, 상기 양극박과 상기 음극박 사이에 각각 위치되어 양극박이나 음극박의 일측이나 타측의 표면에 적층되는 하나 이상의 분리막을 포함하며, 상기 하나 이상의 음극박 중 상기 전극체의 외측에 위치되는 음극박은 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 관통박이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터는 전기 이중층 커패시터에 포함되는 전극체의 외측에 음극박을 배치하고, 외곽에 배치되는 음극박을 관통박을 사용함으로써 음극박의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질이 모두 정전용량을 구현할 수 있는 이점이 있으며, 외곽에 배치되는 음극박을 관통박을 사용함으로써 음극박의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질이 모두 정전용량을 구현할 수 있어 제조원가를 절감하면서 부피에 비례하여 에너지 저장 밀도를 개선시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 전극체의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 A-A선 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 양극박의 확대 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 양극박의 실시예를 나타낸 확대 단면도,
도 6은 도 3에 도시된 음극박의 확대 단면도,
도 7은 도 6에 도시된 음극박의 실시예를 나타낸 확대 단면도,
도 8은 도 7에 도시된 관통박의 평면도.
이하, 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 전기 이중층 커패시터는 케이스(110)와 전극체(120)를 포함하여 구성된다.
케이스(110)는 내측에 전극체(120)가 배치되어 밀봉되며, 본 발명의 전기 이중층 커패시터를 전반적으로 지지한다. 전극체(120)는 전해액이 함침되어 케이스(110)의 내측에 배치되며, 하나 이상의 양극박(121), 하나 이상의 음극박(122) 및 하나 이상의 분리막(123)을 포함하여 구성된다. 하나 이상의 양극박(121)은 각각 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질(121a)이 도포된다. 하나 이상의 음극박(122)은 각각 양극박(121)과 마주대하도록 각각 위치되어 적층되며 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질(121a)이 도포된다. 하나 이상의 분리막(123)은 각각 양극박(121)과 음극박(122) 사이에 각각 위치되어 양극박(121)이나 음극박(122)의 일측이나 타측의 표면에 적층되며, 하나 이상의 음극박(122) 중 전극체(120)의 외측에 위치되는 음극박(122)은 다수개의 관통공(21)이 배열되어 형성되는 관통박(20)이 사용된다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
케이스(110)는 도 1에서와 같이 원통형 케이스(111), 금속 커버(112) 및 한 쌍의 외부전극(113,114)을 포함한다. 원통형 케이스(111)는 내측에 전해액이 함침된 전극체(120)가 배치되며, 일측에 컬링(curling)부(111a)가 형성된다. 컬링부(111a)는 원통형 케이스(111)의 내측에 전해액이 함침된 전극체(120)가 배치된 상태에서 금속 커버(112)를 지지하여 원통형 케이스(111)의 내측이 밀봉되도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 도 1에서와 같이 케이스(110)가 원통형인 것이 사용되나 사각형 케이스(도시 않음)나 파우치(도시 않음)가 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 케이스(110)가 원통형인 것이 사용됨에 따라 전극체(120)는 원통형으로 권취되어 사용되나 케이스(110)가 사각형이나 파우치가 사용 시 전극체(120)는 양극박(121), 음극박(122) 및 분리막(123)을 단순하게 적층하여 제조하거나 타원형으로 권취된 것이 사용된다.
전극체(120)는 도 2 및 도 3에서와 같이 케이스(110)가 원통형인 것이 사용됨에 따라 원통형으로 권취되어 제조되며, 원통형으로 권취가 완료되면 전해액을 함침한 후 케이스(110)의 내측에 배치시킨 후 케이스(110)의 금속 커버(112)로 밀봉된다. 이러한 전극체(120)는 하나 이상의 양극박(121), 하나 이상의 음극박(122) 및 하나 이상의 분리막(123)을 포함하여 구성된다. 도 3에 도시된 양극박(121), 음극박(122) 및 분리막(123)은 각각 하나가 적용된 상태를 도시하고 있으나, 각각은 둘 이상이 구비되어 전극체(120)를 구성할 수 있다.
