KR100282671B1 - ENERGY STORAGE DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURE - Google Patents

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KR100282671B1
KR100282671B1 KR1019950701085A KR19950701085A KR100282671B1 KR 100282671 B1 KR100282671 B1 KR 100282671B1 KR 1019950701085 A KR1019950701085 A KR 1019950701085A KR 19950701085 A KR19950701085 A KR 19950701085A KR 100282671 B1 KR100282671 B1 KR 100282671B1
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electrode
coating
thin
porous
gasket
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KR1019950701085A
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Korean (ko)
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케이 시. 트사이
로버트 알. 통
제임스 엠. 팝리트
알랜 비. 맥웬
게리 이. 매손
마아크 엘. 고드윈
로널드 엘. 앤더슨
제임스 피. 넬슨
더글러스 크로맥
데이비 위
Original Assignee
빈센트 짜이
퍼시픽 신푸 테크놀로지스 컴파니 리미티드
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Abstract

드라이 프리유닛 (10) 은 진정한 바이폴라 구조의 복수개 셀 (110, 112, 114) 을 포함하며, 스택되고 함께 결합되어 집체되고 단일화된 구조로 만든다. 각 셀 (114) 은 소정거리만큼 공간 이격된 두개의 전기 도전성 전극 (111A, 111B) 을 포함한다. 또한 셀 (114) 은 전극 (111A, 111B) 사이에 끼워진 두개의 동일한 유전체 개스킷 (121, 123) 을 포함하며, 이는 상기 전극을 분리하고 전기 절연시키기 위해서이다. 상기 전극 (111A, 111B) 과 개스킷 (121, 123) 이 함께 결합되었을때, 하나 이상의 필 갭 (30) 이 각 셀용으로 형성된다. 또한, 각 셀 (114) 은 다공성 및 도전성 코팅층 (119, 120) 을 포함하며, 이는 각 전극의 표면상에 형성된다. 코팅층 (119) 은 공간적으로 근접하여 이격된 주변 미소돌출부 (125) 와 공간적으로 구분되어 이격된 중앙 미소돌출부 (127) 세트를 포함한다. 상기 미소돌출부 (125, 127) 는 셀에 대하여 구조적인 지지역활을 하며, 전극 사이에 부가적인 절연성을 제공한다. 커패시터 같은 에너지 저장 장치 (1OA) 는 드라이 프리유닛 (10) 의 갭 (130) 에 전해질을 채우고, 그 다음에 필포트를 봉합하여 형성된다.The dry preunit 10 comprises a plurality of cells 110, 112, 114 of true bipolar structure, which are stacked and joined together to form an integrated and unified structure. Each cell 114 includes two electrically conductive electrodes 111A and 111B spaced apart by a predetermined distance. The cell 114 also includes two identical dielectric gaskets 121, 123 sandwiched between the electrodes 111A, 111B to separate and electrically insulate the electrodes. When the electrodes 111A, 111B and the gaskets 121, 123 are joined together, one or more fill gaps 30 are formed for each cell. Each cell 114 also includes a porous and conductive coating layer 119, 120, which is formed on the surface of each electrode. The coating layer 119 includes a set of central microprojections 127 spaced apart from the peripheral microprojections 125 spaced in close proximity to each other. The microprojections 125 and 127 provide structural support for the cell and provide additional insulation between the electrodes. An energy storage device 10A such as a capacitor is formed by filling an electrolyte in the gap 130 of the dry preunit 10 and then sealing the fill port.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

에너지 저장장치 및 제조방법(ENERGY STORAGE DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURE)ENERGY STORAGE DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURE

[발명의 배경][Background of invention]

[관련의 출원의 참조][Reference to Related Applications]

본 출원은 1002, 9, 18 출원된 미국특허출원 제 07/947,414 호와, 1992, 9, 18 출원된 미국특허출원 제 07/947,294 호와, 1002, 10, 7 출원된 미국특허출원 제 07/958,506호의 일부연속 (CIP) 출원이며, 상기 출원들은 전체적으로 통합되었다.This application is directed to US patent application Ser. No. 07 / 947,414, filed 1002, 9, 18, US patent application Ser. No. 07 / 947,294, filed 1992, 9, 18, and US patent application 07 / 947,294, filed 1002, 10, 7. Partial Serial (CIP) applications of 958,506, which are incorporated in their entirety.

[발명의 분야][Field of Invention]

본 발명은 일반적으로 에너지 저장장치에 관한 것으로, 특히 바이폴라 이중층 커패시터형 에너지 저장장치와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to energy storage devices, and more particularly, to bipolar double layer capacitor type energy storage devices and a method of manufacturing the same.

[관련 기술의 설명][Description of Related Technology]

[에너지 저장장치][Energy Storage Device]

커패시터 또는 배터리와 같은 신뢰성있는 유용한 전기 저장장치에 관하여 수년간 많은 연구가 수행되었다. 일반적으로 배터리는 에너지 저장 용량이 크지만, 전력밀도가 낮다. 반대로, 전해질 커패시터는 전력 밀도는 매우 높으나 에너지 밀도는 제한되어 있다. 또한, 탄소를 기초로한 이중층 커패시터는 에너지 밀도가 크지만, 등가 직력 저항 (equivalent sseries resistance (ERS)) 이 높기 때문에, 탄소전극의 전력 용량은 낮다. 따라서, 에너지 밀도와 전력밀도가 모두 높은 전기 저장장치를 갖는 것이 매우 바람직할 것이다.Much research has been conducted over the years on reliable and useful electrical storage devices such as capacitors or batteries. In general, a battery has a large energy storage capacity but a low power density. In contrast, electrolyte capacitors have a very high power density but limited energy density. In addition, carbon-based double-layer capacitors have a high energy density, but have a high equivalent series resistance (ERS), so that the power capacity of the carbon electrode is low. Therefore, it would be highly desirable to have an electrical storage device with both high energy density and high power density.

B. E. Conway 에 의하여 기고된 J. Electrochem Soc., vol. 138 (#6), P. 1539 (1991, 6월) 에서는 "슈퍼커패시터" 에서 "배터리" 로 변화하는 전기화학적 에너지 저장에 대하여 논하였으며, 다양한 커패시터장치의 성능특성을 확인하였다.J. Electrochem Soc., Vol., Contributed by B. E. Conway. 138 (# 6), P. 1539 (1991, June), discussed the electrochemical energy storage from "supercapacitor" to "battery" and confirmed the performance characteristics of various capacitor devices.

D. Craig의 1985, 11월의 캐나다 특허제1,196,683호는 산화세라믹 코팅된 전극과 의사 커패시턴스에 기초한 전기저장치의 유용성을 논하였다. 그러나, 상기 개시된 것을 사용하기 의한 시도는 커패시터의 비일관된 전기적 성질과 비신뢰성으로 끌나고 말았다.D. Craig, Canadian Patent No. 1,196,683, Nov. 1985, discusses the utility of an oxide ceramic coated electrode and an electrical storage device based on pseudocapacitance. However, attempts to use the one disclosed above have led to inconsistent electrical properties and unreliability of the capacitor.

상기 장치는 한셀당 1.OV 까지 충전되지 않으며, 누설전류가 매우 크다. 또한 상기 장치의 사이클 수명은 매우 낮다. 또한, 개시된 패키징은 비효율적이다.The device is not charged up to 1.OV per cell and the leakage current is very large. The cycle life of the device is also very low. In addition, the disclosed packaging is inefficient.

M. Matroka 와 R. Hackbart 의 미국특허 제 5,121,288 호는 Craig 특허에 기초한 저장성 전원에 대하여 논하였지만 발명에 대하여서는 바람직하지 않다. 무선전화용 전원으로서의 커패시터 형태를 설명하였지만, 상기 커패시터를 가능하게 하는 제안은 설명되지 않았다U.S. Patent No. 5,121,288 to M. Matroka and R. Hackbart discussed a storage power source based on the Craig patent, but is not preferred for the invention. Although a capacitor form as a power source for a radiotelephone has been described, a proposal for enabling the capacitor has not been described.

J. Kalenowsky의 미합중국 특허 제 5,053,340 호는 전하평등 회로를 갖는 저장성 전원을 논하였다. 상기 회로는 각각의 셀을 과층 전함이 없이 다중셀을 충전시킨다. 본 발명은 중간셀을 과충전함이 없이 스택형태의 다중셀을 완전히 충전하기 위한 전하 평등회로를 필요로 하지 않는다.US Patent No. 5,053,340 to J. Kalenowsky discussed a storage power source having a charge equalization circuit. The circuit charges each cell with multiple cells without overcharge. The present invention does not require a charge equalization circuit for fully charging a multicell in a stack form without overcharging an intermediate cell.

H. Lee 등의 IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 25 (#1), P 324 (1989, 1월), G. Bullard 등의 IEE Transactions on Magnetics, Vol. (25) (#1), P 102 (1989. 1월) 에서는 이중층 커패시터에 기초한 고에너지 산화 세라믹의 펄스전력 특성을 논하였다. 상기 논문에서는 구조 방법론에 대한 논의없이 다양한 성능특성을 논하였다. 본 발명은 패키징이 보다 효율적인 신뢰성있는 장치를 제공한다.IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 25 (# 1), P 324 (1989, Jan.), IEE Transactions on Magnetics, Vol. (25) (# 1), P 102 (January, 1989) discussed the pulse power characteristics of high-energy oxide ceramics based on double layer capacitors. In this paper, various performance characteristics are discussed without discussing the structural methodology. The present invention provides a reliable device with more efficient packaging.

Rightmire 의 미국ㅌㄱ허 제 3,288,641 호의 최초작업을 기초로하여, 이중층 커패시터에 기초한 탄소전극이 광범위하게 개발되었다. A. Yoshia 등의 IEEE Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. CHMT - 10, #1, P - 100 - 103 (1987, 3월) 에서는 활성화된 탄소섬유 전극과 비수용성 전해질로 이루어진 전기적 이중층 커패시터를 논하였다. 또한, 상기 이중층 커패시터의 패키장을 나타내보였다. 상기 장치는 체적이 0.4 - 1cc 이고 에너지 저장능력은 1 - 10 J/cc 정도이다.Based on Rightmire's initial work in US Pat. No. 3,288,641, carbon electrodes based on double layer capacitors have been extensively developed. A. Yoshia et al., IEEE Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. CHMT-10, # 1, P-100-103 (1987, March) discussed an electrical double layer capacitor consisting of an activated carbon fiber electrode and a water-insoluble electrolyte. In addition, the package length of the double layer capacitor is shown. The device has a volume of 0.4-1 cc and an energy storage capacity of 1-10 J / cc.

T. Suzuki 등의 NEC Research and Development, NO. 82, PP. 118 ∼ 123, 1986, 7월, 에서는 두께가 0.004 인치인 다공성 세퍼레이터 재료를 사용하여 탄소전기 이중층 커패시터의 자기방전특성이 개선됨을 나타내었다. 탄소에 기초한 전극의 잠재적인 문제점은 재료의 전도성이 낮다는 것이고 따라서 상기 장치로부터 낮은 전류 밀도가 공급된다.T. Suzuki et al., NEC Research and Development, NO. 82, pp. 118-123, 1986, July, showed that the self-discharge characteristics of a carbon-electric double layer capacitor were improved by using a porous separator material having a thickness of 0.004 inches. A potential problem with carbon based electrodes is the low conductivity of the material and hence the low current density supplied from the device.

두번째 문제점은 다중셀 스택의 구조가 진정한 바이폴라 전극형태로 되어있지 않다는 것이다. 이와같은 문제점으로 인하여 비효율적인 패키징과 저에너지 및 저전력 밀도값이 초래된다.The second problem is that the structure of the multicell stack is not in the form of a true bipolar electrode. This problem leads to inefficient packaging and low energy and low power density values.

흥미로운 참조예로는 다음과 같은것이 있다.An interesting example is the following.

고체 상태 마이크로 전원의 상태는 S. Sekido 의 Soild State Ionice, vol, 9, 10, pp. 777-782 (1983)에 개시되었다.Solid state micropower states are described in S. Sekido's Soild State Ionice, vol, 9, 10, pp. 777-782 (1983).

M. Pham - Thi 등의 Journal of Materials Science Letters, vol. 5, p. 415 (1986) 에서는 탄소에 기초한 고체전해지 이중층 커패시터에 있어서의 여과 임계점과 계면 최적화를 논하였다.M. Pham-Thi et al. Journal of Materials Science Letters, vol. 5, p. 415 (1986) discussed filtration thresholds and interface optimization in carbon-based solid-state double-layer capacitors.

다양한 발표 논문은 콜로린을 전기화학적으로 발생하기 위하여 클로르 - 알칼리 산업에 있어서, 산화 코팅된 전극의 제조와 상기 전극의 적용에 대하여 논의하였다. 이에 대한 것으로는 1991, 10, 8, V. Hock 등의 미국특허 제 5,O55,169 호와, 1977, 10, 4, H. Beer 의 미국특허 제 4,052,271 호와, 1971, 2, 7, A. Martinsons 등의 미국특허 제 3,562,008 호등이 있다. 그러나, 일반적으로 상기 전극은 효율적인 이중층 커패시터 전극에 필요한 넓은 표면적을 갖지 못한다.Various publications have discussed the production of oxide coated electrodes and their application in the chlor-alkali industry for the electrochemical generation of choline. This includes US Patent Nos. 5, O55,169 to 1991, 10, 8, V. Hock et al., US Patent Nos. 4,052,271 to 1977, 10, 4, H. Beer, and 1971, 2, 7, A. US Pat. No. 3,562,008 to Martinsons et al. In general, however, the electrodes do not have the large surface area required for efficient double layer capacitor electrodes.

장기간 신뢰성있는 전기 저장장치와 이를 양산하기 위한 개선된 방법이 필요하다. 또한, 에너지 밀도가 적어도 20 - 90 J/cc 인 개선된 에어지 저장 장치가 요구된다.There is a need for a long term reliable electrical storage device and an improved method for mass production thereof. There is also a need for an improved air storage device having an energy density of at least 20-90 J / cc.

[에너지 저장장치의 패키징][Packaging of Energy Storage]

상술한 바와같이, 고에너지 및 고전력 밀도의 전기저장 장치에 대하여 다년간 중요한 연구들이 수행되었다. 부피를 최소로한 활성재료의 효율적인 패키징은 상기 목적을 달성하는데 있어서 중요하다. 커패시터 또는 배터리에서의 두 전극을 분리시키는 공간은 상기 두 전극을 전기적으로 절연시키기 의하여 필요하다. 그러나, 효율적인 패키징을 위하여서는, 상기 공간또는 갭은 최소화되어야 한다. 따라서, 실질적으로 균일하고 치수가 작은 (5 mil(0.0127cm)이하)갭 또는 공간 세퍼레이터를 만들어내는 방법이 요구된다.As mentioned above, important studies have been conducted for many years on high energy and high power density electrical storage devices. Efficient packaging of active materials with a minimum volume is important for achieving the above object. Space separating the two electrodes in the capacitor or battery is required by electrically insulating the two electrodes. However, for efficient packaging, the space or gap should be minimized. Therefore, there is a need for a method that produces a substantially uniform and small dimension (5 mil (0.0127 cm) or less) gap or space separator.

전해질이 존재하는 전기 저장장치 (배터리 또는 커패시터) 에서의 전극간 분리를 유지하기 위한 일반적 방법은 이온이 투과한 수 있는 전기적 졀연성의 다공성막을 사용하는 것이다. 상기막은 일반적으로 전극사이에 위치하며, 또는 유리와 같은 다공성 세퍼레이터 재료는 이와같은 적용에 유용하며, 알루미늄 전해질 및 이중층 커패시터에 사용된다. 그러나, 크기 1 또는 2mil (0.00254 에서 0.00508 cm) 이하로 분리시에, 재료의 취급이 어렵고, 커패시터의 재료 강도는 일반적으로 매우 낮다. 또한 종래의 상기 다공성 막 세퍼레이터의 개방 단면적은 50 ∼ 70%였다.A common method for maintaining interelectrode separation in electrical storage devices (batteries or capacitors) in which an electrolyte is present is to use electrically conductive porous membranes through which ions can permeate. The membrane is generally located between the electrodes, or a porous separator material such as glass is useful for such applications and is used in aluminum electrolytes and double layer capacitors. However, when separating to sizes 1 or 2 mils (0.00254 to 0.00508 cm) or less, the handling of the material is difficult and the material strength of the capacitor is generally very low. In addition, the open cross-sectional area of the conventional porous membrane separator was 50 to 70%.

이온이 투과되는 다공성의 고분자 세퍼레이터는 탄소 이중층 커패시터에 사용되었으며, 1982 Sanada 등의 IEEE. pp. 224 ∼ 230 과, 1986, 7월, Suzuki 등의 NECR Reserarch and Development, NO. 82, pp. 118 ∼ 112 에서 논의되었다. 상기와 같은 세퍼레이터 형태는 개방면적이 작다는 문제점이 있으며, 이는 전기 저항을 증가시킨다.Ionic permeable porous polymer separators have been used in carbon double layer capacitors, 1982 by Sanada et al. pp. 224-230, 1986, July, NECR Reserarch and Development, NO. 82, pp. Discussed in 118-112. The separator type as described above has a problem in that the open area is small, which increases the electrical resistance.

솔라셀로 사용시에, 두 전극층 사이의 전기적 접촉을 방지하기 위하여, 전기적 절연층의 틈을 포토레지스트를 사용하여 채워넣는 방법이 1988, 9, 27, J. Wilfried 의 미국특허 제 4,774,193호에 개시되었다.In order to prevent electrical contact between two electrode layers when used as a cell, a method of filling the gaps of the electrically insulating layer with photoresist has been disclosed in US Pat. No. 4,774,193 to 1988, 9, 27, J. Wilfried. .

광감성 고분자 수지용액을 사용하는 얇은 스페이서의 전해질 커패시트를 만드는 공정은 1988, 8, 16, Maruyama 등의 미국특허 제 4,764,181 호에 개시되어있다. 다공성 이중층 커패시터에 기술된 용액적용방법의 사용은 다공성 전극을 채워넣는데 바람직하지 못하다.A process for making a thin spacer electrolyte capacitor using a photosensitive polymer resin solution is disclosed in US Pat. No. 4,764,181 to 1988, 8, 16, Maruyama et al. The use of the solution application described in porous double layer capacitors is undesirable for filling porous electrodes.

일반적인 흥미를 끄는 또 다른 참고예로는 미국특허 제 3,718,551 호, 제 4,052,271 호, 및 5,055,169 가 있다. 본 출원에서 인용된 모든 출원, 특허, 논문, 참고예, 기본예는 본명세서에서 전체적으로 통합되었다.Other reference examples of general interest are U.S. Patent Nos. 3,718,551, 4,052,271, and 5,055,169. All applications, patents, articles, references and basic examples cited in this application are incorporated in their entirety in this specification.

상기에서 보듯이, 개봉 단면적이 큰 전기 저장장치에서 전극간의 신뢰성있는 작은공간 분리를 만들어내기 위한 방법을 갖추는 것이 매우 유용하다.As seen above, it is very useful to have a method for producing reliable small space separation between electrodes in an electrical storage device with a large opening cross section.

[발명의 요약][Summary of invention]

본 발명은 에너지 밀도와 전력밀도가 모두 높은 새로운 전기저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a new electrical storage device having both high energy density and high power density.

본 발명의 목적은 저장장치 제조를 의한 새로운 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a new method by manufacturing a storage device.

본 발명의 다른 목적은 장기간 신뢰할 수 있는 전기저장 장치와 이를 생산하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a long term reliable electrical storage device and an improved method for producing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 애노드와 캐소드사이의 갭을 축소시켜 효율적인 전기저장 장치의 패키징을 제공하는 것으로, 이는 이온 전도성 전해질이 전기 저항을 감소시킨다.Another object of the present invention is to reduce the gap between the anode and the cathode to provide for the packaging of an efficient electrical storage device, in which the ion conductive electrolyte reduces the electrical resistance.

요약해서, 상기 목적 및 다른 목절은 바이폴라 형태의 복수개 셀을 포함하는 커패시터와 같은 에너지 저장장치에 의하여 달성된다. 셀들이 스택되어져 있고 함께 연결되어져서 집적된 구조 및 단일화된 구조의 장치가 제공된다.In summary, this object and other clauses are achieved by an energy storage device such as a capacitor comprising a plurality of cells in bipolar form. The cells are stacked and connected together to provide a device of integrated and unified structure.

각 셀은 소성거리 만큼 공간적으로 떨어져 있는 전기적으로 도전성인 두개의 전극을 포함한다. 또한, 상기셀은, 상기 전극을 분리시키고 전기적으로 절연시키기 위하여, 상기 전극사이에서 각각에 대하여 교차되어 있는 하나 이상의 절연성 개스킷 (gasket) 을 포함한다.Each cell includes two electrically conductive electrodes spaced apart by a firing distance. The cell also includes one or more insulating gaskets that intersect with each other between the electrodes to separate and electrically insulate the electrodes.

전극과 개스킷이 함께 결합되어 있는 경우에, 각 셀에 대하여 하나 이상의 가득채워진 갭이 형성되었다. 또한, 각셀은 각 전극의 하나 이상의 면상에 형성된 넓은 표면적 (다공성)의 전기적으로 도전성인 코팅층을 포함한다. 상기 코팅층은 공간적으로 근접하여 이격된 주변 미소돌출부와 공간적으로 이격된 중앙의 미소돌출부를 선택적으로 포함한다.When the electrodes and gaskets were joined together, one or more filled gaps were formed for each cell. Each cell also includes a large surface area (porous), electrically conductive coating layer formed on one or more sides of each electrode. The coating layer optionally includes a central microprojection that is spatially spaced apart from peripheral microprojections that are spaced apart.

상기 미소돌출부는 최신 스크린 인쇄법 또는 포토리소그래픽 인쇄법에 의하여 형성된다. 상기 미소돌출부는 상기셀에 구조적 지지부를 제공하며, 전극사이에 첨가적인 절연부를 제공한다.The microprojections are formed by the latest screen printing or photolithographic printing. The microprojections provide structural support to the cell and provide additional insulation between the electrodes.

이온 도전성 매질은 대면적 코팅부의 세공과 셀갭을 채운다.The ion conductive medium fills the pores and cell gaps of the large area coating.

[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]

첨부된 도면과 설명으로 인하여, 본 발명의 상기 특징 및 다른 특징과 이를 획득하기 위한 방법은 명백해질 것이며 발명 자체가 더 잘이해될 것이다.With the accompanying drawings and descriptions, these and other features of the invention and methods for obtaining them will become apparent and the invention itself will be better understood.

제1도는 본 발명에 의하여 구성된 드라이 에너지 저장 장치인 프리유닛 (10) 의 외관도.1 is an external view of a preunit 10 which is a dry energy storage device constructed in accordance with the present invention.

제1a도는 본 발명의 전해질로 채워진 에너지 저장장치의 외관도.Figure 1a is an external view of the energy storage device filled with the electrolyte of the present invention.

제2도는 제1도의 2 - 2 선을 따라서 취하여진 저장 장치내의 제거 가능한 코드 (crod) (117 A) 를 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross sectional view showing a removable cord 117 A in a storage device taken along line 2-2 of FIG.

제2A도는 제1도의 2A-2A선을 따라서 취하여진 저장 장치의 단면도.2A is a cross-sectional view of the storage device taken along line 2A-2A in FIG.

제3도는 세개의 셀을 나타내는, 제1도 프리유닛의 분해도를 도시한 구조도.FIG. 3 is a structural diagram showing an exploded view of the FIG. 1 free unit, showing three cells.

제4도는 저장장치(1OA)의 제조단계 블록도.4 is a block diagram of a manufacturing step of the storage device 10A.

제5도는 제1도에서 제4도의 저장장치 부분을 형성하는 미소돌출부가 있는 다공성 코팅층 평면도.FIG. 5 is a plan view of the porous coating layer with the microprojections forming the reservoir portion of FIGS.

제6도는 장치(1OA)와 동일한 용량성 회로를 설명하는 흐름도.6 is a flow chart illustrating the same capacitive circuit as the apparatus 10A.

제7도는 본 발명의 에너지 저장 장치로 사용된 코팅층상의 미소돌출부를 제작하기 위한 스크린 인쇄법을 도시한 구조도.7 is a structural diagram showing a screen printing method for producing a microprojection on a coating layer used as an energy storage device of the present invention.

제8도는 제7도의 제조 방법에서 사용된 전극 홀더를 도시한 구조도.8 is a structural diagram showing an electrode holder used in the manufacturing method of FIG.

제9도는 본 발명에 의하여 포토리소프래프로 미소돌출부를 형성하기 위한 방법을 나타낸 구조도.9 is a structural diagram showing a method for forming a microprojection with a photolithoplast according to the present invention.

제10도는 포토리소그래피전에 포토레지스트를 전극에서 적층하기 위하여 사용된 한쌍의 핫롤러의 등척 구조도.10 is an isometric view of a pair of hot rollers used to deposit photoresist at an electrode prior to photolithography.

제11도는 제10도의 포토레지스트위에 배치된 마스크의 등척 구조도.11 is an isometric view of a mask disposed on the photoresist of FIG.

제12도는 제10도와 제11도의 포토레지스트의 비보호된 부분의 노광부를 도시한 등척구조도.12 is an isometric view of an exposed portion of an unprotected portion of the photoresist of FIGS. 10 and 11;

제13도는 제3도의 13-13선을 따라서 취한, 에너지 저장장치의 부분을 형성하는 전극의 단면도.FIG. 13 is a cross sectional view of an electrode forming part of an energy storage device, taken along line 13-13 of FIG.

제14도는 하나의 셀을 형성하는 전기적 도전성 기판상에 대면적인 다공성 코팅층으로 된 두개의 바이폴라 전극의 구조 단면도.14 is a cross sectional structural view of two bipolar electrodes with a large porous coating layer on an electrically conductive substrate forming one cell.

제15도는 딥 (dip) 코팅 공정동안에 얇은 지지부 재료를 지지하기 위하여 사용된 프레임의 구조도.15 is a structural diagram of a frame used to support thin support material during a dip coating process.

제15A도는 제15도 프레임에 사용된 와이어의 구조도.FIG. 15A is a structural diagram of wire used in the FIG. 15 frame. FIG.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]Detailed Description of the Preferred Embodiments

[정의][Justice]

다음 용어들의 정의는 절대적인 의미는 아니다.The definitions of the following terms are not in absolute meaning.

"코드 (Cord)" 는 드라이 프리유닛 제조방법에서 포함되는 얇은 스트립 재료를 의미한다. 초기 가열후에, 코드를 제거하면 개구부가 만들어진다."Cord" refers to the thin strip material included in the dry preunit manufacturing method. After the initial heating, removing the cord creates an opening.

"전기 도전성 지지부 재료" 는 전기도전성 금속 또는 금속합금, 전기도전성 고분자, 전기 도전성 세라믹, 전기 도전성 유리, 또는 그 화합물을 의미한다. 금속 및 금속 합금은 스톡 (stock) 유닛을 만드는데 바람직하다. 상기 지지부 재료는 1O4S/cm이상의 도전율을 가져야 한다."Electrically conductive support material" means an electrically conductive metal or metal alloy, an electrically conductive polymer, an electrically conductive ceramic, an electrically conductive glass, or a compound thereof. Metals and metal alloys are preferred for making stock units. The support material should have a conductivity of at least 10 4 S / cm.

"제2전기 도전성 재료" (대면적인 가짐)는 지지부 재료의 각 측부상에 동일하거나 또는 상이한 합성물로 되어있는 다공성 코팅전극을 의미한다. 본 발명의 바람직한 산화금속은 주석, 바나듐, 루테늄, 탄탈륨, 로듐, 오스뮴, 이리듐, 철, 코발트, 니켈, 구리, 몰리브덴, 니오브, 크롬, 망간, 란탄, 또는 란탄 계열 금속 합금 또는 그 화합물로부터 독립적으로 선택된 것을 포함하며, 전기 도전율을 증가시키기 위하여 칼슘같은 부가제를 포함한다."Second electrically conductive material" (having a large area) means a porous coated electrode made of the same or different composites on each side of the support material. Preferred metal oxides of the present invention are independently from tin, vanadium, ruthenium, tantalum, rhodium, osmium, iridium, iron, cobalt, nickel, copper, molybdenum, niobium, chromium, manganese, lanthanum, or lanthanum-based metal alloys or compounds thereof And selected additives such as calcium to increase the electrical conductivity.

"전해질" 은 드라이 프리유닛을 전기적으로 충전시키는 이온 도전성의 수용성 또는 비수용성 용액 또는 재료를 의미한다."Electrolyte" means an ionically conductive water-soluble or non-aqueous solution or material that electrically charges a dry preunit.

"Cab - O - Sil" 는 일리노이주의 Cabot Coporation 의 실리카 필러 (silica filler) 를 의미한다. 치수의 변형은 가능하다."Cab-O-Sil "Means silica filler from Cabot Coporation, Illinois. Dimensional variations are possible.

"에폭시" 는 일반적으로 폴리아민인 특수 경화제와 혼합된 에폭시수지 또는 폴리아민 경화제와 혼합된 폴리에폭사이드 산물을 의미한다."Epoxy" means a polyepoxide product mixed with an epoxy resin or polyamine curing agent mixed with a special curing agent which is generally a polyamine.

MYLAR는 델라웨어주 윌밍톤소재의 듀퐁사의 폴리에틸렌테르에프탈레이트라는 폴리에스터를 의미한다. 이것은 일반적으로 두께가 가변인 시트 (sheet) 형태로 상용화된다.MYLAR Means a polyester called polyethylene terephthalate manufactured by DuPont of Wilmington, Delaware. It is generally commercialized in the form of sheets of varying thickness.

"금속 산화물" 은 전기 도전성 금속 산화물을 의미한다."Metal oxide" means an electrically conductive metal oxide.

"혼합된 금속 산화물" 은 2 개 이상의 금속 산화물로 혼합된 전기전도성 산화물을 의미한다."Mixed metal oxide" means an electrically conductive oxide mixed with two or more metal oxides.

"포토레지스트" 는 광경화성 재료이다. 일반적으로, 이것은 에폭사이드 또는 아크릴레이트 또는 그화합물이다."Photoresist" is a photocurable material. In general, this is an epoxide or acrylate or a compound thereof.

"컨포마스크 (conforMASK)" 는 캘리포니아주 투스틴의 다이나켐사의 제품인 네거티브로 동작하는 광고분자이다. 상기 고분자는 상대 습도가 50%이하인 상태에서 사용된다."ConforMASK" is a negative advertising molecule that is a product of Dynachem from Tustin, California. The polymer is used in a state where the relative humidity is 50% or less.

[드라이 프리유닛 에너지 저장 장치][Dry Free Unit Energy Storage Device]

제1, 2, 3도의 도면과 관련하여, 본 발명에 의하여 구성된 에너지 저장 장치인 드라이 프리유닛 (10)을 설명하였다. 에너지 저장장치는 조립되어 있는 드라이 프리유닛(10)이다. 셀을 전해질로 채운후에, 전기 충전된 장치(10A)를 형성한다.With reference to the drawings of FIGS. 1, 2, and 3, a dry preunit 10 which is an energy storage device constructed in accordance with the present invention has been described. The energy storage device is a dry free unit 10 assembled. After the cell is filled with electrolyte, an electrically charged device 10A is formed.

일반적으로, 상기 장치 프리유닛 (10) 은 본 발명에 의하여 형성되고, 준비되고, 스택된 셀 (110, 112, 114) 만을 예시적으로 도시한 프리유닛 (10)의 분해도를 제3도에 나타내었다. 일반적으로, 상기 셀은 유사한 디자인과 구조를 가지며, 따라서 제2, 2A, 3 및 13도와 관련하여 단지 셀(114, 112)만을 상세히 설명하겠다.In general, the device preunit 10 is shown in FIG. 3 in an exploded view of the preunit 10 that exemplarily shows only cells 110, 112, 114 formed, prepared, and stacked in accordance with the present invention. It was. In general, the cell has a similar design and structure, and therefore only cell 114, 112 will be described in detail with respect to the second, 2A, 3, and 13 degrees.

셀 (114)은 전기 도전성의 제 1 외부 전극 또는 밑판 (111 A), 및 전기 도전성의 제 2 바이폴과 전극 (111 B) 를 포함한다. 양측의 전극 (11A, 11B) 은 두개의 유전체 또는 전기적 절연성 개스킷 (121, 123) 에 의하여 가장자리에서 공간적으로 멀어져 있다.The cell 114 includes an electrically conductive first external electrode or base plate 111 A, and an electrically conductive second bipole and an electrode 111 B. The electrodes 11A and 11B on both sides are spatially separated from the edge by two dielectric or electrically insulating gaskets 121 and 123.

제 1 및 제 2 전극 (111A, 111B) 과, 절연성 개스킷 (121, 123) 과 전기 도전성의 다공성 재료층 (산화물) (119, 120) 이 모두 결합되어 셀 (114)을 형성할때, 중앙의 공기로 채워지는 갭 (130) (제2A도) 은 상기 요소에 의하여 형성된다. 프리유닛 (10)이 사용되는 경우에, 갭 (130) 은 전해질 (무도시) 로 채워지고 장치 (1O A)가 만들어 진다.When the first and second electrodes 111A and 111B, the insulating gaskets 121 and 123, and the electrically conductive porous material layers (oxides) 119 and 120 are all combined to form the cell 114, A gap 130 (FIG. 2A) filled with air is formed by the element. In the case where the preunit 10 is used, the gap 130 is filled with an electrolyte (not shown) and an apparatus 10 A is made.

상기 목적에 있어서, 이목적을 설명하기 위하여 제2A도에 예시적인 억세스 (access) 또는 필포트 (fill port) (122)를 도시하였으며, 갭 (130)을 전해질로 채우기 위하여, 개스킷 121과 123 사이에 형성되어 있다. 상기 밀 포트 (122) 는 탭 (tab) 또는 코드 (117A) 에 의하여 형성되며, 개스킷 (121 과 123)을 용융 또는 결합시키기 전에, 개스킷 (121 과 123) 사이에 삽입된다. 개스킷 (121 과 123)이 가열되었을때, 코드 (117A)는 리플로우 (reflow) 개스킷 재료로 둘러싸여지고, 이는 필포트 (122)의 윤곽을 형성한다. 상기 두개의 개스킷은 전기적으로 활성적인 도전성 코팅층 (119, 120)의 최소부를 커버하는 용융된 고분자 덩어리가 된다.For this purpose, an exemplary access or fill port 122 is shown in FIG. 2A to illustrate this purpose, and between gaskets 121 and 123 to fill the gap 130 with electrolyte. Formed. The mill pot 122 is formed by a tab or cord 117A and is inserted between the gaskets 121 and 123 before melting or bonding the gaskets 121 and 123. When the gaskets 121 and 123 are heated, the cord 117A is surrounded by a reflow gasket material, which outlines the fill port 122. The two gaskets become a molten polymer mass that covers the minimum of the electrically active conductive coating layers 119 and 120.

전극 (111A, 111B) 을 보다 상세히 고찰하여, 그 제조방법을 후술하겠다. 전극 (111A) 와 전극 (111B) 사이의 차이점 하나는 전극(111A)은, 전원 (무도시)에 연결하기 위하여, 탭 (160 A) 을 선택적으로 포함한다는 것이다.The electrodes 111A and 111B will be considered in more detail and the manufacturing method thereof will be described later. One difference between the electrode 111A and the electrode 111B is that the electrode 111A optionally includes a tab 160A for connection to a power source (not shown).

전극 (1111A) 와 전극 (111B) 사이의 선택적 구별외의 또 다른 차이는 지지부 재료 또는 구조부 (116) 상에 증착된 전기 도전성의 다공성 코팅층 하나를 전극 (111A) 이 포함하며, 만면에 바이폴라 전극 (111B)은 지지부 재료 또는 구조부(111B)의 양측부 또는 그중의 한 측부상에 증착된 두개의 다공성 코팅층 (120, 131)을 포함한다는 것이다. 이와같이, 전극 (111B) 은 진정한 바이폴라 전극이다. 전극 (111A) 의 양측부는 다공성의 전기 도전성층으로 코팅될 수 있음을 이해해야 한다.Another difference other than the selective distinction between the electrode 1111A and the electrode 111B is that the electrode 111A includes one electrically conductive porous coating layer deposited on the support material or the structure 116, and the bipolar electrode 111B on all surfaces. ) Includes two porous coating layers 120, 131 deposited on either side or on either side of the support material or structure 111B. As such, electrode 111B is a true bipolar electrode. It should be understood that both sides of electrode 111A may be coated with a porous, electrically conductive layer.

전극 (111A)과 전극 (111B) 사이의 또 다른 구별은 지지 구조부(111A, 111B)의 견고성에 있다. 외부 밑판의 역활을 하는 전극(111A) 은 더욱 견고한 구조를 가짐이 바람직하며, 따라서 에너지 저장장치 (1OA) 의 전체구조를 견고하게 되는데 충분한 역활을 한다. 전극 (111B) 과 또 다른 유사한 전극은 외부전극 (111A) 만큼 견고한 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 장치 (1OA) 가 클 경우에는 부가적인 지지 구조부가 필요하며, 내부전극 (111B) 은 부가적인 지지 구조부로서 사용된다. 이 경우에, 내부전극 (111B) 의 견고성이 요구된다.Another distinction between the electrodes 111A and 111B lies in the robustness of the support structures 111A, 111B. The electrode 111A, which serves as the outer base plate, preferably has a more rigid structure, and thus plays a sufficient role in making the overall structure of the energy storage device 10A solid. The electrode 111B and another similar electrode need not be as rigid as the external electrode 111A. Nevertheless, an additional support structure is required when the device 10A is large, and the internal electrode 111B is used as an additional support structure. In this case, the firmness of the internal electrode 111B is required.

결과적으로, 지지부재료 (116) 는 지지부 재료 (118) 보다 더 두껍다. 바람직한 실시예에서, 지지부 재료(116)의 두께는 약10 mil(0.0254 cm) 정도이고, 지지부 재료 (118)의 두께는 약 1 mil (0.00254 cm) 정도이다. 다른 값들도 선택될 수 있다.As a result, the support material 116 is thicker than the support material 118. In a preferred embodiment, the support material 116 has a thickness of about 10 mils (0.0254 cm) and the support material 118 has a thickness of about 1 mils (0.00254 cm). Other values can also be selected.

본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 저장 장치의 전극 (111A, 111B)과 나머지 전극은 바람직한 적용 경우에 파라서 크기와 치수가 정해진다. 예를들면, 한 적용사례에 있어서, 심장 세동기용으로서 상기 장치 (1OA) 는 최소화된다. 또 다른 적용예에서, 상기 장치의 전체 부피는 1 입방미터 또는 그 이상으로서, 전기 차량용으로 사용된다.Without departing from the scope of the present invention, the electrodes 111A, 111B and the remaining electrodes of the storage device are parasized in size and dimension in the preferred application. For example, in one application, the device 10A is minimized for cardiac fibrillation. In another application, the total volume of the device is 1 cubic meter or more, used for electric vehicles.

전극의 크기는 저장장치 (1OA)의 전체 용량을 결성한다.The size of the electrode forms the total capacity of the storage 10 A.

바람직한 실시예에서, 전극 (111A, 111B)는 사각형 형상으로 되어 있다. 그러나, 상기 전극과 프리유닛 (10)은 원형 또는 성방형과 같은 다양한 다른 형상일 수 있다. 프리유닛 (10)의 중요한 특색은 그 디자인의 용통성에 있으며, 이는 다양한 적용예에 바람직하다.In a preferred embodiment, the electrodes 111A, 111B are rectangular in shape. However, the electrode and the preunit 10 may be of various other shapes such as circular or rectangular. An important feature of the preunit 10 is its flexibility in its design, which is desirable for various applications.

코팅층 (119, 120) 을 더 상세히 고려하여, 이의 형성 방법을 후술하겠다. 바람직한 실시예에서, 코링칭 (119)은 복수개의 미소돌출부를 포함하며, 코팅층 (120)은 이와같은 미소돌출부를 포함하지 않는다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 코팅층 (120)은 코팅층 (119)과 유사하게 디자인될 수 있다Considering the coating layers 119 and 120 in more detail, the formation method thereof will be described later. In a preferred embodiment, the coringching 119 includes a plurality of microprojections, and the coating layer 120 does not include such microprojections. However, without departing from the scope of the present invention, the coating layer 120 can be designed similar to the coating layer 119.

제 5 도는 코팅층 (119)의 평면도이며, 이는 미소돌출부 배열을 포함하며, 지지부 재료 (116)의 내면상에 또는 평명한 측부상에 증착된다. 코팅층 (119)은 상대적으로 얇고, 전기 도전성이고 다공성의 대면적이다. 상기 배열은 두세트의 미소돌출부를 포함한다. 제2세트는 중앙에 위치한 복수개의 미소돌출부 (127)를 포함한다.5 is a plan view of the coating layer 119, which includes a microprojection arrangement and is deposited on the inner surface of the support material 116 or on a flat side. Coating layer 119 is relatively thin, electrically conductive and of large porosity. The arrangement includes two sets of microprojections. The second set includes a plurality of microprojections 127 located centrally.

바람직한 실시예에서, 주변 및 중앙의 미소돌출부 (125, 127)는 유사하게 디자인되며, 일반적으로 반원형이다. 그러나, 본 발명 범위내에서, 사각형과 같은 다른 형상도 가능하다. 각 돌출부 (126, 127)의 직경은 약 6 mil (0.01524 cm) 정도이다. 장치 (10)의 또다른 적용에서는 미소돌출부 (125, 127)가 상이하게 디자인된다. 구변 미소돌출부 (125)의 중앙에서 중앙까지의 거리는 약 20 mil (0.0508 cm) 이고, 중앙미소돌출부 (127)의 중앙에서 중앙까지의 거리는 약 40 mil (0.1016 cm) 이다.In a preferred embodiment, the peripheral and central microprojections 125, 127 are similarly designed and are generally semicircular. However, within the scope of the present invention, other shapes such as squares are possible. Each protrusion 126, 127 is about 6 mils (0.01524 cm) in diameter. In another application of the device 10, the microprojections 125, 127 are designed differently. The distance from the center to the center of the spherical microprojection 125 is about 20 mils (0.0508 cm), and the distance from the center to the center of the central microprojections 127 is about 40 mils (0.1016 cm).