하나 이상의 양극박(121)은 각각 도 4에서와 같이 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질(121a)이 도포되며, 각각은 도 5에 도시된 에칭박(10)이 사용된다. 이러한 하나 이상의 양극박(121)은 재질이 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나나 둘 이상을 혼합하여 사용되며, 각각의 공지된 에칭(etching) 방법을 이용해 표면에 다수개의 홈(11)이 형성되어 표면적을 개선시킨다. 이러한 하나 이상의 양극박(121)은 전술한 바와 같이 에칭박(10)이 사용되며, 에칭박(10) 이외에 관통박(20)이나 표면에 홈(11)이 형성되지 않은 박 즉, 에칭 처리되지 않은 박(도시 않음)이 사용될 수 있다.
하나 이상의 음극박(122)은 도 6에서와 같이 각각 양극박(121)과 마주대하도록 위치되어 양극박(121)과 적층되며, 적층되며 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질(122a)이 도포된다. 이러한 하나 이상의 음극박(122) 중 전극체(120)의 외측에 위치되는 음극박(122)은 도 7에 도시된 다수개의 관통공(21)이 배열되어 형성되는 관통박(20)이 사용된다. 즉, 하나 이상의 음극박(122)은 각각 다수개의 관통공(21)이 배열되어 형성되는 관통박(20)이 사용되며, 관통박(20)은 일측의 면과 일측과 대향되는 타측의 면에 전극물질(122a)을 도포 시 다수개의 관통공(21)에 충진되도록 도포된다. 이러한 음극박(122)은 각각 재질이 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나나 둘 이상을 혼합하여 사용되며, 다수개의 관통공(21)이 배열되어 형성된다. 여기서, 관통박(20)은 개구율이 1 내지 24％인 것이 사용되며, 개구율의 산출은 도 8에서와 같이 다수개의 관통공(21)이 서로 이웃하는 관통공(21)의 중심이 90도(degree)이고, 관통공(21)의 지름의 크기를 'D'라 하며, 관통공(21)의 중심과 중심의 길이를 'P'라면 (78.5×D2)/P2으로 산출된다.
하나 이상의 양극박(121)과 하나 이상의 음극박(122)에 각각 적용되는 관통박(20)은 다수개의 관통공(21)이 배열되어 형성되며, 각각의 일측과 타측면에 도포되는 전극물질(121a,122a)은 다수개의 관통공(21)이 매립되어 서로 전기적으로 연결적으로 도포된다. 즉, 관통박(20)은 다수개의 관통공(21)이 일측과 타측의 표면이 연통되도록 형성되며, 일측과 타측의 표면에 각각 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 다수개의 홈(11,22)이 형성되거나 일측과 타측의 표면에 홈(11,22)이 형성되지 않은 평면으로 형성된 에칭 처리되지 않은 박(도시 않음)이 사용될 수 있다.
하나 이상의 양극박(121)과 하나 이상의 음극박(122)에 각각 도포되는 전극물질(121a,122a)은 각각 활성탄, 도전제 및 바인더를 혼합하여 형성되며, 도전제는 슈퍼-피(Super-P), 케쳔블랙(ketjen black) 및 카본블랙(carbon black) 중 하나가 사용되며, 바인더는 PVDF(polyvinylidene difluoride), PTFE(polytetrafluoroethylene), SBR(styrene butadiene rubber) 및 CMC(carboxymethylcellulose) 중 하나 이상이 사용된다.
본 발명의 하나 이상의 양극박(121)과 하나 이상의 음극박(122)을 각각 하이브리드 커패시터에 적용 시 하나 이상의 양극박(121)에 도포되는 전극물질(121a)은 전술한 활성탄, 도전제 및 바인더를 혼합하여 형성되며, 하나 이상의 음극박(122)에 각각 도포되는 전극물질(122a)은 Li4Ti5O12, 도전제 및 바인더를 혼합하여 형성된다. 여기서, 도전제는 슈퍼-피(Super-P), 케쳔블랙(ketjen black) 및 카본블랙(carbon black) 중 하나가 사용되며, 바인더는 PVDF(polyvinylidene difluoride), PTFE(polytetrafluoroethylene), SBR(styrene butadiene rubber) 및 CMC(carboxymethylcellulose) 중 하나 이상이 사용된다. 즉, PVDF, PTFE, SBR 및 CMC 중 하나나 둘 이상을 혼합하여 사용한다.