주변 미소돌출부 (125)의 밀도를 더 높게한 이유는 엣지쇼팅 (edge shorting) 을 방지하기 위해서이다. 중앙 미소돌출부 (127)의 밀도를 더 낮게한 이유는, 전극 표면의 마스킹을 최소로하여, 전극 (111A)과 전극 (111B) 간의 분리를 게공하기 위해서이다. 이 목적을 의하여, 개스킷 (121) 은 미소돌출부 (125)의 적어도 일부분을 커버하지만, 미소돌출부 (127)를 커버함은 아니다.The reason why the density of the peripheral microprojections 125 is made higher is to prevent edge shorting. The reason for lowering the density of the central microprojection 127 is to minimize the masking of the electrode surface and to provide separation between the electrode 111A and the electrode 111B. For this purpose, the gasket 121 covers at least a portion of the microprojection 125, but does not cover the microprojection 127.

주변 미소돌출부 (125)는 코팅층 (119)의 외부주변을 따라서 근접배치되어 있다. 미소돌출부의 4 행만을 설명하였지만, 장치 (10)의 사이즈와 적용예에 따라서 부가적인 행이 더해질 수 있다. 중앙미소돌출부 (127)는 코팅층 (119)의 중앙구역(132) 내에서 정렬된 배열로, 유사하게 근접 배치되어 있다. 제 5 도에 설명된 것처럼, 중앙 미소돌출부 (127)는 구변 미소돌출부 (125)에 의하여 둘러싸여 있다.The peripheral microprojections 125 are closely arranged along the outer periphery of the coating layer 119. Although only four rows of microprojections have been described, additional rows may be added depending on the size and application of the device 10. The central microprojections 127 are similarly arranged in close alignment in the central region 132 of the coating layer 119. As illustrated in FIG. 5, the central microprojection 127 is surrounded by the spherical microprojection 125.

미소돌출부 (125, 127)는 코팅층 (119)상에 형성되어 제 1 및 제 2 전극 (111A, 111B) 에 부가되는 구조적 지지부를 제공한다. 예를들면, 제 2 전극 (111B) 이 제 1 전극 (111A) 쪽으로 휘기 시작하면, 미소돌출부 (127) 는 상기전극 (111A) 과 (111B) 사이의 접촉을 방지한 것이다.The microprojections 125 and 127 are formed on the coating layer 119 to provide structural supports added to the first and second electrodes 111A and 111B. For example, when the second electrode 111B starts to bend toward the first electrode 111A, the microprojection 127 prevents contact between the electrodes 111A and 111B.

제 5 도는 복수개의 스페이싱 (133A 내지 133G) 을 더 포함함을 도시하며, 코드 (117A) 는 필포트 (122) 를 형성하기 위하여 놓여있다. 설명한 것처럼 큰 사이즈의 오목한 전극은 중앙구역 (132) 내로 어느정도 연장한다. 더 작은 사이즈의 오목한 전극은 반대 축부밖으로 돌출한 두개의 단부와 같이 전극 포면을 가로지르기 때문에, 필포트 (113C, 133D) 를 형성한다.5 further shows a plurality of spacings 133A to 133G, the cord 117A lying to form the fill port 122. As described, the larger sized concave electrode extends somewhat into the central region 132. The smaller sized concave electrode crosses the electrode envelope as two ends protruding out of the opposite axis, thus forming fill ports 113C and 133D.

이 경우에, 코드의 폭은 중앙 미소돌출부 (127) 사이의 중아에서 중앙까지의 거리와 동일하거나 더 작다. 그러나, 코드는 주변 미소돌출부 (125) 사이의 중앙에서 중앙까지의 간격보다 더 크며, 이는 코트핀치 (pinch) 로 부터 주변 미소돌출부를 보호하기 위해서이며, 코드제거시에 주변 미소돌출부 간격이 증가함을 방지하기 위해서이다.In this case, the width of the cord is equal to or smaller than the distance from the middle to the center between the central microprojections 127. However, the cord is larger than the center-to-center spacing between the peripheral microprojections 125 to protect the peripheral microprojections from the pinch, which increases the peripheral microprojection spacing upon removal of the cord. To prevent this.

다르게 말하자면, 코드의 폭은 주변 미소돌출부 간격과 비슷하고, 미소돌출부의 변형이 필요없다.In other words, the width of the cord is similar to the peripheral microprojection spacing and does not require modification of the microprojections.

코팅층 (120) 에 있어서, 이는 코팅정 (119) 과 유사한 기능을 수행하며, 제 1 전극 (111A) 의 내측과 면하는 전극 (111B) 의 측부상에 증착된다. 바람직한 실시예에서, 코팅층 (120) 은 미소돌출부를 포함하지 않는다. 프리유닛 (10) 의 또다른 실시예에서, 코팅층 (119, 120)들은 유사하게 구성되며, 미소돌출부층을 포함한다.In the coating layer 120, it performs a function similar to the coating tablet 119, and is deposited on the side of the electrode 111B facing the inner side of the first electrode 111A. In a preferred embodiment, the coating layer 120 does not include microprojections. In another embodiment of the preunit 10, the coating layers 119, 120 are similarly constructed and comprise a microprojection layer.

개스킷 (121, 123) 의 제작 방법을 후술하겠다. 개스킷 (121, 123) 들은 일반적으로 동일하며, 각각은 표시되어 (근접 및 중접가능) 배열되어 있다. 요약하면, 개스킷 (121) 은 더 상세히 설명될 것이다.The manufacturing method of the gaskets 121 and 123 will be described later. The gaskets 121, 123 are generally the same, each arranged in a marked (adjacent and foldable) manner. In summary, the gasket 121 will be described in more detail.

개스킷 (121) 은 고체의 주변구역 (143) 과 동공의 중앙구역 (144) 을 포함한다.Gasket 121 includes a solid peripheral zone 143 and a pupil central zone 144.

바람직한 실시예에서, 코드 (117A) 또는 그 일부분은 개스킷 (121 과 123) 사이에 놓여있고, 개스킷의 동공구역 (144) 을 가로길러 연장되고, 주변구역 (143) 외부로 돌출하여있다. 다른 실시예에서, 코드는 개스킷의 전체폭을 가로질러 연장하지 않으며, 코드의 단지 일부분은 개스킷사이에 포개어져 있으며 개스킷의 일측부 가장자리 양쪽을 지나서 연장한다.In a preferred embodiment, the cord 117A or a portion thereof lies between the gaskets 121 and 123, extends across the pupil area 144 of the gasket and protrudes out of the peripheral area 143. In another embodiment, the cord does not extend across the full width of the gasket, with only a portion of the cord nested between the gaskets and extending both sides of one side edge of the gasket.

제 1 도에서, 다음으로 근접되어 있는 셀 (112) 을 간략히 설명하겠다. 일반적으로 셀 (112) 은 디자인과 구조에 있어서 셀 (114)과 유사하다. 셀은 그의 제 1 전극으로서 바이폴라 전극 (111B) 을 포함하고, 그리고 제 2 바이폴라 전극 (111C) 을 포함한다. 일반적으로 전극 (111B) 과 전극 (111C) 은 동일하며, 서로 표시되어 공간적으로 떨어져 있다.In FIG. 1, the next closest cell 112 will be briefly described. In general, cell 112 is similar to cell 114 in design and structure. The cell includes a bipolar electrode 111B as its first electrode and a second bipolar electrode 111C. In general, the electrode 111B and the electrode 111C are the same, and are displayed to be spaced apart from each other.

코팅칭 (119) 과 동일한 다공성 코팅칭 (131) 은 전극 (111C) 과 면하는 지지부 재료 (118) 의 표면상에 증착된다. 코팅칭 (120) 과 유사한 코팅층 (133) 은 지지부 재료 또는 구조부 (140) 상에 증착되고, 이는 전극 (111C) 의 일부를 형성한다.The same porous coating 131 as coating 119 is deposited on the surface of the support material 118 facing the electrode 111C. A coating layer 133 similar to the coating 120 is deposited on the support material or structure 140, which forms part of the electrode 111C.

셀 (112) 은 셀 (114) 의 개스킷 (121, 123) 과 서로에 대하여 동일한 두개의 개스킷 (135, 137) 을 더 포함한다. 코드 (117B) 는 개스킷 (135, 137) 사이에 필포트 (142) 를 형성한다.Cell 112 further includes two gaskets 135, 137 that are identical to each other with the gaskets 121, 123 of cell 114. Cord 117B forms a fill port 142 between gaskets 135 and 137.

셀 (100) 은 실질적으로 셀 (114) 과 유사하며, 제 1 바이폴라전극(111Y), 제 2 전극 (111Z), 두개의 개스킷 (157, 159), 코드 (117C), 탭(160), 및 포트 (162) 를 포함한다. 제 3 도에서는 내부전극 (111Y) 이 무도시되어있다.Cell 100 is substantially similar to cell 114 and includes a first bipolar electrode 111Y, a second electrode 111Z, two gaskets 157 and 159, a cord 117C, a tab 160, and Port 162. In FIG. 3, the internal electrode 111Y is not shown.

제 6 도에서는 장치 (1OA) 와 동일한 기능을 일반적으로 갖는 대표적인 용량성 회로 (200) 의 도면을 나타내었다. 회로 (200) 는 두개의 커패시터 (C1, C2) 인 셀 (114) 과, 두개의 커패시터인 셀 (112) 과, 두개의 커패시터 (C5, C6) 인 셀 (110) 을 설명한다. 그 결과, 일반적으로 장치 (10) 는 직렬로 연결된 복수개의 커패시터와 동일하다.6 shows a diagram of a representative capacitive circuit 200 generally having the same function as the apparatus 10A. The circuit 200 describes a cell 114 that is two capacitors C1, C2, a cell 112 that is two capacitors, and a cell 110 that is two capacitors C5, C6. As a result, the device 10 is generally the same as a plurality of capacitors connected in series.

셀 (114) 내의 이온도전성 매질 (무도시) 과 결합되어 있는 전기 도전성 코팅부 (119) 는 커패시터 (C1) 를 형성한다. 이온 도전성 매질과 코팅부 (120) 는 커패시터 (C2) 를 형성한다. 셀 (112) 내의 이온 도전성 매질과 코팅부 (131) 는 커패시터 (C3) 를 형성한다. 셀 (112) 내의 이온 도전성 매질과 코팅부 (133) 는 커패시터 (C4) 를 형성한다. 비슷하게, 셀 (110) 은 커패시터 (C5, C6) 로 대표된다.An electrically conductive coating 119 coupled with an ion conductive medium (not shown) in the cell 114 forms the capacitor C1. The ion conductive medium and coating 120 form a capacitor C2. The ion conductive medium and the coating 131 in the cell 112 form a capacitor C3. The ion conductive medium and the coating 133 in the cell 112 form a capacitor C4. Similarly, cell 110 is represented by capacitors C5 and C6.

본 발명은 중요한 양태는 에너지 저장 장치의 바이폴라 형태이다. 두개의 백투백 (back - to - back) 커패시터 (C2 와 C3 등) 형성하기 위한 전극 (111B) 처럼, 단일 전극의 사용은 바이폴라 전극 (B) 으로 귀착된다.An important aspect of the invention is the bipolar form of an energy storage device. Like electrode 111B for forming two back-to-back capacitors (such as C2 and C3), the use of a single electrode results in a bipolar electrode (B).

이론에 의하여 제한되지 않는한, 용량성 에너지 저장 장치의 동작설명은, 분자 레벨에서, 전기 이중층의 거대한 값을 이해하는데 도움이 된다. 요약하면, 제14도를 설명하기 의하여, 제3도는 참고로 이용될 수 있으며, 여기서 동일 번호가 사용되었다 (그리고, 다공성 재료는 혼합된 금속 산화물이다.)Unless limited by theory, the description of the operation of the capacitive energy storage device helps to understand the enormous value of the electrical double layer at the molecular level. In summary, by explaining FIG. 14, FIG. 3 can be used for reference, where the same number is used (and the porous material is a mixed metal oxide).

제 14 도는 전기 도전성 코팅층 (120, 131, 133, 133B) 과 지지부(118 & 148A) 의 확대된 가장자리를 나타내는 구조 단면도이다.14 is a structural sectional view showing enlarged edges of the electrically conductive coating layers 120, 131, 133, and 133B and the supports 118 & 148A.

중앙 지지부 (188) 는 금속으로 설명되었지만, 전기 도전성을 지닌 다른 재료도 가능하며, 코팅부용 지지부를 제공한다. 대면적을 갖는 코팅부는 에너지 저장용의 구조 및 구성을 제공한다. 제 14 도에서 층 (120) 은 대면적으로 이루어지는 미소구멍, 중앙구멍, 및 많은 틈이 있는 불연속면을 가진다.Although the central support 188 has been described as metal, other materials with electrical conductivity are possible and provide support for the coating. Coatings having large areas provide structures and configurations for energy storage. In FIG. 14, the layer 120 has a large area, a microhole, a central hole, and a large gap discontinuous surface.

따라서, 다공성 코팅부 (120, 131) 는 지지부 (118) 상에 코팅되어 바이폴라 전극 (111B) 을 형성하고, 코팅부 (133, 133B) 는 지지부 (148A) 상에 코팅되어 바이폴라전극 (111C) 을 형성한다. 프리유닛 (10) 이 조립된 후에, 풀탭 (pull tab) 이 제거되어 필 포트를 형성하고, 프리유닛 (10) 은 전해질 (190) 로 충전되고, 필포트 (117D) 는 본합되어 장치 (1OA) 를 형성한다.Accordingly, the porous coatings 120 and 131 are coated on the support 118 to form the bipolar electrode 111B, and the coatings 133 and 133B are coated on the support 148A to form the bipolar electrode 111C. Form. After the preunit 10 is assembled, the pull tab is removed to form a fill port, the preunit 10 is filled with the electrolyte 190, and the fill port 117D is united so that the apparatus 10A To form.

장치 (1OA) 는 전기적으로 충전되어 다음과 같은 결과를 동시에 도출시킨다.The device 10A is electrically charged to produce the following results simultaneously.

코팅부 (120) 는 네거티브로 충전된다. 따라서 전기 전도성 지지부 (118) 는 전자를 전도시킨다. 따라서 다공성 코팅 (131) 는 포지티브로 충전된다. 따라서 이온 도전성 전해질은 이온을 전달한다. 전기적 이중층은 회로 (200) 의 각 용량을 형성하는 전극 - 전해질 계면에서 형성된다. 따라서, 코팅부 (133) 표면은 네거티브로 충전되고, 코팅부 (133B) 표면은 포지티브로 충전된다. 다공성의 대면적 산화물은 전극의 유효 면적을 매우 넓게 하기 때문에, 이에 대응하는 장치의 전기적 저장 용량은 급격히 증가한다.The coating 120 is negatively filled. Thus, the electrically conductive support 118 conducts electrons. Thus the porous coating 131 is positively filled. Thus, the ion conductive electrolyte transfers ions. An electrical double layer is formed at the electrode-electrolyte interface that forms each capacitance of the circuit 200. Therefore, the surface of the coating portion 133 is negatively filled, and the surface of the coating portion 133B is positively filled. Since porous large area oxides make the effective area of the electrode very wide, the electrical storage capacity of the corresponding device increases dramatically.

제 1 도 내지 5 도에서, 에너지 저장장치 (1OA) 인 드라이 프리유닛 (10) 을 만들기 의해 바람직한 설명을 나열하였다.In Figures 1 to 5, the preferred description is listed by making a dry preunit 10 which is an energy storage device 10A.

(A) 지지부 재료준비(A) Support material preparation

여러가지의 종래 피콜링 (pickling) 및 클리닝 과정에 의하여 지지부 재료는 선택적으로 에칭되거나 세척된다.The support material is selectively etched or cleaned by various conventional pickling and cleaning procedures.

소정 실시예에서, 금속면이 에칭되지 않으면 이는 너무 매끄럽다. 상기 매끄러운 면은 때때로 다공성 코팅부의 부적절한 부착을 초래한다. 상기 에칭은 적당히 거친면을 형성한다.In certain embodiments it is too smooth if the metal surface is not etched. The smooth side sometimes results in improper attachment of the porous coating. The etching forms a moderately rough surface.

1. 엣 (wet) 에칭 - 바람직한 절차 과정은 황산 염산, 플루오르화 수소산, 질산, 과염소산 또는 그 조합물과 같은 수용성 무기 강산과 금속 지지부를 접촉 시키는 것이다. 일반적으로, 에칭은 온도 50℃ 내지 95℃ (바람직하게는 75℃) 에서 0.1 내지 5 시간 (바람직하게는 0.5 시간)동안 수행되어 물로 세척한다. 상온에서의 산 에칭이 가능하다. 알카리 에칭 또는 수산 에칭이 사용될수도 있다.1. Wet etching—The preferred procedure is to contact the metal support with a water-soluble inorganic strong acid such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, perchloric acid or a combination thereof. In general, the etching is carried out at a temperature of 50 ° C. to 95 ° C. (preferably 75 ° C.) for 0.1 to 5 hours (preferably 0.5 hour) and washed with water. Acid etching at room temperature is possible. Alkaline etching or hydroxyl etching may be used.

2. 드라이 에칭 - 스퍼터링, 플라즈마 처리, 및/또는 이온 밀링에 의하여 거칠게 처리된 지지부 표면이 얻어진다. 바람직한 절차는 13.5 Mhz 에서 1KeV 에너지로 0.001 에서 1 토르 (torr) 사이에서 Ar RF 스퍼터 에칭된다. 일반적으로, 1 ∼ 60 분동안 0.1 ∼ 10 W/㎠ 의 전력 밀도가 사용되어 표면을 클리닝하고 거칠게 처리한다. 또 다른 절차는 1 ∼ 60 분동안 0.1 ∼ 30 토르부근에서 산소, 테트라플루오로메탄, 및 / 또는 설퍼헥사플루오라이드와 같은 반응성 가스로서 지지부를 플라즈미 에칭하는 것이다.2. Dry etching-roughened support surfaces are obtained by sputtering, plasma treatment, and / or ion milling. A preferred procedure is an Ar RF sputter etch between 0.001 and 1 torr with 1 KeV energy at 13.5 Mhz. Generally, a power density of 0.1 to 10 W / cm 2 is used for 1 to 60 minutes to clean and roughen the surface. Another procedure is to plasmid etch the support with a reactive gas such as oxygen, tetrafluoromethane, and / or sulfur hexafluoride in the vicinity of 0.1-30 Torr for 1-60 minutes.

3. 전기화학적 에칭 - 염화물 또는 플루오르화물 용액에서 전기화학적 산화 처리되어 거친 표면이 얻어진다.3. Electrochemical Etching—An electrochemical oxidation treatment in chloride or fluoride solution yields a rough surface.

(B) 지지부 재료의 코팅(B) coating of support material

코팅부 (즉, 산화물) 는 다공성이고 미세 구멍으로 이루어진다. (직경<17Å) 폭이 0.1-1μm인 큰 크랙(crack)이 코팅부만큼의 두께로 돌출되어 표면상에 존재한다. 그러나, 상기 미세 구멍으로부터 표면적보다 99% 큰 면적이 만들어진다. 상기 미세구멍의 평균직경은 약 6 ∼ 12Å 이다.The coating (ie oxide) is porous and consists of micropores. A large crack (diameter <17 mm) in width of 0.1-1 mu m protrudes to the thickness of the coating portion and exists on the surface. However, an area of 99% larger than the surface area is made from the micropores. The average diameter of the micropores is about 6-12 mm 3.

다양한 후처리후에, 상기 구멍 구조를 변화시켜 평균 구멍 사이즈를 증가시킬 수 있다. 예를들면, 스팀 후처리는 이중 형태의 구멍분포를 형성시킨다. 미세구멍이의에, 직경이 약 35Å 인 미세구멍 (직경 < 17 ∼ 1000Å) 의 협소한 분포가 형성된다. 상기 처리된 적극 코팅부는 미세구멍 구조로부터 결과되는 85 ∼ 95%의 면적을 가진다.After various post treatments, the hole structure can be varied to increase the average hole size. For example, steam aftertreatment produces a dual pore distribution. In the micropores, a narrow distribution of micropores having a diameter of about 35 mm 3 (diameter <17 to 1000 mm 3) is formed. The treated active coating has an area of 85-95% resulting from the micropore structure.

다른 전극구성 방법으로서, 상기 구멍 사이즈분포는 변화될 수 있다. 코팅부의 유효 대면적은 모노리드(monolith)로서 전극의 주사 면적보다 1000, 10, 000, 100, 000 배 더 넓다. 구멍 사이즈, 분포, 및 면적은 피롤리시스 (pyrolysis) 의 온도 및/또는 고온 물처리로서 제어된다. 또한, 코팅용액내의 다른 유기구조나 교질 입자를 만들기 위한 표면활성제의 사용은 미세구멍 표면의 5 ∼ 10% 만으로 대략 100 ∼ 200Å 정도가지 평균 구멍 사이즈를 증가시킨다.As another electrode construction method, the pore size distribution can be varied. The effective large area of the coating is monolith, which is 1000, 10, 000, 100, 000 times wider than the scanning area of the electrode. Pore size, distribution, and area are controlled as the temperature and / or hot water treatment of pyrolysis. In addition, the use of surfactants to make other organic structures or colloidal particles in the coating solution increases the average pore size by approximately 100 to 200 mm 3 with only 5-10% of the surface of the micropore.

제13도에서, 전극 (111A) 은 지지부 재료 (116) 의 하나이상의 표면상에 형성된 다공성 및 도전성 코팅층 (119) 을 포함한다. 지지부 재료 (116) 는 전기 도전성이며, 코팅층 (119) 을 지지함만큼 충분히 견고하며, 장치 (10) 에 층분한 구조직 견고성을 유지시킨다.In FIG. 13, electrode 111A includes a porous and conductive coating layer 119 formed on one or more surfaces of support material 116. The support material 116 is electrically conductive, strong enough to support the coating layer 119, and maintains the structural rigidity layered on the device 10.

본 발명의 한목적은 장치(10)의 에너지 밀도와 전력 밀도를 최적화시키는 것이다. 상기 목적은 지지부 재료 (116) 의 두께를 줄임으로서 가능하며, 또한 코팅층 (119) 의 표면적을 최대화함으로 가능하다. 장치 (10) 의 전력 밀도는 낮은 저함을 유지함으로서 더욱 최적화월 수 있다.One object of the present invention is to optimize the energy density and power density of the device 10. This object is possible by reducing the thickness of the support material 116 and also by maximizing the surface area of the coating layer 119. The power density of the device 10 can be further optimized by maintaining a low bottom.

코팅층 (119) 의 표면적은 당 기술에 공지된 BET 방법에 의하여 결성된다. 코팅층 (119) 의 표면적 최적화를 나타내는 표면 증대는 다음의 방성식으로 결정된다.The surface area of the coating layer 119 is formed by the BET method known in the art. The surface enhancement showing the surface area optimization of the coating layer 119 is determined by the following equation.

표면증대 = (BET 표면적 / 주사 표면적)Surface increase = (BET surface area / scanning surface area)

본 발명에 있어서, 표면 증대치는 10,000 에서 100,000 정도로 클 수 있다.In the present invention, the surface enhancement may be as large as 10,000 to 100,000.

코팅칭 (119) 은 다공성이며, 그 다공도는 약 5% 에서 95% 사이의 범위에 있다. 효율적인 에너지 저장을 위한 예시적 다공도 위는 20%에서 25%내이다.Coating 119 is porous and its porosity is in the range of about 5% to 95%. Exemplary porosity above for efficient energy storage is within 20% to 25%.

종래의 이중층 커패시터에 있어서, 장치의 주된 저항은 탄소코팅층 때문이다. 본 발명에서, 장치 저항의 대부분은 전해질 때문이며, 이는 다공성의 도전성 코팅층보다 더 큰 저항을 가진다.In a conventional double layer capacitor, the main resistance of the device is due to the carbon coating layer. In the present invention, most of the device resistance is due to the electrolyte, which has a greater resistance than the porous conductive coating layer.

프리유닛 장치 (10) 가 전해질로 재워지면, 충전 준비가 끝나고 장치 (1OA) 가 형성되는 것이다. 전해질로서의 주요 기준은 이온 도전성이며 바이폴라 특성을 가지느냐이다. 전극 및 전해질 사이의 경계부또는 계면 영역은 이중층으로 표시되며, 이 영역내의 전해 배열을 기술하는데 사용된다. 이중층 이론의 더 상세한 설명은 " Modern Electrochemistry " (Bockris 의 volume 2, 6판, 7장 (1977)) 에 있다.When the preunit apparatus 10 is filled with the electrolyte, the preparation for filling is completed and the apparatus 10A is formed. The main criterion as an electrolyte is whether it is ion conductive and bipolar. The interface or interface region between the electrode and the electrolyte is represented by a bilayer and is used to describe the electrolytic arrangement within this region. A more detailed explanation of the bilayer theory is given in "Modern Electrochemistry" (Bockris volume 2, 6th edition, chapter 7 (1977)).

코팅층의 표면적은 장치 (1OA) 의 용량에 영향을 미친다. 예를 들면, 표면증대 요인 (factor) 는 1,000 에서 20,000 사이이며, 이중층 용량 및 밀도는 계면의 포면적 (즉, BET 표면적) 의 대략 10 내지 500 μF / ㎠ 사이에 있으면, 표면 증대 용량 밀도는 약 0.1 내지 1O F/㎠ 이다.The surface area of the coating layer affects the capacity of the device 10A. For example, if the surface enhancement factor is between 1,000 and 20,000, and the bilayer capacity and density are between approximately 10 to 500 μF / cm 2 of the interface area (ie, BET surface area) of the interface, the surface enhancement capacity density is about 0.1 to 10 F / cm 2.

이중층 이론이 설명되었지만, 부분 주입 모델같은 다른 이론 또는 모델도 사용될 수 있음을 이해할 것이다.Although the bilayer theory has been described, it will be appreciated that other theories or models, such as the partial injection model, may also be used.

대면적 (다공성) 의 전기 도전성 코팅재료가 지지부 재료상에 도포된다.A large area (porous) electrically conductive coating material is applied on the support material.

1. 용해방법 - 다공성 코팅 재료는 용액내의 반응성 선구물질 또는 솔 - 젤 혼합물로 부터 비롯된다.1. Dissolution Method-Porous coating material is derived from reactive precursors or sol-gel mixtures in solution.

상기 선구물질 혼합물의 다양한 적용 방법이 가능하지만, 다음사항에 제한받지 않는다. 경화, 가수분해 및/또는 열분해 과정이 수행되어 지지부상에 코팅부를 형성한다. 금속염의 열분해는 용광로 및/또는 적외선 소스에 의하여 제어된 분위기 (질소, 산소, 물, 및/또는 다른 불활성 및 산화성 가스) 에서 수행된다.Various methods of application of the precursor mixture are possible, but are not limited to the following. Curing, hydrolysis and / or pyrolysis processes are performed to form a coating on the support. Pyrolysis of metal salts is carried out in an atmosphere (nitrogen, oxygen, water, and / or other inert and oxidizing gases) controlled by a furnace and / or an infrared source.

(a) 딥 (Dip) 코팅 - 전극 또는 지지부는 용액 또는 솔 - 젤내에 딥되고, 지지부는 선구물질로 코팅되고, 실질적으로 열분해와 다른 방법에 의하여 경화된다. 선택적으로 상기 방법을 반복하여 층두께를 증가시킬 수 있다. 바람직한 처리 절차는 금속 염화물/알콜 용액내에 지지부 금속을 딥한후에 5 ∼ 100%의 산소 분위기에서 5 ∼ 20 분 동안 200 내지 500℃ 사이에서 열분해된다.(a) Dip Coating—The electrode or support is dip into solution or sol-gel, the support is coated with a precursor, and is substantially cured by pyrolysis and other methods. Optionally, the method can be repeated to increase the layer thickness. A preferred treatment procedure is to thermally decompose between 200 and 500 ° C. for 5-20 minutes in an oxygen atmosphere of 5-100% after the support metal is dip into the metal chloride / alcohol solution.

상기 과정은 코팅부에 소정 질량이 얻어질 때까지 반복된다. 최종 열분해 처리는 1 ∼ 10 시간동안 250 ∼ 450℃ 에서 행해진다. 종래에는 1 ∼ 30 mg/㎠ 의 코팅부가 지지부상에 증착되어, 용량 밀도는 1 ∼ 10 F/㎠ 정도이다. 다른 절차과정은 루테늄, 실리콘, 티타늄, 및/또는 다른 금속 산화물로서 솔 - 젤 용액을 발생시키고, 상기와 같이 지지부를 코링하는 것이다. pH, 물 농도, 솔벤트, 및/또는 수산과같은 첨가제, 포머마이드 (formamide), 및/또는 표면 활성제를 조절함으로서, 코팅부의 방전 주파수 특성은 조정될 수 있다.The process is repeated until a certain mass is obtained in the coating. The final pyrolysis treatment is carried out at 250 to 450 ° C. for 1 to 10 hours. Conventionally, the coating part of 1-30 mg / cm <2> is deposited on a support part, and a capacity density is about 1-10 F / cm <2>. Another procedure is to generate a sol-gel solution as ruthenium, silicon, titanium, and / or other metal oxides and to corrode the support as above. By adjusting the pH, water concentration, solvent, and / or additives such as hydroxyl, formamide, and / or surface active agent, the discharge frequency characteristics of the coating can be adjusted.

열분해 단계 동안에 높은 상대 습도가 유지되어 낮은 온도에서 시발 재료가 산화물로 변화되고, 습도의 조절이 없는 경우에는 약 300℃에서 열분해 처리된다. 그러나, 부가적인 절차는 열분해하는 동안 350℃ 이하의 온도에서 상대습도는 50% 이상 유지하는 것이다.High relative humidity is maintained during the pyrolysis step to change the starting material to oxide at low temperatures, and pyrolysis treatment at about 300 ° C. in the absence of control of humidity. However, an additional procedure is to maintain at least 50% relative humidity at temperatures below 350 ° C. during pyrolysis.

얇은 (즉, 1 mil) 지지부 구조를 딥 코딩하기 의한 바람직한 방법은 와이어 프레임 구조 (300) 를 사용하여 인장하에서 지지부 재료 (118)을 유지시키는 것이다. (제15도, 15a도)A preferred method by deep coding a thin (ie 1 mil) support structure is to use the wire frame structure 300 to hold the support material 118 under tension. (Figure 15, 15a)

상기 와이어 프레림 구조 (300) 는 지지부 재료 (118) 의 폭보다 길이가 더 큰 두개 이상의 와이어 (301, 301A) 를 포함한다. 각각의 와이어 (301, 301A) 는 두개의 코일 (302, 303) 을 형성하기 위 하여 각 단부에서 대략 코일은 감싸여 있으며, 그 코일의 단부는 와이어 평면 1cm 위의 주변에 있다. 코일 (302, 303) 은 지지부 재료내에서 홀 (304, 305) 을 통하여 설치되어 있다. 상기 홀 (304, 305) 은 지지부 재료의 인접 측부상의 두개의 코너에 위치한다.The wire framing structure 300 includes two or more wires 301, 301A that are greater in length than the width of the support material 118. Each wire 301, 301A is roughly coiled at each end to form two coils 302, 303, the end of which is about 1 cm above the wire plane. Coils 302 and 303 are provided through holes 304 and 305 in the support material. The holes 304, 305 are located at two corners on adjacent sides of the support material.

두개의 부가 와이어 (301B, 301C) 는 부가 지지부를 제공하기 위하여, 지지부 재료의 나머지 측부상에 사용될 수 있다.Two additional wires 301B, 301C may be used on the remaining side of the support material to provide additional support.

(b) 스프레이 코팅 - 코팅 용액은 스프래이 방법에 의하여 지지부에 처리되고, 두께를 증가시키기 위하여 경화되고 선택적으로 상기 방법을 반복시킨다. 바람직한 절차는 질소, 산소, 및/또는 다른 반응성 및 불활성가스로 구성된 캐리어 가스를 0.5 ∼ 5 ml/ min의 유속으로 초음파 또는 다른 스프레이 노즐로서 0 ∼ 150℃의 온도에서 코팅용액을 기판에 처리하는 것이다. 상기 코팅 특성은 산소 및 다른 활성가스의 분압에 의하여 제어할 수 있다.(b) Spray Coating—The coating solution is treated on the support by a spray method, cured to increase thickness and optionally repeating the method. A preferred procedure is to treat the substrate with a coating solution at a temperature of 0 to 150 ° C. as an ultrasonic or other spray nozzle with a carrier gas consisting of nitrogen, oxygen, and / or other reactive and inert gases at a flow rate of 0.5 to 5 ml / min. . The coating properties can be controlled by the partial pressure of oxygen and other active gases.

(c) 롤 (Roll) 코팅-롤 코팅 방법에 의하여 선구물질 코팅이 처리되고, 경화되고 선택적으로 반북되어 두께를 증가시킨다. 위에서 기술된 딥코팅 용으로도 사용할 수 있다.(c) Roll coating—The precursor coating is treated by the roll coating method, cured and optionally countered to increase thickness. It can also be used for the dip coating described above.

(d) 스핀 코팅 - 스핀 코팅 방법은 선구 물질 코팅 처리에 사용되는 종래 기술이며, 선택적으로 반복된다.(d) Spin Coating-The spin coating method is a conventional technique used for the precursor coating process and is optionally repeated.

(e) 닥터 블래딩 (Doctor Blading) - 닥터 블래딩 방법은 선구물질 코팅 처리에 사용되며, 선택적으로 반복된다.(e) Doctor Blading-The Doctor Blading method is used for the precursor coating process and is optionally repeated.

2. 전기영동 증착 (Electrophoretic Deposition) - 다공성 코팅 또는 선구물질 코팅은 전기영동 증착 기술에 의하여 지지부에 처리되며, 선택적으로 반복된다.2. Electrophoretic Deposition—Porous or precursor coatings are applied to the support by electrophoretic deposition techniques and are optionally repeated.

3. 화학적 증기 증착 - 다공성 코팅 또는 선구물질 코팅은 당기술분야에 공지된 화합적 증기증착 기술에 의하여 처리된다.3. Chemical Vapor Deposition-Porous coatings or precursor coatings are handled by compatible vapor deposition techniques known in the art.

(C) 전극 전처리 (Electrode Pretreatment)(C) Electrode Pretreatment

많은 전처리 (조건) 또는 그 조합은 코팅부의 전기적 특성 (즉, 전기화학적 비활성, 전도성, 성능 특성등)을 개선시키는데 유용함이 알려져 있다. 상기 처리는 다음과 같은 것을 포함한다.Many pretreatments (conditions) or combinations thereof are known to be useful for improving the electrical properties of a coating (ie, electrochemical inertness, conductivity, performance properties, etc.). The processing includes the following.

1. 스팀 (steam) - 대기에서 제어된 고온의 물 또는 스팀 처리는 누설 전류를 감소시키는데 사용될 수 있다. 절차방법은 자율 압력하에서 1 ∼ 6 시간 사이에서 150 ∼ 325℃ 사이의 온도로 밀폐된 용기내에서 상기 코팅된 전극을 물로 포화된 스팀과 접촉시키는 것이다.Steam-controlled hot water or steam treatment in the atmosphere can be used to reduce leakage currents. The procedure is to contact the coated electrode with steam saturated with water in a closed vessel at a temperature between 150 and 325 ° C. for 1 to 6 hours under autonomous pressure.

2. 만응성 가스 - 상기 코팅된 전극은 가압 또는 감압하에서, 주변 온도와 300℃ 사이의 온도에서, 산소, 오존, 수소, 과산화물, 일산화탄소, 아산화질소, 이산화질소, 또는 산화 질소와같은 반응성 가스와 한번이상 접촉한다. 바람직한 절차은 0.1 ∼ 3 시간 동안 0.1 ∼ 2000 토르의 압력으로 상온내지 100℃ 의 온도에서 공기중에서 약 5 ∼ 20 중량 퍼센트사이에서 유동하는 오존율 상기 코팅된 전극과 접촉시키는 것이다.2. Corresponding gas—The coated electrode is subjected to a pressurized or reduced pressure once at a temperature between ambient and 300 ° C. with a reactive gas such as oxygen, ozone, hydrogen, peroxide, carbon monoxide, nitrous oxide, nitrogen dioxide, or nitrogen oxide. Contact over. A preferred procedure is to contact the coated electrode with an ozone rate flowing between about 5 to 20 weight percent in air at a temperature between room temperature and 100 ° C. at a pressure of 0.1 to 2000 Torr for 0.1 to 3 hours.

3. 초임계 유체 (Supercritical Fluid) - 상기 코팅된 전극은 탄소디옥사이드, 유기솔벤트, 및/또는 물과 같은 초입계 유체와 접촉한다. 바람직한 절차는 처음에 압력을 높이고 다음에 온도를 초임계 조건까지 높인후에, 0.1 ∼ 5 시간동안 초임계 물 또는 탄소 디옥사이드로 처리하는 것이다.3. Supercritical Fluid—The coated electrode is in contact with a supercritical fluid such as carbon dioxide, organic solvent, and / or water. A preferred procedure is to first increase the pressure, then raise the temperature to supercritical conditions, and then treat with supercritical water or carbon dioxide for 0.1-5 hours.

4. 전기화학적 (Electrochemical) - 상기 코팅된 전극은 황산 전해질내에 놓여지며, 산소가스를 방출 시키기에 충분한 애노드 전류와 그다음의 캐소드 전류와 접촉하게 된다. 한실시예에 있어서, 산소 가스를 방출하기 위하여, 상기 전극은 5분동안 0.5M의 황산에서 1O mA/㎠ 의 조건으로 접촉되어 있다. 다음에, 상기 전극은 캐소드 전류로 바뀌고, 개방 회로 전위는 0.5V - 0.75V 사이, 바람직하게는 0.5내지 0.6, 더욱 바람직하게는 약 0.5V(NHE에 대하여)로 되어 수소가스를 방출한다.4. Electrochemical-The coated electrode is placed in a sulfuric acid electrolyte and brought into contact with a sufficient anode current and the next cathode current to release oxygen gas. In one embodiment, the electrode is contacted under conditions of 10 mA / cm 2 in 0.5 M sulfuric acid for 5 minutes to release oxygen gas. The electrode then turns to cathode current and the open circuit potential is between 0.5V-0.75V, preferably between 0.5 and 0.6, more preferably about 0.5V (relative to NHE) to release hydrogen gas.

5. 반응성 액체 - 상기 코팅된 전극은, 0.1 ∼ 6 시간동안 상온에서 10O℃ 사이의 온도에서, 과산화수고, 오존, 술폭시화물, 과망간산포타슘, 과염소산 나트륨, 크롬 (VI) 계열 및/또는 그 조합물의 수용액과 같은 산화액체와 접촉한다. 바람직한 절차는 0.5 ∼ 2 시간동안 20 ∼ 50℃ 에서 오존의 수용액 10 ∼ 100 mg/l 를 사용하며, 다음에 물세척을 한다. 부가적인 절차는 상기 코팅된 전극을 크롬산염 또는 중크롬산염 용액내에서 처리하는 것이다.5. Reactive liquids-The coated electrode is made of torsion peroxide, ozone, sulfoxide, potassium permanganate, sodium perchlorate, chromium (VI) series and / or combinations thereof at temperatures between 100 ° C. and 100 ° C. for 0.1-6 hours Contact with an oxidizing liquid such as an aqueous solution of water. A preferred procedure uses 10-100 mg / l of an aqueous solution of ozone at 20-50 ° C. for 0.5-2 hours, followed by water washing. An additional procedure is to treat the coated electrode in a chromate or dichromate solution.

(D) 전극사이의 간격(D) spacing between electrodes

다양한 방법으로서, 전극간의 소성 간격과 전기적 절연성에 대한 것을 알수 있다. 상기 방법은 다음과 같은 것을 포함한다.As various methods, it is possible to know the firing spacing and electrical insulation between the electrodes. The method includes the following.

1. 미소돌출부 - 코팅부 (119, 120) 사이의 세퍼레이터 (l25, 127) 는 전극의 하나 이상의 측부의 표면상에 면적과 높이가 작은 매트리스형의 미소돌출부 (127, 127) 를 포함한다. 상기 미소돌출부는 써머세트 (thermoset), 열가소성 물질, 탄성 중합체, 세라믹, 또는 다른 전기적 절연 재료로 구성될 수 있다.1. Microprotrusions—Separators 1 25 and 127 between coatings 119 and 120 include mattress-like microprotrusions 127 and 127 of small area and height on the surface of one or more sides of the electrode. The microprojections may be composed of a thermoset, thermoplastic, elastomer, ceramic, or other electrically insulating material.

상기 미소돌출부에 적용되는 몇가지 방법이 나열되었지만, 이에 제한되지는 않는다.Some methods applied to the microprojections are listed, but are not limited thereto.

(a) 스크린 프린팅 - 미소돌출부는 종래의 스크린 프린팅에 의하여 전극 표면상에 있으며, 후술된 바와같이 스크린 프린팅은 " SCREN PRINTING" 이라는 표제로 되어있다. 다양한 탄성률계, 써머세트, 광경화 플라스틱, 및 열가소성 물질이 본 방법에 적용된다. 바람직한 절차는 산에 강한 에폭시 또는 VITON용액을 사용하는 것이다.(a) Screen printing—The microprojection is on the electrode surface by conventional screen printing, and screen printing is entitled “SCREN PRINTING” as described below. Various modulus, thermosets, photocured plastics, and thermoplastics are applied to the method. Preferred procedure is acid resistant epoxy or VITON Is to use a solution.