하나 이상의 분리막(123)은 양극박(121)과 음극박(122) 사이에 각각 위치되어 양극박(121)이나 음극박(122)의 일측이나 타측의 표면에 적층되며, 각각은 공지된 기술이 적용됨에 의해 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터의 정전용량 성능을 시험하기 위해 하기의 표 1과 같이 실시예를 제조하였다.
구분 양극박의 종류 음극박의 종류 관통박의 개구율[％] 정전용량[F/g]
1 에칭박 에칭박 - 34.34
2 관통박 에칭박 1 35.38
3 관통박 에칭박 3 35.22
4 관통박 에칭박 24 37.75
5 관통박 관통박 1 38.99
6 관통박 관통박 3 37.75
7 관통박 관통박 24 42.41
8 에칭박 관통박 1 37.16
9 에칭박 관통박 3 38.18
10 에칭박 관통박 24 41.41
본 발명의 전기 이중층 커패시터의 성능을 실험하기 위해 표 1에 도시된 항목 중 '구분'에 표시된 바와 같이 열 가지의 전극체(120)를 제조하여 정전용량[F/g]을 시험하였다. 전극체(120)의 제조방법은 도 2 및 도 3에서와 같이 케이스(110)가 원통형인 것을 사용하였고, 이에 따라 전극체(120) 또한 원통형으로 권취하여 제조하였다. 즉, 전극체(120)는 직경이 10㎜이며 높이가 20㎜인 1020 셀(cell)의 케이스(110) 내측에 수납되도록 치수를 설정하여 제조하였으며, 전극체(120)가 제조되면 전해액에 함침시킨 후 케이스(110)의 내측에 밀봉시켜 전기 이중층 커패시터를 제조하였다. 전기 이중층 커패시터에 포함되는 전극체(120)의 제조시 사용되는 양극박(121)이나 음극박(122)의 제조방법은 먼저, 전극물질(121a,122a)을 슬러리(slurry) 상태로 제조한 후 양극박(121)이나 음극박(122)의 일측의 면과 타측의 면에 각각 도포한 후 120℃에서 24시간 동안 진공 건조하여 제조하였다. 전극물질(121a)이 도포되면 양극박(121)과 음극박(122) 사이에 분리막(123)을 개재시켜 원통형으로 권취하여 전극체(120)를 제조하였다.
표 1에서와 같이 각 항목 중 '구분'의 첫 번째는 양극박(121)과 음극박(122) 모두 에칭박(10)을 사용한 것이었다. 에칭박(10)이 사용되는 양극박(121)과 음극박(122)은 분리막(123)을 개재시킨 후 권취하여 전극체(120)를 제조하였으며, 제조된 전극체(120)는 전해액을 함침시킨 후 직경이 10㎜이며 높이가 20㎜인 1020 셀(cell)의 케이스(110) 내측에 수납시켜 전기 이중층 커패시터를 제조하였다. 제조된 전기 이중층 커패시터는 정전용량 측정장비(도시 않음)를 이용해 정전용량을 측정하였으며, 측정된 결과는 표에서와 같이 34.34 F/g로 측정되었다.
두 번째는 표 1에서와 같이 양극박(121)으로 관통박(20)을 사용하였고 음극박(122)으로 에칭박(10)을 사용하였다. 양극박(121)으로 관통박(20)이 사용되는 경우에 관통박(20)은 전극체(120)의 외측에 위치되도록 권취된다. 여기서, 양극박(121)에 사용되는 관통박(20)은 다수개의 관통공(21)의 직경이 100㎛이며 개구율이 1％인 것이 사용되었다. 개구율이 1％가 되도록 형성된 관통박(20)은 외측에 위치되도록 배치되어 전극체(120)가 제조된다. 전극체(120)가 제조되면 전극체(120)를 전해액에 함침시킨 후 직경이 10㎜이며 높이가 20㎜인 1020 셀의 케이스(110) 내측에 수납시켜 전기 이중층 커패시터를 제조하였으며, 제조된 전기 이중층 커패시터를 정전용량 측정장비를 이용해 정전용량을 측정하였으며, 측정된 결과는 표 1에서와 같이 35.38F/g로 측정되었다.
세 번째는 표 1에서와 같이 양극박(121)을 관통박(20)으로 사용하였고 음극박(122)은 에칭박(10)을 사용하였다. 여기서, 양극박(121)에 사용되는 관통박(20)은 개구율이 3％인 것이 사용되었으며, 개구율이 3％인 관통박(20)이 사용되는 양극박(121)을 이용해 두 번째와 같은 방법으로 전기 이중층 커패시터를 제조하였고, 제조된 전기 이중층 커패시터의 정전용량을 측정한 결과 35.22 F/g로 측정되었다.
네 번째는 표에서와 같이 양극박(121)을 관통박(20)으로 사용하였고 음극박(122)은 에칭박(10)을 사용하였다. 다만, 양극박(121)에 사용되는 관통박(20)은 관통공(21)의 직경은 100㎛로 동일하며 개구율이 24％인 것이 사용되었다. 개구율이 24％인 것이 사용되는 관통박(20)은 전극체(120)의 외측에 위치되도록 전극체(120)가 제조되며, 전극체(120)가 제조되면 전해액에 함침시킨 후 직경이 10㎜이며 높이가 20㎜인 1020 셀의 케이스(110) 내측에 수납시켜 전기 이중층 커패시터를 제조하였다. 개구율이 24％인 관통박(20)이 사용된 전극체(120)를 이용한 전기 이중층 커패시터의 정전용량은 37.75 F/g로 측정되었다.
다섯 번째에서 일곱 번째는 각각 표 1에서와 같이 양극박(121)과 음극박(122)이 모두 관통박(20)을 사용하였다. 다섯 번째에 사용된 관통박(20)은 모두 개구율이 1％인 것이 사용되었고, 여섯 번째는 관통박(20)의 개구율이 모두 3％인 사용되었으며, 일곱 번째는 관통박(20)의 개구율이 24％인 것이 사용되었다. 개구율이 1％인 관통박(20)이 사용된 전극체(120)를 1020 셀의 케이스(110) 내측에 수납시켜 전기 이중층 커패시터를 제조한 후 정전용량을 측정하였으며, 그 결과는 표 1에서와 같이 38.99 F/g로 측정되었고, 개구율이 3％인 관통박(20)을 이용해 전기 이중층 커패시터를 제조한 후 정전용량을 측정한 결과, 표 1에서와 같이 정전용량은 37.75 F/g로 측정되었으며, 개구율이 24％인 관통박(20)이 사용된 전극체(120)를 1020 셀의 케이스(110) 내측에 수납시켜 전기 이중층 커패시터를 제조한 후 정전용량을 측정한 결과는 표에서와 같이 42.41 F/g로 측정되었다.
여덟 번째는 표 1에서와 같이 양극박(121)을 에칭박(10)을 사용하였고 음극박(122)은 관통박(20)을 사용하였다. 음극박(122)에 사용되는 관통박(20)은 관통공(21)의 직경이 100㎛이며 개구율이 1％인 것이 사용되었다. 음극박(122)에만 개구율이 1％인 관통박(20)이 사용하여 관통박(20)이 외측에 위치되도록 전극체(120)를 제조하였고, 제조된 전극체(120)을 이용해 전기 이중층 커패시터를 제조하였다. 여덜 번째 실시예에 따라 제조된 전기 이중층 커패시터의 정전용량을 측정한 결과, 37.16 F/g로 측정되었다.
아홉 번째는 표 1에서와 같이 양극박(121)을 에칭박(10)을 사용하였고 음극박(122)은 관통박(20)을 사용하였으며, 관통박(20)은 개구율이 3％인 것이 사용되었다. 이러한 관통박(20)이 외측에 위치되도록 전극체(120)를 제조한 후 이를 이용해 전기 이중층 커패시터를 제조하였고, 이에 대한 정전용량을 측정한 결과, 표 1에서와 같이 38.18 F/g로 측정되었다.