(b) 화학적 증기 증착 - 또한, 미소돌출부는 실리카, 티타니아 및/또는 다른 절연성 산화물 또는 재료를 마스크를 통하여 증착시킴으로써 전극 표면상에 놓여진다.(b) Chemical Vapor Deposition—The microprojections are also placed on the electrode surface by depositing silica, titania and / or other insulating oxides or materials through a mask.

(c) 포토리소그레피 - 또한 미소돌출부는 " PHOTOLITHOGRAPHIC PRODUCTION OF MICRPROTRUSIONS " 라는 표제로 되어있는 포토리소그래피 방법에 의하여 양산된다.(c) Photolithography-The microprojections are also produced by photolithographic methods entitled "PHOTOLITHOGRAPHIC PRODUCTION OF MICRPROTRUSIONS".

2. 물리적으로 얇은 세퍼레이터 시트 - 전극사이의 세퍼레이터는 얇으며, 실질적으로 유리와 같은 오픈 (open) 구조의 재료이다. 바람직한 재료는 Clifton, NJ 에 위치한 Whatman Paper Ltd 상의 O.OO1 ∼ 0.005 in (0.00254 에서 0.01270cm) 의 다공성 유리 시트이다.2. Physically thin separator sheet-The separator between the electrodes is a thin, substantially glassy open material. Preferred materials are O.OO1 to 0.005 in (0.00254 to 0.01270 cm) porous glass sheet on Whatman Paper Ltd, located in Clifton, NJ.

3. 세퍼레이터 구조 - 다공성 재료사이의 세퍼레이터는 NAFION, 폴리설폰, 또는 다양한 에어로 및 졸 - 젤과 같은 실질적으로 오픈구조 필름으로 얇게 주조되어 얻어진다.3. Separator structure-The separator between porous materials is NAFION Thin castings into substantially open structure films such as polysulfones, or various aero and sol-gels.

4. 에어 스페이스 (Air space) - 또한 전극 사이의 세퍼레이터는 비수용성 또는 수용성 전해질로 채워진 에어 스페이스이다.4. Air space-The separator between the electrodes is also an air space filled with a water-insoluble or water-soluble electrolyte.

(E) 개스킷팅 (Gasketing)(E) Gasketing

액티브한 전극표면의 가장자리에서, 개스킷 (121, 123, 135, 137, 157, 159) 용으로 사용된 재료는 전기적/화학적 환경내에서, 또한 처리 조건에서 안정한 유기 고분자를 포함한다. 예를들어, 적당한 고분자로는 폴리마이드, TEFZEL, 폴리엘틸렌 (고밀도 및 절밀도), 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리설폰, KRATON여타의 플루오르화된 또는 부분적으로 플루오르화된 고분자 또는 그 조합물이 있다.At the edge of the active electrode surface, the materials used for the gaskets 121, 123, 135, 137, 157, 159 contain organic polymers that are stable in the electrical / chemical environment and also in the processing conditions. For example, suitable polymers include polyamide, TEFZEL , Polyelylene (high density and high density), polypropylene, polyolefin, polysulfone, KRATON Other fluorinated or partially fluorinated polymers or combinations thereof.

(F) 필 포트용 코드 (Cord for Fill Port)(F) Cord for Fill Port

필포트 (예를들면 122, 142) 를 형성하기 위한 코드 (117A, 117B, 117C) 는 소정의 특수한 성질을 갖는 적당한 재료로 되어있는데, 이는 개스킷 재료와는 상이하며, 개스킷 재료보다 더 높은 용옹 온도를 가지며, 여기에서 기술된 가열 조건하에서는 개스킷이 부착되거나, 녹거나 흐르지 않는다. 일반적으로, 유리, 금속, 세라믹, 그리고 유기 고분자 또는 그 조합물이 사용된다.The cords 117A, 117B, 117C for forming fill ports (e.g. 122, 142) are of a suitable material with certain special properties, which are different from the gasket material and have a higher melting temperature than the gasket material. And the gasket does not adhere, melt or flow under the heating conditions described herein. Generally, glass, metal, ceramic, and organic polymers or combinations thereof are used.

(G) 스택킹 (Stacking)(G) Stacking

소정의 갯수의 셀이 형성되기 전에 밑판과 교대로 형성되는 개스킷 재료, 코드, 전극, 개스킷, 코드 전극으로 시작해서 제 2 밑판을 마지막으로 스택이 형성되며, 선택적으로 마지막에 스택의 외부 상부상에 개스킷 재료를 형성할 수 있다.A stack is formed, starting with a gasket material, cord, electrode, gasket, cord electrode, which alternately forms with the base plate before a predetermined number of cells are formed, and finally on the outer top of the stack. The gasket material can be formed.

(H) 어셈블링 (Assembilng) (가열 및 냉각)(H) Assembilng (heating and cooling)

스틱은 압력하에서 가열되어 개스킷 재료의 리플로우 (reflow) 를 초래하며, 전극 재료의 주변부는 스택내의 인접 전극에 부착, 봉합되며, 따라서 고립된 셀과 어셈블된 스택 유닛을 형성한다. 이는 비활성 분위기에서 행해진다.The stick is heated under pressure to cause reflow of the gasket material, the periphery of the electrode material being attached and sealed to adjacent electrodes in the stack, thus forming a stacked unit assembled with the isolated cell. This is done in an inert atmosphere.

(a) 라디오 주파수 유도가열 (Radio Frequency Induction) Heating (RFIH)) 은 스택을 가열하여 개스킷 재료의 리플로우를 초래한다.(a) Radio Frequency Induction Heating (RFIH) heats the stack causing reflow of gasket material.

(b) 복사가열 (Radiant Heating (RH)) 은 스택을 균일하게 가열하여 개스킷 재료의 리플로우를 초래한다. 바람직한 방법은 1 ∼ 20 분동안 0.5 ∼ 10 watt/㎠ 에서 1 ∼ 100 μm 북사선을 사용하는 것이다.(b) Radiant Heating (RH) heats the stack evenly, resulting in reflow of the gasket material. The preferred method is to use 1-100 μm north-rays at 0.5-10 watt / cm 2 for 1-20 minutes.

(c) 용광로내에서, 선택적으로 비활성 분위기내에서의 도전성 및/또는 대류성 가열은 스택을 가열시켜 개스킷 재료의 리플로우를 초래한다.(c) In the furnace, conductive and / or convective heating, optionally in an inert atmosphere, heats the stack resulting in reflow of the gasket material.

(I) 필 포트 형성(I) fill port formation

코드가 어셈블된 유닛으로부터 끌어 당겨져 제거되어 하나의 셀당 하나이상의 필 포트를 갖는 드라이 프리유닛을 형성한다.The cord is pulled away from the assembled unit to form a dry preunit with one or more fill ports per cell.

(J) 포스트 - 컨디션잉 (Post - Conditioning)(J) Post-Conditioning

1. 스택 또는 어셈블된 스택 또는 그 조합물의 반응성 가스 처리로서의 많은 포스트 - 컨디션잉은 전극과 그와 연관된 장치의 전체적 및 장기간의 전기적 특성을 개선시키는데 유용하다. 이것은 감압 또는 압력하에서, 상온과 개스킷 재료의 온도사이에서, 수소, 질소산화물, 일산화탄소, 암모니아, 및 다른 환원가스 또는 그 조합물로서 전단계 (H) 및 / 또는 후단계 (I) 처리함을 포함한다.1. Many post-conditioning as reactive gas treatments of stacks or assembled stacks or combinations thereof are useful for improving the overall and long term electrical properties of electrodes and their associated devices. This includes treating pre-step (H) and / or post-step (I) with hydrogen, nitrogen oxides, carbon monoxide, ammonia, and other reducing gases or combinations thereof under reduced pressure or pressure, between room temperature and the temperature of the gasket material. .

2. 일반적으로 행해진 제 2 포스트 - 컨디션잉은 단계 (F) 후에 전극의 개방회로 전위를 조절하고 비활성 분위기 (즉, Ar, N2) 에서 전극을 스택하는 것이다. 이것은 수소방출없이 캐소트 전류를 사용하여 행해진다.2. The second post-conditioning generally done is to adjust the open circuit potential of the electrode after step (F) and to stack the electrode in an inert atmosphere (ie Ar, N 2 ). This is done using a cathode current without hydrogen evolution.

(K) 드라이 프리유닛의 필링 (Filling)(K) Filling Dry Free Units

드라이 프리유닛은 이온 도전성의 수용성 또는 비수용성 전해질로 채워진다.The dry preunit is filled with an aqueous conductive or non-aqueous electrolyte of ion conductivity.

바람직한 전해질은 30% 의 황산 수용액으로 되어 높은 전도율을 가진다. 프로필렌 및 에틸렌 카보네이트를 기초로한 비수용성 전해질은 또한 1.2V/셀 전위보다 더 큰 전위를 얻는데 사용된다.Preferred electrolytes have 30% aqueous sulfuric acid solution and have high conductivity. Water-insoluble electrolytes based on propylene and ethylene carbonate are also used to obtain potentials greater than 1.2 V / cell potential.

액체 전해질은 드라이 프리유닛에 채워넣기 위한 바람직한 절차는 프리유닛을 체임버에 놓고, 체입버를 약 1 torr에서 1μtorr 사이, 바람직하게는 250 mtorr에서 1torr 이하의 압력으로 만들어 전해질을 넣고서, 필포트를 통하여 셀갭을 전해질로 채우는 것이다.The preferred procedure for filling the liquid electrolyte into the dry preunit is to place the preunit in the chamber, place the chamber at a pressure between about 1 torr and 1 μtorr, preferably at 250 mtorr and less than 1 torr, The cell gap is filled with electrolyte.

다시 표현하면, 프리유닛은 전해질내에서 진공상태로 놓여있으며, 따라서 셀갭내의 가스가 제거되고 전해질로 대체된다.In other words, the preunit is placed in a vacuum in the electrolyte, so that the gas in the cell gap is removed and replaced by the electrolyte.

또한, 비액상 전해질 (극, 고체 및 고분자) 이 사용될 수 있다.In addition, non-liquid electrolytes (poles, solids and polymers) can be used.

상기 경우에 있어서, 전극은 리플로우전에 전해질로 코팅되며, 필포트는 요구되지 않는다.In this case, the electrode is coated with electrolyte prior to reflow, and no fill port is required.

(L) 필포트의 봉합 (Sealing of Fill Port)(L) Sealing of Fill Port

필포트는 부가적인 고분자 필름이나 상이한 것을 개구부상에 리플로시켜 봉합되어 봉합된 장치를 형성한다. 이와같은 것은, 일반적으로, 펄포트 개구부상의 필름을 국지적으로 가열시키는 유도 가열기에 의하여 행해진다.Fillpots reflow additional polymer films or others onto the opening to seal and form a sealed device. This is generally done by an induction heater that locally heats the film on the pearl pot opening.

(M) 번 - 인 (Brun - In)(M) Burn-In

일반적으로 상기 장치는 약 4 mA/㎠의 충전 전류에서 0.1 V/셀단계로 상기 장치를 충전함으로서 완전 충전된다.Typically the device is fully charged by charging the device in 0.1 V / cell steps at a charge current of about 4 mA / cm 2.

(N) 테스팅(N) testing

종결방법 - 울트라커패시터 밑판에 전기적 연결을 위한 몇 가지 방법이 사용되어 있으며, 이를 후술하였다.Termination Methods-Several methods for electrical connection to the ultracapacitor bottom plate are used, which will be described later.

1. 밑판 탭 (160, 160A) - 밑판 (111A, 1112) 은 정상적인 개스킷 주변부를 지나서 연장되도록 절단된다. 상기의 연장은 와이어 또는 리본의 부착을 가능케한다. 일반적으로 상기 연장부는 스터브(stub)이고, 이로부터 모든 산화물 재료는 지지부 재료 아래까지 제거되며, 두께가 5 mil(0.0127cm)인 니켈 리본이 스터브에 스폿 용접된다.1. Bottom tabs 160, 160A-Bottom plates 111A, 1112 are cut to extend beyond the normal gasket periphery. This extension allows for attachment of the wire or ribbon. Typically the extension is a stub from which all oxide material is removed down to the support material and a 5 mil (0.0127 cm) thick nickel ribbon is spot welded to the stub.

2. 실버 에폭시 - 산화물 코팅부는 밑판의 노출면으로부터 제거되거나 상기 밑판은 단지 한 축부상에서 코팅된다. 정결한 니켈포일(foil) 리드 또는 구리판은 노출면과 전기적으로 연결되어 있으며, 이는 이들을 도전성 실버에폭시와 본딩시킴으로 가능하다. 선택적으로 산화물 코팅부를 형성한다.2. The silver epoxy-oxide coating is removed from the exposed side of the base plate or the base plate is coated on only one shaft. A clean nickel foil lead or copper plate is electrically connected to the exposed surface, which is possible by bonding them with conductive silver epoxy. Optionally forming an oxide coating.

3. 러그 (Lugs) - 나사가 있는 티타늄 너트는 코팅되기 전에 두꺼운 티타늄 밑판에 용접된다. 티타늄 너트의 전기적 연결은 스크류 부착에 의하여 이루어진다.3. Lugs-Titanium nuts with screws are welded to a thick titanium base plate before coating. The electrical connection of the titanium nuts is by screw attachment.

4. 프레스 접촉 (Press Contacts) - 장치 스택내에 어셈블되기전에, 밑판은 그 노출된 측부의 재료, 즉 티타늄은 역 스퍼터링되어 표면을 세척시키며, 기판이 과열되지 않도록 주의하여야 한다. 다음에 정결한 표면은 티타늄으로 스퍼터링되어 정결한 부착층과 금으로 된 층을 형성한다. 상기 금은 낮은접촉 저항면을 형성시키며, 이에 대한 전기적 접촉부는 프레싱 또는 와이어 본딩에 의하여 만들어질 수 있다.4. Press Contacts—Before assembling in the device stack, the base plate must be sputtered to clean the surface with the material on its exposed side, ie, titanium, and care must be taken not to overheat the substrate. The clean surface is then sputtered with titanium to form a clean adhesion layer and a gold layer. The gold forms a low contact resistance surface, the electrical contact to which can be made by pressing or wire bonding.

5. CVD 또는 다른 수단에 의하여 알루미늄, 금, 실버등과 같은 융화성 매질을 증착한다.5. Deposit compatible media such as aluminum, gold, silver, etc. by CVD or other means.

상기 장치의 저항은 1kHz에서 측정된다. 상기 장치의 용량은 전극 면적에 대하여 4mA/㎠ 정도의 충전률로 장치를 완전 충전시키는데 필요한 클롬을 측정하여 결성된다. 누설전류는 충전 30 분후에 완전 충전을 유지하는데 필요한 전류로서 측정한다.The resistance of the device is measured at 1 kHz. The capacity of the device is formed by measuring the chromium required to fully charge the device at a charge rate of about 4 mA / cm 2 relative to the electrode area. Leakage current is measured as the current required to maintain full charge 30 minutes after charging.

상기 장치는 소정의 적용예에 따라서 그 구조에 변형을 가할 수 있다. 장치의 전압, 셀전압, 전극면적, 및/또는 합리적 방식에 의한 코팅 두께를 조정함으로서, 장치를 원하는대로 만들며, 소정 조건이 구성된다.The device can modify the structure in accordance with certain applications. By adjusting the thickness of the device, the cell voltage, the electrode area, and / or the ratio of the coating in a rational manner, the device is made as desired and certain conditions are constructed.

전극용량 밀도 (단위가 F/㎠ 인 C') 는 전체적으로 1Oμm 인 코팅부에 대하여 대략 1F/㎠ 이다. 따라서, 큰 용량치를 얻기 위해서는 코팅부의 두께를 더 두껍게 한다. 장치용량 (C) 은 전극 용량밀도와 셀 (n) 갯수의 두배로 나눈 전극면적 (단위가 ㎠ 인 A) 을 급한 것이다. (방정식 1)The electrode capacitance density (C ′ in units of F / cm 2) is approximately 1 F / cm 2 for coatings of 100 μm overall. Therefore, in order to obtain a large capacity, the thickness of the coating portion is made thicker. The device capacitance C is an urgent electrode area (A having a unit of cm 2) divided by twice the electrode capacitance density and the number of cells (n). (Equation 1)

누설전류 (i") 는 전극면적에 비례하지만, 등가 직렬저항 (ESR) 은 전극면적에 반비례한다 (방정식 2). 일반적인 i" 의 값은 2OμA/㎠ 이하이다.The leakage current i "is proportional to the electrode area, but the equivalent series resistance ESR is inversely proportional to the electrode area (Equation 2). The general value of i" is not more than 20 A / cm 2.

장치내의 전체 셀 갯수 (n) 는 실전압 (V') 을 전체 장치전압 (V) 으로 나눈것과 같다 (방정식 3). 액상 전해질로서, 셀전압을 1.2V 까지 상승시켜 사용할 수 있다.The total number of cells (n) in the device is equal to the actual voltage (V ') divided by the total device voltage (V) (Equation 3). As the liquid electrolyte, it is possible to increase the cell voltage to 1.2V.

셀 갭 (h') 과 지지부 두께 (h") 에 기초한 장치높이 (h) 는 방정식 4 에서와 같이 단위는 cm 이며 셀 갯수와 전극용량 밀도로 부터 결정된다.The device height (h) based on the cell gap (h ') and the support thickness (h ") is in cm as in Equation 4 and is determined from the number of cells and the electrode capacitance density.

장치의 ESR 은 셀 겟수와 셀 갭 (h') 과 전해질의 저항율 (r) 을 곱하고 여기에 대략2를 곱하고 면적으로 나눈것이다 (방정식 5).The ESR of the device is the number of cell get times, the cell gap (h ') and the resistivity (r) of the electrolyte, multiplied by approximately 2 and divided by the area (Equation 5).

장치는 전압, 에너지, 및 저항 조건들을 고려하여 다양한 적용예를 충족시키도록 구성된다. 다음의 실시예들은 본 발명을 제한함을 의미하지 않는다.The device is configured to meet various applications in consideration of voltage, energy, and resistance conditions. The following examples are not meant to limit the invention.

전기 차량에의 적용에 있어서의 약 10O KJ 내지 3 MJ 장치가 사용된다. 고전압 (약 100 내지 1000V) 고 에너지 (1 - 5 F/㎠) 저장 장치는 전극 면적이 약 100 내지 10,000 ㎠ 이다.About 100 KJ to 3 MJ devices in applications to electric vehicles are used. High voltage (about 100 to 1000 V) high energy (1-5 F / cm 2) storage devices have an electrode area of about 100 to 10,000 cm 2.

전기적으로 가열된 축매 적용예 있어서의 자동차 시동시의 배출을 줄이기 위하여 약 10 내지 80 KJ의 장치가 사용된다. 상기 장치는 에너지가 1 - 5 F/㎠ 이고 전극 면적이 약 100 내지 100O ㎠ 이고 전암은 약 12 내지 50V로 구성된다. 선택적으로, 몇가지 장치의 병렬로 구성된 장치가 전기적 요건을 충족시키기 위하여 구성될 수 있다.A device of about 10 to 80 KJ is used to reduce emissions at vehicle start-up in electrically heated livestock applications. The device has an energy of 1-5 F / cm 2, an electrode area of about 100-10000 cm 2 and a precancer of about 12-50V. Optionally, a device configured in parallel with several devices can be configured to meet electrical requirements.

세동제거기 (defibrillator) 에 적용하기 위하여, 에너지가 1 - 3 F/㎠ 이고 전극 면적이 0.5 내지 1O㎠ 이며 전압이 약 200 ∼ 40OV 인 장치가 사용된다.For application to defibrillators, devices with energy of 1-3 F / cm 2, electrode area of 0.5 to 10 cm 2 and voltage of about 200 to 40 OV are used.

연속적인 전원에 적용하기 위하여, 다양한 직렬/병렬 장치 구조가 사용될 수 있다.Various serial / parallel device structures can be used to apply to a continuous power source.

제7도와 8도의 스크린 프린팅 방법(250)에 있어서, 상기 방법의 촛점은 코팅층 표면상에 미소돌출부 (125, 127) 를 직렬로 만드는 것이며, 이것은 커패시터 또는 배터리, 그리고 특히, 드라이 프리유닛 에너지 저장장치 (10) 와 같은 전기저장 장치에 있어서 공간 세퍼레이터로서 작용한다.In the screen printing method 250 of FIGS. 7 and 8, the focus of the method is to make the microprojections 125, 127 in series on the surface of the coating layer, which is a capacitor or a battery, and in particular a dry preunit energy storage device. In an electrical storage device such as (10), it acts as a space separator.