열 번째는 표에서와 같이 양극박(121)을 에칭박(10)을 사용하였고 음극박(122)은 관통박(20)을 사용하였으며, 음극박(122)에 사용되는 관통박(20)은 관통공(210)의 직경이 100㎛이며 개구율이 24％인 것이 사용되었다. 이와 같이 음극박(122)에만 개구율이 24％인 관통박(20)을 사용하고 관통박(20)이 외측에 위치되도록 전극체(120)를 제조한 후 이를 이용해 전기 이중층 커패시터를 제조하였다. 제조된 전기 이중층 커패시터의 정전용량은 측정한 결과, 41.41 F/g로 측정되었다.
표 1에서와 같이 음극박(122)에 관통박(20)을 사용하는 경우에 정전용량이 큰 것을 알 수 있다. 즉, 전극체(120)의 외측에 음극박(122)을 배치하고, 외측에 배치되는 음극박(122)으로 관통박(20)을 사용함으로써 음극박(122)의 일측의 면과 타측의 면에 도포되는 전극물질(122a)이 모두 정전용량을 구현할 수 있어 양극박(121)과 음극박(122)을 모두 관통박(20)을 적용함에 의한 제조원가 상승을 방지하면서 부피에 비례하여 에너지 저장 밀도를 개선시킬 수 있게 된다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터는 커패시터나 전지 제조 산업 분야에 적용할 수 있다.
110: 케이스
120: 전극체
121: 양극박
122: 음극박
123: 분리막

Claims (8)

  1. 케이스; 및
    상기 케이스의 내측에 배치되며 전해액이 함침되는 전극체를 포함하며,
    상기 전극체는 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 양극박과, 상기 양극박과 마주대하도록 각각 위치되어 적층되며 일측과 타측의 표면에 각각 전극물질이 도포되는 하나 이상의 음극박과, 상기 양극박과 상기 음극박 사이에 각각 위치되어 양극박이나 음극박의 일측이나 타측의 표면에 적층되는 하나 이상의 분리막을 포함하며, 상기 하나 이상의 음극박 중 상기 전극체의 외측에 위치되는 음극박은 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 관통박이 사용되는 전기 이중층 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 양극박은 각각 에칭박이 사용되는 전기 이중층 커패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 양극박은 각각 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 관통박이 사용되며, 상기 관통박은 일측의 면과 일측과 대향되는 타측의 면에 전극물질을 도포 시 다수개의 관통공에 충진되도록 도포되는 전기 이중층 커패시터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 음극박은 각각 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 관통박이 사용되며, 상기 관통박은 일측의 면과 일측과 대향되는 타측의 면에 전극물질을 도포 시 다수개의 관통공에 충진되도록 도포되는 전기 이중층 커패시터.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 관통박은 다수개의 관통공이 일측과 타측의 표면이 연통되도록 형성되며, 일측과 타측의 표면에 각각 다수개의 홈이 형성되는 전기 이중층 커패시터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극박과 상기 음극박은 각각 재질이 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나나 둘 이상을 혼합하여 사용되며, 각각은 에칭박이나 관통박 중 하나가 사용되며, 상기 에칭박은 표면에 다수개의 홈이 형성되며, 상기 관통박은 다수개의 관통공이 배열되어 형성되는 전기 이중층 커패시터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 관통박은 개구율이 1 내지 24％인 전기 이중층 커패시터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극물질은 활성탄, 도전제 및 바인더를 혼합하여 형성되며, 상기 도전제는 슈퍼-피(Super-P), 케쳔블랙(ketjen black) 및 카본블랙(carbon black) 중 하나가 사용되며, 상기 바인더는 PVDF(polyvinylidene difluoride), PTFE(polytetrafluoroethylene), SBR(styrene butadiene rubber) 및 CMC(carboxymethylcellulose) 중 하나 이상이 사용되는 전기 이중층 커패시터.