기판은 일반적으로 티타늄, 지르코늄, 또는 그 합금과 같은 얇은 금속으로 되어있다. 일반적으로, 종래의 커패시터 기술에서와 같이, 기판은 얇은 금속판의 형상으로 되어있다.The substrate is usually of a thin metal such as titanium, zirconium, or an alloy thereof. In general, as in conventional capacitor technology, the substrate is in the form of a thin metal plate.

기판의 한측부 또는 양측부상에는 다공성 탄소 화합물 또는 다공성 산화물 코팅으로 코팅되어 있다. 상기 단계는 종래 기술 방법에 의하여 이루어진다. 산화물 코팅부는 상기 장치의 전하저항 역활을 한다.On one or both sides of the substrate is coated with a porous carbon compound or a porous oxide coating. This step is accomplished by a prior art method. The oxide coating acts as the charge resistance of the device.

선택적으로, 전해질 커패시터 전극 (즉, 알루미늄 및 탄탈륨) 또는 배터리 전극 (즉, 납) 의 스택된 세트로 제조될 수 있다.Optionally, it may be made of a stacked set of electrolyte capacitor electrodes (ie aluminum and tantalum) or battery electrodes (ie lead).

전극 또는 인접한 코팅기판의 평평한 표면은 서로 접촉하지 않고 또한 균일한 간격으로 떨어져 있어야 한다. 에폭시 미소돌출부는 소정의 균일한 간격으로 이루어진다.The flat surfaces of the electrodes or adjacent coated substrates shall not be in contact with each other and shall be spaced at even intervals. The epoxy microprojections are made at predetermined uniform intervals.

샘플 홀딩 - 얇게 코팅된 평평한 기판은 안착되어야 하며, 따라서 기판의 평평한 표면상에 미소돌출부를 형성시키는 것은 정밀하고 정확해야 한다. 얇은 금속시트 (0.1 내지 5 mil (0.000254 내지 0.0127 cm), 특히 약 1 mil (0.00254 cm)) 에서의 전극홀더 (275) 는 특히 중요하다. 얇은 시트에 강한 진공상태가 미치면, 얇은 시트내에 종종 역방향의 딤플 (dimple) 이 형성되며, 이는 최종 장치의 물리적, 전기적 성질에 있어서 바람직하지 않는 변화를 야기시킨다.Sample Holding—Thin coated flat substrates must be seated, and thus forming microprojections on the flat surface of the substrate must be precise and accurate. Of particular importance is the electrode holder 275 at a thin metal sheet (0.1 to 5 mil (0.000254 to 0.0127 cm), especially about 1 mil (0.00254 cm)). When a strong vacuum is applied to a thin sheet, reverse dimples are often formed in the thin sheet, which causes undesirable changes in the physical and electrical properties of the final device.

전극 홀더 (275) 는 다공성 세라믹 홀더 (276) 를 포함하며, 이는 적정 또는 매우 강한 진공의 적용시에 딤플이 발생하지 않을 정도로 구멍 사이즈가 작기 때문에 유용하다. 세라믹 홀더 (276) 의 평평한 세라믹 표면은 전극 (111A) 의 표면과 밀점한 접촉율 하고 있으며, 이러한 경우에 금속을 변형시키거나 존재하는 코팅부를 파열시키지 말아야 한다. 다공성 세라믹을 사용한 진공은 25 수은 이상이다. 바람직하게는 상기 진공은 약 25 내지 30, 특히 26 내지 29 사이 이어야 한다.Electrode holder 275 includes a porous ceramic holder 276, which is useful because the pore size is small enough that no dimples will occur upon application of a moderate or very strong vacuum. The flat ceramic surface of the ceramic holder 276 is in intimate contact with the surface of the electrode 111A, and in this case it should not deform the metal or rupture the coating present. The vacuum using porous ceramics is at least 25 mercury. Preferably the vacuum should be between about 25 and 30, in particular between 26 and 29.

또한, 스크린 개구부를 통하여 에폭시의 돌출을 균일하게 하기 위하여, 세라믹 기판을 소정의 기계적 홀더의 표면과 수명이 되도록 해야한다. 상기의 수평이라는 의미는 홀더의 평평한 표면과 전기 저장용 코팅부의 표면은 약 ± 5 mil (0.0127 cm) 정도의 편차나 그 이하의 편차만큼 서로 엇갈려 있다는 것이다.In addition, in order to make the projection of the epoxy even through the screen opening, the ceramic substrate must be made to have the surface and lifetime of the predetermined mechanical holder. The horizontal means that the flat surface of the holder and the surface of the coating for electrical storage are staggered by a deviation of about ± 5 mils (0.0127 cm) or less.

또한, 전극홀더 (275) 는 금속 프레임 (277) 을 포함하며, 이 또한 가능한한 수평으로 되어야 하며, 따라서 균일한 사이즈의 돌출부가 전극의 한단부에서 타단부까지 형성된다.In addition, the electrode holder 275 includes a metal frame 277, which should also be as horizontal as possible, so that a protrusion of uniform size is formed from one end to the other end of the electrode.

전극홀더 (275) 는 Ceramicon Designs, Golden, Colorado 에서 나오는 많은 상용품중에서 구매할 수 있다. 또한, 샘플 홀더 (Z76) 는 상업적으로 가능한 금속, 합금 또는 샘플홀더 (276) 는 상업적으로 가능한 금속, 합금 또는 세라믹을 사용하여 제조될 수 있다.Electrode holders 275 are available from many commercial products from Ceramicon Designs, Golden, Colorado. In addition, the sample holder Z76 may be made of a commercially available metal, alloy or sample holder 276 using a commercially available metal, alloy or ceramic.

일반적으로, 가로 및 세로가 각각 5 in (12.7 cm), 7 in (17.78 cm) 로 코팅된 시트 전극이 형성된다.Generally, sheet electrodes are formed that are 5 in. (12.7 cm) and 7 in. (17.78 cm) coated horizontally and vertically, respectively.

금속 홀더 (277) 는 세개의 핀 (278, 279, 280) 과 같이 전략적으로 위치된 복수개의 핀을 가지며, 이는 복수개의 대응하는 홀 (281, 282, 283) 을 사용하여, 전극 (111A) 을 정렬시키고 위치시키는데 사용된다. 홀 (281, 282, 283) 은 일반적으로, 유용한 전극 표면을 보존하기 위하여, 전극 (111A) 의 주변 가장자리에 근접하여 있다. 또한, 비정결된 홀이 사용되며, 핀은 전극 가장자리를 정렬하기 위하여 사용된다.The metal holder 277 has a plurality of pins strategically located, such as three pins 278, 279, 280, which uses a plurality of corresponding holes 281, 282, 283 to connect the electrode 111A. Used to align and position. The holes 281, 282, 283 are generally proximate to the peripheral edge of the electrode 111A in order to preserve the useful electrode surface. In addition, unclean holes are used, and pins are used to align the electrode edges.

소정의 개방 패턴을 갖는 스텐실 (stencil) (무도시) 은 스트레치되어있고 종래의 스크린 프린트 프레임 (무도시) 내에 안착되어 있다. 스크린 메시 (mesh) 는 제거되었다.A stencil (not shown) with a predetermined open pattern is stretched and seated in a conventional screen print frame (not shown). The screen mesh was removed.

에폭시 요소가 혼합되고, 스텐슬의 표면상에 액체 에폭시가 놓여진 후, 균일하게 코팅하기 의하여 퍼지게 한다. 이는 압력봉(pressure bar), 닥터봉 (doctor bar) 또는 스퀴지 (squeegee) 를 사용함으로서 행해진다.Epoxy elements are mixed and a liquid epoxy is placed on the surface of the stencil and then spread evenly by coating. This is done by using a pressure bar, doctor bar or squeegee.

일반적으로, 균일한 코팅이 가능하기 위해서는 일정한 온도와 습도가 중요한다.In general, constant temperature and humidity are important to ensure uniform coating.

산화물 표면상의 액체 에폭시 돌출부를 남겨 두고서 스텐슬을 조심스레 제거한다. 다음에, 에폭시화물 돌출부를 상온이나 10O℃ 내지 150℃ 의 고속 가열된 온도 또는 광선을 사용하여 경화된다.Carefully remove the stencil leaving the liquid epoxy protrusions on the oxide surface. Next, the epoxidized protrusions are cured using normal temperature or a high temperature heated temperature of 100 ° C. to 150 ° C. or light rays.

다음에, 미소돌출부를 갖는 전극은 다른 전극과 결합되고, 웰 공정 또는 드라이 공정에서 어셈블된다.Next, the electrode having the microprojections is combined with other electrodes and assembled in a well process or a dry process.

만약 드라이 공성이 사용된다면, 드라이 유닛 (10) 이 충전되어야 하는 경우에, 드라이 유닛 (1O) 은 전해질로서 백 필 (back fill) 된다.If dry porosity is used, if dry unit 10 is to be charged, dry unit 10 is back fill as electrolyte.

경화된 에폭시는 다층 전극을 갖는 커패시터의 조립시에 사용된 액체 전해질과 반응하지 않는다는 것이 중요하다.It is important that the cured epoxy does not react with the liquid electrolyte used in the assembly of the capacitor with the multilayer electrode.

경화된 미소돌출부는 전극사이의 간격을 일정하게 유지함으로서 그들의 기능을 수행한다.The cured microprojections perform their functions by keeping the spacing between the electrodes constant.

제6도에 있어서, 전국의 평평한 표면 가장자리는 돌출부 (125)를 가지며, 상기 돌출부는 전극의 활성영역 또는 중앙 영역내의 돌출부(127) 보다 서로 더욱 근접하여 있다. 상기 돌출부(125) 는 일정한 간격을 유지하기 위하여 가장자리에서의 지지부를 증가시킨다.In FIG. 6, the flat surface edges across the country have protrusions 125, which are closer to each other than protrusions 127 in the active or central region of the electrode. The protrusion 125 increases the support at the edges to maintain a constant spacing.

또한 봉이 사용될 수 있다.Rods can also be used.

상기 내용으로부터 다음과 같은 사항들이 가능하다는 것이 명백하다.From the above, it is clear that the following points are possible.

기판 전극 두께의 증가 또는 감소는 지지부 견고성의 변화로 인한 미소돌출부 간격의 증가 또는 감소가 가능할 것이다.Increasing or decreasing the substrate electrode thickness may enable an increase or decrease in the microprojection spacing due to a change in support rigidity.

종래 기술에서의 어타 써머세트, 열탄성 중합체, 또는 광 경화성 에폭시 또는 에폭시 유도체가 사용될 수 있다.Other thermosets, thermoelastic polymers, or photocurable epoxy or epoxy derivatives in the prior art can be used.

정방형, 선형, 십자가형 등과 같은 여타 미소돌출부 패턴 소자가 사용될 수 있다. 특히, 주변부상의 봉은 기계적 지지부 역활을 한다.Other microprojection pattern elements such as square, linear, cross, etc. may be used. In particular, the rod on the perimeter serves as a mechanical support.

유동성 에폭시 수지의 점성률이 짧은 시간내에 포린팅하기에 적합하게 될때의 온도에서 상기 유동성 에폭시 수지를 유지할 필요가 있다면, 스크린은 선택적으로 가열될 것이다.If it is necessary to maintain the flowable epoxy resin at a temperature when the viscosity of the flowable epoxy resin becomes suitable for painting in a short time, the screen will be selectively heated.

유동성 에폭시 수지로서의 스크린프린팅 다음의 가열단계는 재빨리 수행되어야 하며, 이는 에폭시 동작시간이 매우 빨리 감소하기 때문이다.The heating step following screen printing as a flowable epoxy resin has to be carried out quickly, since the epoxy operating time decreases very quickly.

미소돌출부 (125, 127) 를 갖도록 생산된 전기저장 장치는 배터리, 커패시터 등으로 유용하게 사용된다.The electrical storage device produced to have the micro protrusions 125 and 127 is usefully used as a battery, a capacitor, and the like.

본 방법은 초점은 포토리소그래피를 사용하여 제10, 11, 12도와 관련시켜, 전극기판의 합금 또는 표면상에 직렬로 되어있는 미소돌출부를 제작하는 것이다. 종래 커패시터 기술에서와 같이, 일반적으로 기판은 얇은 금속판의 형상으로 되어있다.The method focuses on fabricating microprojections in series on the alloy or surface of the electrode substrate in relation to the tenth, eleven and twelfth degrees using photolithography. As in the conventional capacitor technology, the substrate is generally in the shape of a thin metal plate.

상업용의 Dynachem ConforMASK 필름 도포구와 Dynachem 진공 모델명 724/730 을 사용한 진공적층, 또는 한쌍의 가열된 롤러 (384, 385) 를 통하여 포토레지스트 필름 (381) 과 전극 (111A) 을 통과시킴으로서, 포토 레지스트 필름 (381) 은 전극 (111A) 의 표면에 도포된다.The photoresist film (1) is allowed to pass through the photoresist film 381 and the electrode 111A through a vacuum lamination using a commercial Dynachem ConforMASK film applicator and Dynachem vacuum model name 724/730, or through a pair of heated rollers 384, 385. 381 is applied to the surface of the electrode 111A.

노광은 수은 진공램프 (389) 와 같은 표준 1 - 7 kW UV 노광원을 사용하여 행해진다.The exposure is done using a standard 1-7 kW UV exposure source such as mercury vacuum lamp 389.

상기 ConforMask 필름 도포구는, 현상 탱크 또는 콘베이어 설비된 수용성 현상제에 내에서 0.5 ∼ 1.0%나트륨 또는 칼륨 카보네이트 일수화물과 같은 표준 조건을 사용하여 현상한다. 선택적으로, 현상후에는, 상기 미소돌출부가 있는 전극은 희석된 10% 황산 용액내에서 중성화된다. 이것은 비바람직한 비반응성 필름을 모두 제거하여 전극 표면에 부착된 반응성 미소돌출부만을 남게한다.The ConforMask film applicator is developed using standard conditions, such as 0.5 to 1.0% sodium or potassium carbonate monohydrate, in a developing tank or conveyor equipped water-soluble developer. Optionally, after development, the electrode with microprojections is neutralized in diluted 10% sulfuric acid solution. This removes all of the undesirable nonreactive films leaving only reactive microprojections attached to the electrode surface.

최척의 물리적 및 전기적 성능의 성질을 얻기 위하여, 상기 재료는 종래의 UV 경화 장치 및 공기대류 오븐을 사용하여 UV 조사 및 열처리를 수반하는 최종 경화공정을 거친다.In order to achieve the best physical and electrical performance properties, the material is subjected to a final curing process involving UV irradiation and heat treatment using conventional UV curing equipment and air convection ovens.

상술한 커패시터등을 제조하기 위하여, 다층전극이 어셈블된다.In order to manufacture the above-mentioned capacitor and the like, the multilayer electrode is assembled.

[상업적 적용][Commercial application]

에너지 저장장치 (1O A) 는 필수 또는 비상전원, 및/또는 커패시터와 같은 다양한 적용예를 가진다. 사이즈는 0.1 내지 100,00O V 또는 O.1 내지 1O6㎤이다. 종래의 전압범위는 자동차와 다른 적용예에서의 사용을 모두 포함한다.The energy storage 10 A has various applications such as essential or emergency power, and / or capacitors. The size is 0.1 to 100,00 V or 0.1 to 10 6 cm 3. Conventional voltage ranges include both automotive and other applications.

이와같은 적용사례는 다음과 같은 것이있다.Examples of such applications include:

바람직한 성능을 얻기위하여, 다층 장치는 소정의 실시예에서 직력 및/또는 병렬로 배치되어 있다.To achieve the desired performance, multi-layer devices are arranged in series and / or in parallel in certain embodiments.

다음 실시예는 단지 설명적 예시적으로 제시되었다. 이는 어떤 방식으로도 제한된다고 생각하여서는 아니된다.The following examples are presented by way of example only. It should not be considered limited in any way.

[실시예 1]Example 1

[드라이 프리유닛의 제조][Production of Dry Free Unit]

(A)코팅방법(A) Coating method

1 mil(0.00254 cm) 티타늄 시트를 60℃에서 5분동안 35% HNO3/15%/HF으로 에칭함으로써, 지지 구조부가 준비된다. 밑판은 5 mil (0.0127 cm) 의 티나늄이다.The support structure is prepared by etching a 1 mil (0.00254 cm) titanium sheet with 35% HNO 3 /15% / HF at 60 ° C. for 5 minutes. Base plate is 5 mil (0.0127 cm) of titanium.

산화물 코팅용액은 T - 부탄올내의 0.2M 루데늄 삼염화물 삼수화물과 0.2M 니오븀 오염화물이다.Oxide coating solutions are 0.2M rudennium trichloride trihydrate and 0.2M niobium contaminant in T-butanol.

에칭된 Ti 시트는 보통 조건에서 상기 용액내에 넣어져 딥코팅된다. 상기 코팅된 시트는 상기 용액내에 1초 정도 넣은후에 제거한다.The etched Ti sheet is placed and dipcoated in the solution under normal conditions. The coated sheet is removed after 1 second in the solution.

각각의 코팅후에, 산화물은 70℃ 에서 10분동안 드라이되고, 350℃에서 10 분동안 열분해되며, 보통 분위기의 상온 상태에서 냉각시키기 위하여 제거된다.After each coating, the oxide is dried at 70 ° C. for 10 minutes, pyrolyzed at 350 ° C. for 10 minutes, and removed to cool at normal ambient temperature.

딥토팅 단계는, 양축부를 교대로 딥하기 위하여 Ti 시트를 회전시키면서, 1O 번 정도 (또는 소정횟수) 의 코팅을 반복한다. 약 1Oμm의 두께가 얻어진다.The dip toting step repeats coating about 10 times (or a predetermined number of times) while rotating the Ti sheet to alternately dip both shaft portions. A thickness of about 10 μm is obtained.

완전히 코팅된 시트는 상온 분위기에서 3 시간동안 350℃에서 최종 열처리된다.The fully coated sheet is finally heat treated at 350 ° C. for 3 hours at room temperature.

(B) 사전처리(B) pretreatment

상기 코팅된 전극은 자기 압력하에서 3 시간동안 280℃ 에서 밀페된 용기내의 포화염과 접촉한다.The coated electrode is contacted with saturated salt in a hermetically sealed container at 280 ° C. for 3 hours under magnetic pressure.

(C) 스페이싱(C) spacing

미소돌출부는 후술된 바와같이 "SCREEN PRINTING" 이라는 명칭을 갖는, 전극의 한측부상에서 스크린 프린트된다. 에폭시 한 측부상에서 스크린 프린트된다. 에폭시 화합물은 뉴저지주, 하켄삭(Hackensack) 의 Masterbond 의 EP 21 AR 이다.The microprojections are screen printed on one side of the electrode, named "SCREEN PRINTING" as described below. Screen print on one side of epoxy. The epoxy compound is EP 21 AR from Masterbond, Hackensack, NJ.

에폭시 돌출부는 공기중에서 4 시간동안 150℃ 에서 경화된다. 상기 코팅된 전극은 다음에 돋을 가공 (die - stamp) 되어 원하는 형태로 된다.The epoxy protrusions set at 150 ° C. for 4 hours in air. The coated electrode is then die stamped to the desired shape.

(D) 개스킷(D) gasket

외부 주변부가 전극의 경우와 동일하며 두께 1.5 mil (0.00381cm) 폭 30 mil (0.0762 cm) 인 변명된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 개선된 구멍 저항 및 부착) 은 미소돌출부와 동일한 측부의 전극상에 위치하며, 순간 가열되어 적층된다. 상기 HDPE 는 일리노이스구 래드의 필립스 - 조아나의 PJX 2242 이다.An excised high density polyethylene (HDPE, improved pore resistance and adhesion) with an outer periphery is the same as for the electrode and is 1.5 mil (0.00381 cm) thick and 30 mil (0.0762 cm) wide and is located on the electrode on the same side as the microprojection. It is instantaneously heated and laminated. The HDPE is Philips-Joana's PJX 2242 from Illinois Ward rod.

(E) 코드(E) code

두께가 0.9 mil (0.00229 cm) 폭이 10 mil (0.0254 cm)인 하나의 코드 (가공 방향으로 슬릿이 있는 Dupont T2TEFZEL필름 90 ZM)는 개스킷과 전극 표면의 협소한 크기를 가로질러 놓여있으며, 미소돌출부사이에 배열되어있다. 코드의 위치는 중심가, 층심의 좌측, 중심의 우측의 세위치 층의 하나이다.One cord 0.9 mil (0.00229 cm) wide and 10 mil (0.0254 cm) wide (Dupont T 2 TEFZEL with slit in the machining direction) Film 90 ZM) lies across the narrow dimensions of the gasket and the electrode surface and is arranged between the microprojections. The position of the cord is one of the three positions of the center, the left side of the center, and the right side of the center.

제 2 HDPE 개스킷은 제 1 개스킨상에 놓여지며 두개의 개스킷 사이의 코드를 포갠다.The second HDPE gasket rests on the first gasket and nests the cord between the two gaskets.

제 2 개스킷은 순간 가열되어 제 1 개스킷에 부착되고 코드를 제위치에 고정시킨다.The second gasket is instantaneously heated to attach to the first gasket and to hold the cord in place.

(F) 스택킹(F) stacking

전극/미소돌출부/개스킷/코드/개스킷 유닛은 소정갯수의 셀까지 5 mil (0.0127 cm) 의 밑판에서 시작해서 코드가 배열된 5 mil (0.0127 cm) 의 밑판을 끝으로, 비금속성 (세라믹) 배열픽스쳐 (fixture)로 스택되고, 따라서 세개의 유닛의 반복되는 주기로 좌, 중앙, 우측에 스택되어 위치한다. 균일한 정렬을 유지하고 스택 전체와 접촉하기 위하여, 세라믹 피스톤 블록을 통하여 스택의 상부에 낮은 압력이 인가된다.Electrodes / Microprotrusions / Gaskets / Cords / Gasket Units are nonmetallic (ceramic) arrays starting from 5 mil (0.0127 cm) base plate up to a specified number of cells and ending with a 5 mil (0.0127 cm) base plate with cord arrangement Stacked as fixtures, so they are stacked on the left, center, and right in repeating cycles of three units. Low pressure is applied to the top of the stack through the ceramic piston block to maintain uniform alignment and to contact the entire stack.

(G) 리플로우(G) reflow

라디오 주파수 유도 가열기 (2.5 kW) 는 스택을 가열하기 위하여 사용된다. 스택은 3 in(7.62cm) 직경 코일을 세번 회전시켜 중앙에 놓여있으며 32%의 전력 세팅으로 90초동안 가열된다. 상기 용융된 유닛은 상온에서 냉각된다.A radio frequency induction heater (2.5 kW) is used to heat the stack. The stack is centered with three turns of 3 in (7.62 cm) diameter coils and heated for 90 seconds at a 32% power setting. The molten unit is cooled at room temperature.

(H) 코드 제거(H) code removal

개방된 필 포트를 남겨놓기 위하여 코드의 노출단부를 조심스레 끌어당겨 코드를 제거한다.Remove the cord by carefully pulling the exposed end of the cord to leave the open fill port open.

[실시예 2]Example 2

드라이 프리유닛의 또다른 제조Another manufacture of dry preunit

(A) 코팅방법(A) Coating method

지지 구조부는 1 mil (0.00254 cm) 티타늄 시트를 75℃ 에서 30분 동안 50% HCl 로 에칭함으로서 만들어진다.The support structure is made by etching a 1 mil (0.00254 cm) titanium sheet at 75 ° C. with 50% HCl for 30 minutes.

산화물 코팅 용액은 이소프로판올내의 0.3 루테늄 삼염화물 삼수화물과 0.2M 탄탈륨 오염화물이다.Oxide coating solutions are 0.3 ruthenium trichloride trihydrate and 0.2 M tantalum contaminants in isopropanol.

에칭된 Ti 시트는 보통 조건에서 상기 용액내서 넣어져 딥코팅된다. 상기 코팅된 시트는 상기 용액내에 1초 정도 넣은후에 제거한다.The etched Ti sheet is dip-coated in the solution under normal conditions. The coated sheet is removed after 1 second in the solution.

각각의 코팅후에, 산화물은 보통 분위기에서 70℃ 에서 10 분동안 드라이되고, 50%산소와 50%질소의 흐름이 시간당 3큐빅 피트로 15분동안 330℃에서 피롤라이즈되고, 보통 분위기에서 보통 온도까지 냉각되어 제거된다.After each coating, the oxide is dried for 10 minutes at 70 ° C. in a normal atmosphere, and a flow of 50% oxygen and 50% nitrogen is pyrroled at 330 ° C. for 15 minutes at 3 cubic feet per hour, and at normal temperature to normal temperature. Cooled and removed

딥코팅 단계는, 양측부를 교대로 딥하기 위하여 Ti 시트를 화전시키면서, 30 번정도 (또는 소정횟수) 의 코링을 반복한다.The dip coating step is repeated about 30 times (or a predetermined number of times) while firing the Ti sheet to alternately dip both sides.

완전히 코팅된 시트는 상기 조건에서 3시간동안 회종 열처리된다.The fully coated sheet is subjected to a return heat treatment for 3 hours at the above conditions.

(C) 스페이싱(C) spacing

VITON미소돌출부는 후술된 바와같이 " VII. SCREEN PRINTING " 이라는 명칭을 갖는 전국의 한 측부상에서 스크린 프린트된다.VITON The microprojections are screen printed on one side of the country named "VII. SCREEN PRINTING" as described below.

VITON돌출부는 공기중에서 30 분동안 150℃ 에서 경화된다. 상기 코팅된 전극은 다음에 돋을 가공되어 원하는 형태로 된다.VITON The protrusions set at 150 ° C. for 30 minutes in air. The coated electrode is then sprouted to the desired shape.

(D) 개스킷(D) gasket

외부 주변부가 전극의 경우와 동일하며 두께 1.O mil (0.00254) 폭 20 mil (0.058 cm) 인 변형된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 개선된 구멍 저항 및 부착)은 전극의 양측부에 순간 가열 적층된다. 상기 HDPE 는 일리노이스주 래드의 필립스 - 조아나의 PJX 2242 이다.Modified high density polyethylene (HDPE, improved pore resistance and adhesion), whose outer periphery is the same as for the electrode and has a thickness of 1.0 mil (0.00254) and 20 mil (0.058 cm) wide, is instantaneously heated and laminated on both sides of the electrode. The HDPE is Philips-Joana's PJX 2242 from Rad, Illinois.

(E) 코드(E) code

직경 1 mil (0.00254 cm) 의 TEFLON으로 코팅된 텅스텐 와이어인 하나의 코드는 개스킷과 전극 표면의 협소한 크기를 가로질러 놓여있으며, 미소돌출부사이에 배열되어있다. 코드의 위치는 중심, 중심의 좌측, 중심의 우측의 세 위치중의 하나이다.TEFLON 1 mil (0.00254 cm) in diameter One cord, a tungsten wire coated with, lies across the narrow size of the gasket and the electrode surface and is arranged between the microprojections. The position of the code is one of three positions: center, left of center, and right of center.

(F) 스택킹(F) stacking

전극/미소돌출부/개스킷/코드/개스킷 유닛은 소정갯수의 셀까지 2 mil (0.00508 cm) 의 밑판에서 시작해서 코드가 배열된 2 mil (0.00508 cm) 의 밑판을 끝으로 스택되고, 따라서 세개의 유닛이 반복되는 주기로 좌측, 중앙, 우측에 스택되어 위치한다.Electrodes / microprotrusions / gaskets / cord / gasket units are stacked on a 2 mil (0.00508 cm) base plate starting with a 2 mil (0.00508 cm) base plate up to the desired number of cells, and thus three units It is located on the left side, the center, and the right side in this repeated cycle.

(G) 리플로우(G) reflow

HOPE 개스킷은 120 분동안 125℃ 에서 질소내에 리플로우되어 열가소성을 리플로우시킨다.The HOPE gasket was reflowed in nitrogen at 125 ° C. for 120 minutes to reflow the thermoplastic.

(H) 코드제거(H) code removal

개방된 밀 포트를 남겨놓기 의하여 코드의 노출 단부를 끌어당겨 코드를 제거한다.The cord is removed by pulling the exposed end of the cord, leaving the open mill port.

[실시예 3]Example 3

[드라이 프리유닛의 또다른 제조][Other Manufacturing of Dry Free Units]

(A) 코팅방법(A) Coating method

자기 구조부는 1 mil (0.00254 cm)의 티타늄 시트를 30 분동안 75℃에서 50%HCl로 에칭하여 만든다. 밑판은 1O mil (0.0254 cm)의 티타늄이다.The magnetic structure is made by etching a 1 mil (0.00254 cm) titanium sheet with 50% HCl at 75 ° C. for 30 minutes. The base plate is 10 mil (0.0254 cm) titanium.

산화물 코팅 용액은 이소프로판올내의 0.2M 루테늄 삼염화물 삼수화물과 0.2M 탄탈륨 오염화물이다.Oxide coating solutions are 0.2M ruthenium trichloride trihydrate and 0.2M tantalum contaminants in isopropanol.

에칭된 Ti 시트는 보통 조건에서 상기 용액내서 넣어져 딥코팅된다. 상기 코팅된 시트는 상기 용액내에 1초 정도 넣은후에 제거한다.The etched Ti sheet is dip-coated in the solution under normal conditions. The coated sheet is removed after 1 second in the solution.

각각의 코팅후에, 산화물은 보통 분위기에서 70℃ 에서 10 분동안 드라이되고, 15 분동안 330℃ 에서 피롤라이즈되고, 보통 분위기에서 보통 온도까지 냉각되어 제거된다.After each coating, the oxide is dried at 70 ° C. for 10 minutes in normal atmosphere, pyrrolyized at 330 ° C. for 15 minutes, and cooled to normal temperature in normal atmosphere and removed.

딥코팅 단계는, 양측부를 교대로 딥하기 위하여 Ti 시트를 회전시키면서, 10 번정도 (또는 소정횟수) 의 코팅을 반복한다.In the dip coating step, the coating is repeated about 10 times (or a predetermined number of times) while rotating the Ti sheet to alternately dip both sides.

완전히 코팅된 시트는 보통 분위기에서 330℃ 에서 3시간 동안 최종 열처리된다.The fully coated sheet is finally heat treated at 330 ° C. for 3 hours under normal atmosphere.

(B) 사전처리(B) pretreatment

상기 코팅된 전극은 자기 압력하에서 2 시간동안 260℃ 에서 밀페된 용기내의 포화 증기와 접촉한다.The coated electrode is in contact with saturated steam in a hermetically sealed vessel at 260 ° C. for 2 hours under magnetic pressure.

(C) 스페이싱(C) spacing

미소돌출부는 후술된 바와같이 "SCREEN PRINTING"이라는 명칭을 갖는 전극의 한 측부상에서 스크린 프린트된다. 에폭시 화합물은 뉴저지구의 하켄삭, 마스터본드사의 EP21AR 이다.The microprojections are screen printed on one side of an electrode named "SCREEN PRINTING" as described below. The epoxy compound is EP21AR from Hackensack, Master Bond, of New Jersey.

에폭시 돌출부는 공기중에서 4 시간동안 150℃ 에서 경화된다. 상기 코팅된 전극은 다음에 돋을 가공되어 원하는 형태로 된다.The epoxy protrusions set at 150 ° C. for 4 hours in air. The coated electrode is then sprouted to the desired shape.

(D) 개스킷(D) gasket

의부 주변부가 전극의 경우와 동일하며 두께 1.5 mil (0.00381 cm) 폭 30 mil (0.0762 cm) 인 변영된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 개선된 구멍 저항 및 부착) 은 전극의 양측부에 순간 가열 적층된다. 상기 HDPE는 일리노이스주 래드의 필립스 - 조아나의 PJX 2242이다.A modified high density polyethylene (HDPE, improved pore resistance and adhesion) of 1.5 mil (0.00381 cm) and 30 mil (0.0762 cm) wide, with the periphery as in the case of the electrode, was instantaneously heated laminated on both sides of the electrode. The HDPE is Philips-Joana's PJX 2242 from Rad, Illinois.

(E) 코드(E) code

두께 1 mil (0.00254 cm) 폭 10 mil (0.0254 cm) 인 하나의 코드(TEFZEL) 는 개스킷과 전극 표면의 협소한 크기를 가로질러 놓여있으며, 미소돌출부사이에 배열되어있다. 코드의 위치는 중심, 중심의 좌측, 중심의 우측의 세 위치중의 하나이다.One cord (TEFZEL) with a thickness of 1 mil (0.00254 cm) and a width of 10 mil (0.0254 cm) ) Lies across the narrow dimensions of the gasket and the electrode surface and is arranged between the microprojections. The position of the code is one of three positions: center, left of center, and right of center.

제 2 HDPE개스킷은 두개의 개스킷 사이에 코드를 포개는 제 1 개스킷상에 놓여있다.2nd HDPE The gasket lies on the first gasket which overlaps the cord between the two gaskets.

제 2 개스킷은 순간 가열되어 제 1 개스킷에 부착되고 코드를 바로 고정시킨다.The second gasket is instantaneously heated to attach to the first gasket and to fasten the cord immediately.

(F) 스택킹(F) stacking

전극/미소돌출부/개스킷/코드/개스킷 유닛은 소성갯수의 셀까지 10 mil (0.0254 cm) 의 밑판 (0.0254 cm) 의 밑판을 끝으로 스택되고, 따라서 세개의 유닛이 반복되는 주기로 좌측, 중앙, 우측에 스택되어 위치한다.Electrodes / microprotrusions / gaskets / cords / gasket units are stacked on top of a 10 mil (0.0254 cm) base plate (0.0254 cm) base plate to the firing number of cells, thus allowing three units to be repeated at left, center and right Stacked in

(G) 리플로우(G) reflow

개스킷은 45 분동안 160℃ 에서 질소내에 리플로우되어 열가소성을 리플로우시킨다. 상기 유닛은 보통 온도의 질소내에서 냉각된다.The gasket is reflowed in nitrogen at 160 ° C. for 45 minutes to reflow the thermoplastic. The unit is cooled in normal temperature nitrogen.

(H) 코드제거(H) code removal

개방된 필 포트를 남겨놓기 위하여 코드의 노출 단부를 끌어당겨 코드를 제거한다.Remove the cord by pulling the exposed end of the cord to leave an open fill port.

[실시예 4]Example 4

[드라이 프리유닛의 또다른 제조][Other Manufacturing of Dry Free Units]

(A) 코팅방법(A) Coating method

자기 구조부는 1 mil (0.00254 cm) 의 티타늄 시트를 30 분동안 75℃ 에서 50%HCl로 에칭하여 준비된다. 밑판은 5 mil (0.0127 cm)의 티타늄이다.The magnetic structure is prepared by etching 1 mil (0.00254 cm) titanium sheet with 50% HCl at 75 ° C. for 30 minutes. The base is 5 mils (0.0127 cm) of titanium.

산화물 코팅 용액은 이소프로판올내의 0.2M 루테늄 삼염화물 삼수화물과 에탄올내의 0.2M Ti(디- 이소프로폭사이드) 비스 2, 4-펜타네디오네이트 이다.Oxide coating solutions are 0.2 M ruthenium trichloride trihydrate in isopropanol and 0.2 M Ti (di-isopropoxide) bis 2,4-pentanedionate in ethanol.

에칭된 Ti 시트는 보통 조건에서 상기 용액내서 넣어져 딥코팅된다. 상기 코팅된 시트는 상기 용액내에 1초 정도 넣은후에 제거한다.The etched Ti sheet is dip-coated in the solution under normal conditions. The coated sheet is removed after 1 second in the solution.

각각의 코링후에, 산화물은 보통 분위기에서 70℃ 에서 10 분동안 드라이되고, 5 분동안 350℃ 에서 피롤라이즈되고, 보통 분위기에서 보통 온도까지 냉각되어 제거된다.After each coring, the oxide is dried at 70 ° C. for 10 minutes in normal atmosphere, pyrrolyized at 350 ° C. for 5 minutes, and cooled to normal temperature in normal atmosphere and removed.

딥코팅 단계는, 양측부를 교대로 딥하기 위하여 Ti 시트를 회전시키면서, 10 번정도 (또는 소정횟수) 의 코팅을 반복한다.In the dip coating step, the coating is repeated about 10 times (or a predetermined number of times) while rotating the Ti sheet to alternately dip both sides.

완전히 코팅된 시트는 산소 분위기에서 350℃ 에서 3시간 동안 최종 열처리된다.The fully coated sheet is finally heat treated at 350 ° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere.

미소돌출부는 전극의 한측부상의 마스크를 통하여 열적으로 스프레이된다. 상기 열적으로 스프레이된 재료는 델라웨어구 윌밍턴소재의 이. 아이. 듀퐁 드 네므사의 TEFLON 이다.The microprojections are thermally sprayed through a mask on one side of the electrode. The thermally sprayed material is E. Wilmington, Delaware. children. It is TEFLON of Dupont de Nemesa.

TEFLON 돌출부는 공기중에서 0.5 시간동안 300℃ 에서 경화된다. 상기 코팅된 전극은 다음에 돋을 가공되어 원하는 형태로 된다.The TEFLON protrusions cure at 300 ° C. for 0.5 hour in air. The coated electrode is then sprouted to the desired shape.

(D) 개스킷(D) gasket

외부 주변부가 전극의 경우와 동일하며 두께 1.5 mil(0.00381 cm) 폭 30 mil (0.0762 cm) 인 변형된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 개선된 구멍 저항 및 부착) 은 전극의 양측부에 순간 가열 적층된다. 상기 HDPE는 일리노이스구 래드의 필립스 - 조아나의 PJX 2242이다.Modified high density polyethylene (HDPE, improved pore resistance and adhesion), the outer periphery being the same as for the electrode and having a thickness of 1.5 mil (0.00381 cm) and 30 mil (0.0762 cm) wide, was instantaneously heated laminated on both sides of the electrode. The HDPE is Philips-Joana's PJX 2242 from Illinois Ward Rad.

(E) 코드(E) code

두께 1 mil (0.00254 cm) 폭 10ml (0.0254 cm) 인 하나의 코드 (TEFZEL) 는 개스킷과 전극 표면의 협소한 크기를 가로질러 놓여있으며, 미소돌출부사이에 배열되어있다. 코드의 위치는 중심, 중심의 좌측, 중심의 우측의 세 위치중의 하나이다.One cord (TEFZEL) 1 mil (0.00254 cm) thick and 10 ml (0.0254 cm) wide ) Lies across the narrow dimensions of the gasket and the electrode surface and is arranged between the microprojections. The position of the code is one of three positions: center, left of center, and right of center.

제 2 HDPE개스킷은 두개의 개스킷 사이에 코드를 포개는 제 1 개스킷상에 놓여있다.2nd HDPE The gasket lies on the first gasket which overlaps the cord between the two gaskets.

제 2 개스킷은 순간 가열되어 제 1 개스킷에 부착되고 코드를 바로 고정시킨다.The second gasket is instantaneously heated to attach to the first gasket and to fasten the cord immediately.

(F) 스택킹(F) stacking

전극/미소돌출부/개스킷/코드/개스킷 유닛은 소정갯수의 셀까지 5 mil (0.0127 cm)의 밑판 유닛에서 시작해서 코드가 배열된 5 mil (0.0127cm)의 밑판을 끝으로 스택되고, 따라서 세개의 유닛이 반복되는 주기로 좌측, 중앙, 우측에 스택되어 위치한다.Electrodes / microprotrusions / gaskets / cord / gasket units are stacked on top of a 5 mil (0.0127 cm) base plate starting with a 5 mil (0.0127 cm) base plate unit up to the desired number of cells, and thus three Units are stacked on the left, center, and right sides in repeating cycles.

(G) 리플로우(G) reflow

개스킷은 30 분동안 190℃ 에서 질소내에 리플로우되어 열가소성을 리플로우시킨다. 상기 유닛은 보통 온도의 질소내에서 냉각된다.The gasket is reflowed in nitrogen at 190 ° C. for 30 minutes to reflow the thermoplastic. The unit is cooled in normal temperature nitrogen.

(H) 코드제거(H) code removal

개방 필 포트를 남겨놓기 위하여 코드의 노출 단부를 끌어당겨 코드를 제거한다.Remove the cord by pulling the exposed end of the cord to leave the open fill port.

[실시예 5]Example 5

[드라이 프리유닛의 또다른 제조][Other Manufacturing of Dry Free Units]

(A) 코팅방법(A) Coating method

자기 구조부는 0.8 mil (0.002032 cm)의 지르코늄시트를 1분동안 20℃ 에서 1% HF/20% HNO3로 에칭하여 만든다. 밑판은 2 mil (0.00508 cm) 의 지르코늄이다.The magnetic structure is made by etching 0.8 mil (0.002032 cm) of zirconium sheet with 1% HF / 20% HNO 3 at 20 ° C. for 1 minute. The base plate is 2 mil (0.00508 cm) zirconium.

산화물 코팅 용액은 이소프로판올내의 0.2M 루테늄 삼염화물 삼수화물과 O.1lM 탄탈륨 오염화물이다.Oxide coating solutions are 0.2M ruthenium trichloride trihydrate and 0.11M tantalum contaminants in isopropanol.

에정된 Ti 시트는 보통 조건에서 상기 용액내서 넣어져 딥코팅된다. 상기 코팅된 시트는 상기 용액내에 1초 정도 넣은후에 제거한다.The deposited Ti sheet is put in the solution under ordinary conditions and dip coated. The coated sheet is removed after 1 second in the solution.

각각의 코팅후에, 산화물은 보통 분위기에서 85℃ 에서 10 분동안 드라이되고, 7 분동안 310℃ 에서 피롤라이즈되고, 보통 분위기에서 보통 온도까지 냉각되어 제거된다.After each coating, the oxide is dried at 85 ° C. for 10 minutes in normal atmosphere, pyrrolyized at 310 ° C. for 7 minutes, and cooled to normal temperature in normal atmosphere and removed.