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112479207B (zh) * 2020-10-23 2023-07-18 宁波大学 一种活性炭的回收方法、包括该方法回收得到活性炭的双电层电容器及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000234A (ko) 2009-06-26 2011-01-03 한국제이씨씨(주) 미 에칭부를 갖는 고출력용 이차전지 및 전기이중층용 고순도 집전체의 제조방법

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130370A (ja) * 1993-10-29 1995-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 塗着式電極およびその製造方法
JP4074689B2 (ja) * 1997-08-14 2008-04-09 日本製箔株式会社 異形孔を持つ二次電池用集電体
JPH11111272A (ja) * 1997-10-01 1999-04-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池用電極の製造方法及び電池用電極
JPH11191418A (ja) * 1997-10-22 1999-07-13 Nippon Foil Mfg Co Ltd 板状集電体及びその製造方法
JP4022492B2 (ja) * 2003-03-28 2007-12-19 日産ディーゼル工業株式会社 電気二重層キャパシタの製造方法
WO2004097867A2 (ja) * 2003-03-31 2004-11-11 Kanebo Ltd 有機電解質キャパシタ
JP2005129924A (ja) * 2003-10-02 2005-05-19 Showa Denko Kk 電気二重層コンデンサ用金属製集電体およびそれを用いた分極性電極並びに電気二重層コンデンサ
WO2005096333A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha メソポア炭素材を負極に用いた有機電解質キャパシタ
EP1865521A4 (en) * 2005-03-31 2011-02-23 Fuji Heavy Ind Ltd LITHIUM ION CAPACITOR
CN101305432B (zh) * 2005-11-14 2012-02-22 松下电器产业株式会社 双电层电容器
JP4878881B2 (ja) * 2006-03-17 2012-02-15 日本ゴア株式会社 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ
JP5363818B2 (ja) * 2006-12-27 2013-12-11 Ｊｍエナジー株式会社 塗布電極及び有機電解質キャパシタ
US8693166B2 (en) * 2007-06-13 2014-04-08 Panasonic Corporation Capacitor
JP5040626B2 (ja) * 2007-12-07 2012-10-03 三菱電機株式会社 電力貯蔵デバイスセルおよびその制御方法
WO2010032462A1 (ja) * 2008-09-18 2010-03-25 パナソニック株式会社 キャパシタおよびその製造方法
JP5293045B2 (ja) * 2008-09-24 2013-09-18 Ｔｄｋ株式会社 電極製造方法及び電極製造装置
JP2010205769A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Fuji Heavy Ind Ltd 捲回型の蓄電デバイス
JP2012059396A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Mitsubishi Electric Corp 蓄電デバイス用負極及び蓄電デバイス並びにそれらの製造方法
JP2012212741A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Fdk Tottori Co Ltd 電気二重層キャパシタ
WO2013065575A1 (ja) * 2011-10-31 2013-05-10 株式会社村田製作所 蓄電デバイス
KR102037266B1 (ko) * 2012-12-14 2019-10-29 삼성전기주식회사 전극 구조물 및 이를 구비하는 에너지 저장 장치
KR20140136217A (ko) * 2013-05-20 2014-11-28 한국제이씨씨(주) 포토리소그래피를 이용한 입체 패턴 구조를 갖는 알루미늄 집전체의 표면 코팅방법
JP2015149463A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 日本蓄電器工業株式会社 アルミニウムエッチング箔およびアルミニウムエッチング箔を集電体に用いた電極、これを用いた蓄電デバイス
US9646772B2 (en) * 2014-05-14 2017-05-09 Korea Jcc Co., Ltd. High voltage electrode for electric dual layer capacitor and method of manufacturing the same
KR101685559B1 (ko) * 2014-05-14 2016-12-12 한국제이씨씨(주) 전기 이중층 커패시터의 고밀도 전극의 제조방법
KR20170083571A (ko) * 2014-11-07 2017-07-18 빙 롱 시에 그래핀계 인쇄식 슈퍼캐패시터
JP6401197B2 (ja) * 2016-02-15 2018-10-03 太陽誘電株式会社 電気化学デバイス及び電気化学デバイスの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110000234A (ko) 2009-06-26 2011-01-03 한국제이씨씨(주) 미 에칭부를 갖는 고출력용 이차전지 및 전기이중층용 고순도 집전체의 제조방법

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