딥코팅 단계는, 양측부를 교대로 딥하기 위하여 Ti 시트를 회전시키면서, 10 번정도 (또는 소정횟수) 의 코팅을 반복한다.In the dip coating step, the coating is repeated about 10 times (or a predetermined number of times) while rotating the Ti sheet to alternately dip both sides.

완전히 코팅된 시트는 보통 분위기에서 310℃ 에서 2시간 동안 최종 열처리된다.The fully coated sheet is finally heat treated at 310 ° C. for 2 hours in a normal atmosphere.

(C) 스페이싱(C) spacing

미소돌출부는 전극의 한 측부상의 마스크를 통하여 열적으로 스프레이된다. 상기 열적으로 스프레이된 재료는 델라웨어주 윌밍턴소재의 이. 아이. 듀퐁 드 네므사의 TEFLON 이다.The microprojections are thermally sprayed through a mask on one side of the electrode. The thermally sprayed material is E. Wilmington, Delaware. children. It is TEFLON of Dupont de Nemesa.

TEFLON 돌출부는 공기중에서 1 시간동안 310℃ 에서 경화된다. 상기 코팅된 전극은 다음에 돋을 가공되어 원하는 형태로 된다.The TEFLON protrusions cure at 310 ° C. for 1 hour in air. The coated electrode is then sprouted to the desired shape.

(D) 개스킷(D) gasket

외부 주변부가 전극의 경우와 동일하며 두께 1.5 mil (0.00381 cm) 폭 30 mil (0.0762 cm) 인 변형된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 개선된 구멍 저항 및 부착) 은 전극의 양측부에 순간 가열 적층된다.Modified high density polyethylene (HDPE, improved pore resistance and adhesion), whose outer periphery is the same as for the electrode and is 1.5 mil (0.00381 cm) thick and 30 mil (0.0762 cm) wide, is instantaneously heated and laminated on both sides of the electrode.

(E) 코드(E) code

텅스텐 와이어로 코팅된 직경 1 mil (0.00254 cm) TEFZEL인 하나의 코드는 개스킷과 전극 표면의 협소한 크기를 가로질러 놓여있으며, 미소돌출부사이에 배열되어있다. 코드의 위치는 중심, 중심의 좌측, 중심의 우축의 세 위치층의 하나이다.1 mil (0.00254 cm) diameter TEFZEL coated with tungsten wire One cord is placed across the narrow size of the gasket and the electrode surface and is arranged between the microprojections. The location of the chord is one of the three location layers: center, left of center, and right axis of center.

제 2 폴리프로필렌 개스킷은 두개의 개스킷 사이에 코드를 포개는 제 1 개스킷상에 놓여있다.The second polypropylene gasket lies on the first gasket which overlaid the cord between the two gaskets.

제 2 개스킷은 순간 가열되어 제 1 개스킷에 부착되고 코드를 바로 고정시킨다.The second gasket is instantaneously heated to attach to the first gasket and to fasten the cord immediately.

(F) 스택킹(F) stacking

전극/미소돌출부/개스킷/코드/개스킷 유닛은 소정갯수의 셀까지 2 mil (0.0508 cm) 의 밑판 유닛에서 시작해서 코드가 배열된 2 mil (0.0508 cm) 의 밑판을 끝으로 스택되고, 따라서 세개의 유닛이 반복되는 주기로 좌축, 중앙, 우측에 스택되어 위치한다.Electrodes / microprotrusions / gaskets / cord / gasket units are stacked on top of a 2 mil (0.0508 cm) base plate, starting with a 2 mil (0.0508 cm) base plate unit up to the desired number of cells, and thus three Units are stacked on the left, center, and right sides in repeating cycles.

(G) 리플로우(G) reflow

개스킷은 60 분동안 195℃ 에서 질소내에 리플로우되어 열가소성을 리플로우시킨다. 상기 유닛은 보통 온도의 질소내에서 냉각된다.The gasket is reflowed in nitrogen at 195 ° C. for 60 minutes to reflow the thermoplastic. The unit is cooled in normal temperature nitrogen.

(H) 코드제거(H) code removal

개방된 필 포트를 남겨놓기 위하여 코드의 노출 단부를 끌어당겨 코드를 제거한다.Remove the cord by pulling the exposed end of the cord to leave an open fill port.

[실시예 6]Example 6

[셀 갭 공간의 필링][Peeling of Cell Gap Space]

드라이 프리유닛 (10) 은 다음의 과정에 의하여 전해질로 채워진다. 소정의 드라이 프리유닛 구조가 사용될 수 있다.The dry preunit 10 is filled with an electrolyte by the following procedure. Any dry preunit structure may be used.

(H) 백필(Back Fill)(H) Back Fill

필 포트를 개방하기 위하여 손으로서 코드를 제거한다. 스택된 유닛은 배출 체임버내에 놓이며, 5 내지 60분동안 35 mtorr 이하까지 배출된다. 질소로 공기를 빼내버린 액체 전해질 3.8M H2S04는 체임버내로 유도되고, 전극사이의 상기 배출된 공간을 채운다.Remove the cord by hand to open the fill port. The stacked units are placed in the discharge chamber and discharged to 35 mtorr or less for 5 to 60 minutes. The liquid electrolyte 3.8MH 2 S0 4 , with the air drawn out with nitrogen, is introduced into the chamber and fills the discharged space between the electrodes.

(I) 필 포트 개구부의 봉합(I) sealing of the fill port opening

전해질이 채워진 프리유닛은 체임버로부터 제거된다. 여분의 전해질을 제거하기 위하여 이온이 제거된 물로 세척하고 건조시킨다. HDPE 필름 (두께가 1.5 mil (0.00381 cm)) 은 필 포트 개구부위에 놓여지고 상기 포트는 순간 가열되어 봉합된다.The preunit filled with electrolyte is removed from the chamber. To remove excess electrolyte, wash with deionized water and dry. An HDPE film (1.5 mil (0.00381 cm thick)) is placed over the fill port opening and the port is heated and sealed.

(J) 컨디션잉(J) Conditioning

장치는 1V/셀이 될때까지 0.1V/셀로 시작하여 0.1V/셀 만큼 증가되어 완전 충전된다.The device is fully charged starting with 0.1V / cell and increasing by 0.1V / cell until 1V / cell.

(K) 테스트(K) test

장치는 종래 방식으로 테스트되며, 누설 전류가 25μmA/㎠ 인 1V/셀로서 하나의 셀에 대한 용량 밀도는 약 0.1F/㎠ 이상이다. 1O V 장치의 높이는 단지 0.05"이고, 40V 장치의 높이는 단지 0.13"이고, 100V 장치는 단지 0.27"이다.The device is tested in a conventional manner, with a capacity density of at least about 0.1 F / cm 2 for one cell with 1 V / cell with a leakage current of 25 μmA / cm 2. The height of the 10V device is only 0.05 ", the height of the 40V device is only 0.13" and the 100V device is only 0.27 ".

황산 전해질을 기초로 한 다양한 장치의 구조 및 형태에 대한 성능 특성은 표 1에 제시되었다.Performance characteristics for the structure and form of the various devices based on the sulfuric acid electrolyte are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

[실시예 17]Example 17

[드라이 프리유닛의 또 다른 백필]Another Backfill of the Dry Free Unit

드라이 프리유닛 (10) 은 다음의 과정을 거쳐서 전해질이 채워진다. 소정의 드라이 프리유닛 구조가 사용될 수 있다.The dry preunit 10 is filled with an electrolyte through the following process. Any dry preunit structure may be used.

(H) 백필(H) Backfill

필 포트를 개방하기 위하여 코드가 제거된다. 스택된 유닛은 배출 체임버내에 놓이며, 5분 내지 60분동안 35 mtorr 이하까지 배출된다. 질소로서 공기를 빼내버린 프로필렌 카보네이트의 액체 비수용성 전해질 0.5M KPF6가 체임버내에 유도되고 전극사이의 배기공간을 채운다.The code is removed to open the fill port. The stacked units are placed in the discharge chamber and discharged up to 35 mtorr for 5 to 60 minutes. 0.5 M KPF 6 of a liquid non-aqueous electrolyte of propylene carbonate with air removed as nitrogen is introduced into the chamber and fills the exhaust space between the electrodes.

(I) 필 포트 개구부의 봉합(I) sealing of the fill port opening

전해질이 채워진 프리유닛은 체임버로부터 제거되고 여분의 전해질이 제거된다. HDPE 필름 (두께가 1.5 mil (0.00381 cm)) 은 필포트 개구부위에 놓여지고 상기 포트는 순간 가열되어 봉합된다.The prefilled electrolyte is removed from the chamber and excess electrolyte is removed. An HDPE film (1.5 mil (0.00381 cm thick)) is placed over the fillport opening and the port is momentarily heated to seal.

(J) 컨디션잉(J) Conditioning

장치는 1.5V/셀이 될때까지 0.1V/셀로 시작하여 0.1V/셀 만큼씩 증가되어 완전 충전된다.The device is fully charged starting with 0.1V / cell and increasing by 0.1V / cell until 1.5V / cell.

(K) 테스트(K) test

장치는 종래 방식으로 테스트되며 누설 전류가 약 1OO μA/㎠이고 1.5V/셀이며, 10개의 셀장치에 있어서 용량 밀도는 약 4Mf/㎠이다.The device is tested in a conventional manner with a leakage current of about 100 μA / cm 2 and 1.5 V / cell, with a capacity density of about 4 Mf / cm 2 for 10 cell devices.

[실시예 8]Example 8

[장치의 후처리 조건][Post-processing conditions of the device]

전극의 정지 전위를 조절하기 위하여 다양한 가스로서 후조건부 기술을 사용하여 다음과 같이 장치의 전극성질 (표 3) 을 나타내었으며, 46M 황산 전해질로 채워진 다층셀 장치를 1V/셀 이상으로 충전시킴이 가능하였고, 누설전류의 감소가 관찰되었다. 이러한 처리는 개스킷 재료의 리플로우, 전에 지행중인 및, 또는 후에 행해졌다. 저온에서 개스킷을 리플로우하기 위하여 사용된 가스 처리에 있어서, 분위기는 리플로우되는 동안에 질소 또는 아르곤 같은 비활성 가스로 교체된다. 개스킷 재료의 리플로우후에 처리하기 위하여, 탭은 처리전에 제거된다. 처리되는 동안에 공기는 배출되고 반응성 가스가 주기적으로 채워진다.In order to control the stop potential of the electrode, using the post-conditional technique as various gases, the electrode properties of the device (Table 3) are shown as follows. It is possible to charge the multi-cell device filled with 46M sulfuric acid electrolyte to 1V / cell or more. And a decrease in leakage current was observed. This treatment has been done before, during, and after the reflow of the gasket material. In the gas treatment used to reflow the gasket at low temperatures, the atmosphere is replaced with an inert gas such as nitrogen or argon during the reflow. In order to process after reflow of the gasket material, the tab is removed before processing. During the treatment the air is vented and the reactive gas is periodically filled.

[표 3]TABLE 3

[스크린 프린팅에 의한 미소돌출부의 형성][Formation of micro protrusions by screen printing]

[실시예 9]Example 9

[얇은 기판상의 다공성 코팅부상에 스크린 프린팅에 의한 에폭시 미소돌출부의 적용][Application of Epoxy Microprojection by Screen Printing on Porous Coating on Thin Substrate]

(A) 스크린 준비 - 325 개의 메쉬형 (mesh) 스테인레스 스틸은 표준 스크린 프린팅 프레임상에 퍼져있다. 소정의 패턴으로 뚫어져 있거나 에칭된 홀 (직경 6.3 mil(0.016cm))을 갖는 두께 1 - 15 mil (0.00254 내지 0.00381 cm) 의 황동 시트에 접착된 (Dexter Epoxy 608 clear) 가장자리가 상기 스크린에 있다. 프레임에 부착된 스크린 메쉬에 접착된 황동 시트 가장자리를 남겨놓고서, 상기 황동 시트로 덮힌 면적으로부터 스크린 메쉬가 제거된다.(A) Screen preparation-325 mesh stainless steel is spread on a standard screen printing frame. On the screen is a (Eexter Epoxy 608 clear) edge bonded to a 1-15 mil (0.00254 to 0.00381 cm) thick brass sheet having holes or etched holes (diameter 6.3 mil (0.016 cm) in a predetermined pattern). The screen mesh is removed from the area covered by the brass sheet, leaving the brass sheet edge attached to the screen mesh attached to the frame.

(B) 샘플홀딩 - 평균 구멍 직경이 1O μm 인 다공성 알루미나 홀딩 판상에 진공이 인가되어 프린트하는 동안에 두께 1 mil (0.00254 cm)로 코팅된 다공성 산화물 재료를 지지하는데 사용된다.(B) Sample Holding—Vacuum was applied on a porous alumina holding plate with an average pore diameter of 10 μm and used to support the coated porous oxide material with a thickness of 1 mil (0.00254 cm) during printing.

(C) 에폭시 - 두개의 구성요소로 된 에폭시 Master Bond EP21AR 은 실리카 필터의 첨가에 의하여 소정의 점성도 (틱소트로픽, 300,000 내지 400,000 cps) 를 갖도록 변형된다. 소정의 점성도로 재워진 에폭시는 뉴저지구, 하켄삭의 마스터 본드사로 부터 주문 구입할 수 있다. 상기 에폭시는 한번의 주문으로 준비된다. 유동성 액체로서의 유용한 수명은 약 30 분이다.(C) Epoxy-Two component epoxy Master Bond EP21AR is modified to have a predetermined viscosity (thixotropic, 300,000 to 400,000 cps) by addition of a silica filter. Epoxy filled to the desired viscosity can be ordered from Master Bond, Hackensak, New Jersey. The epoxy is prepared in one order. Useful life as a flowable liquid is about 30 minutes.

(D) 스크린 프린터 파라미터(D) screen printer parameters

스퀴지 속도 1 - 2 in / sSqueegee Speed 1-2 in / s

스냅 오프 (snap off) 20 - 30 mil (0.0508 내지 0.0762 cm)Snap off 20-30 mil (0.0508 to 0.0762 cm)

상기 에폭시의 온도와 습도를 일정하게 하는것은 평탄하게 도포된 코팅부를 형성하는데 있어서 중요하다. 종래 조건으로는 약 40 ∼ 70% 의 상대 습도와 약 20 ∼ 25℃ 의 온도에서 였다.Constant temperature and humidity of the epoxy is important in forming a flat coated coating. Conventional conditions were at a relative humidity of about 40 to 70% and a temperature of about 20 to 25 ° C.

(E) 프린트된 에폭시 패턴 - 실질적으로 높이가 1 mil (0.00254 cm)이고 직경이 약 75mil (0.019cm)로 배열된 에폭시 범프가 제작되었다. 종래의 전극상 패턴은 중앙에서 중앙까지의 간격이 40 mil (0.1016 cm) 로 증착되어 배열된 미소돌출부로 이루어진다. 또한, 전극 주변부에서의 미소둘출부 밀도는 중앙에서 중앙까지의 간격을 20 mil (0.508 cm)로 감소시킴으로서 증가되었다. 스크린 프린트된 에폭시 구성은 최소 4 시간동안 150℃ 에서 경화된다.(E) Printed Epoxy Pattern—Epoxy bumps were constructed that were substantially 1 mil (0.00254 cm) in height and approximately 75 mil (0.019 cm) in diameter. The conventional electrode pattern is composed of microprojections arranged at 40 mil (0.1016 cm) spaced from center to center. In addition, the microprojectile density at the electrode periphery was increased by reducing the center-to-center spacing to 20 mils (0.508 cm). Screen printed epoxy compositions are cured at 150 ° C. for a minimum of 4 hours.

[실시예 10]Example 10

[에폭시 미소돌출부의 스크린 프린트 형성][Screen Print Formation of Epoxy Microprojection]

(A) 스크린 준비 - 표면상에 에멀션이 없이, 표준 프린팅 프레임상에 장착된 230 개 또는 325 개의 메쉬형 스크린 (8 ×10 의 스테인레스 스틸)은 베이스 피스 (base piece) 로 사용된다. 에칭되거나, 뚫어지거나 구멍이 나있는 스텐실(60 ×85몰립덴)은 넥스터상의 Dexter Epoxy 608 Clear를 사용하여 스크린의 뒷측부에 접착된 가장자리이다. MYLAR는 스텐실 - 스크린 유닛위에 놓여지고 압력이 인가되어 에폭시를 균일한 층내에 구입한다.(A) Screen Preparation—Without emulsion on the surface, 230 or 325 meshed screens (8 × 10 stainless steel) mounted on a standard printing frame are used as the base piece. Etched, drilled or perforated stencils (60 x 85 molybdenum) are edges glued to the back of the screen using the Dexter Epoxy 608 Clear on Nexter. MYLAR Is placed on a stencil-screen unit and pressure is applied to purchase the epoxy in a uniform layer.

다음에 스크린은 플립되고, 스크린의 상부 측부에 에폭시가 도포되고, MYLAR시트가 면적위에 놓여지고, 에폭시가 매끄럽게 된다. 다음에, 스크린의 상부 측부상의 MYLAR가 제거된다. 다음에, 스크린 - 스텐실 어셈불리는 120℃ 의 오븐내에 농여져 보통 공기로 5 분동안 상기 에폭시를 경화시킨다. 또한, 보통 온도에서 30 ∼ 60 분 동안 상기 에폭시를 경화시킬 수도 있다.The screen is then flipped, epoxy is applied to the top side of the screen, MYLAR The sheet is placed over the area and the epoxy is smoothed. Next, MYLAR on the upper side of the screen Is removed. The screen-stencil assembly is then concentrated in an oven at 120 ° C. to cure the epoxy for 5 minutes with normal air. It is also possible to cure the epoxy for 30 to 60 minutes at normal temperature.

오븐으로부터 스크린 - 스텐실을 제거한 뒤, 뒷 축부상의 MYLAR는 조심스레 즉시 벗겨진다. 다음에, 상부 측부상의 메쉬 스크린은 예리한 날로서 절단되는데, 스텐실이 절단되는 것을 방지하기 위하여 조심스레 행하여야 한다. 스텐실 패턴위의 메쉬를 제거할때, 열적 안정된 써머세트 부착제 (즉, 에폭시 수지) 가 MYLAR로 덮힌 절단된 메쉬 - 스텐실 주변부에 도포되고, 스크린이 스텐실에 예리하게 부착되도록 에폭시가 매끄럽게 처리된다. 에폭시는 오븐내에서 5분동안 경화된다. 결국, 스크린에 의하여 팽팽하게 퍼진 스텐실이 결과되고, 프린트 준비가 된다.MYLAR on the rear axle after removing the screen-stencil from the oven Carefully peels off immediately. Next, the mesh screen on the upper side is cut with a sharp edge, which must be done carefully to prevent the stencil from being cut. When removing the mesh on the stencil pattern, a thermally stable thermoset adhesive (ie epoxy resin) is MYLAR The cut mesh is covered with a stencil periphery and the epoxy is smoothed so that the screen is sharply attached to the stencil. The epoxy is cured in the oven for 5 minutes. The result is a stencil spread taut by the screen, ready for printing.

(B) 샘플 홀딩 - 구멍 직경이 4.5 ∼ 6μ 이고 다공율이 36.5% (30 ∼ 60% 다공율이 가능함) 인 다공성 세라믹 홀딩 (즉, 제8도) 판(Ceramicon Designs, Golden, Colorado, P - 6 - C material) 은 다공성 세라믹 판을 통하여 진공을 인가하여 프린트되는 동안 두께 1 mil (0.00254cm)의 다공성 산화물 코팅된 재료를 홀딩하기 위하여 사용된다. 세라믹 판은 소정 치수 (프린트 될 기판의 사이즈와 형태) 로 절단된다. 다음에, 상기 세라믹판은 스크린 프린터에 장착될 수 있는 알루미늄 (강철 등) 프레임 (277) 및 에폭시 또는 다른 부착제내에 삽입된다. 다음에 상기 세라믹은 가능한한 평탄하게 금속 프레임에 그라운드 플러쉬 (ground flush) 된다. 다음에, 소정의 위치에 기판을 홀딩하기 위하여 홀 (281, 282, 283)에 핀 (278, 279, 280) 을 위치시킨다.(B) Sample holding—porous ceramic holding (ie, FIG. 8) plate having a pore diameter of 4.5-6 μm and porosity of 36.5% (possible 30-60% porosity) (Ceramicon Designs, Golden, Colorado, P − 6-C material is used to hold a 1 mil (0.00254 cm) thick porous oxide coated material during printing by applying a vacuum through the porous ceramic plate. The ceramic plate is cut into predetermined dimensions (size and shape of the substrate to be printed). The ceramic plate is then inserted into an aluminum (steel or the like) frame 277 and an epoxy or other adhesive that can be mounted to a screen printer. The ceramic is then ground flushed to the metal frame as smoothly as possible. Next, pins 278, 279, and 280 are positioned in the holes 281, 282, and 283 to hold the substrate at a predetermined position.

(C) 에폭시 - Master Bond EP 21 ART(점성도가 150,000 내지 600,000 cps 인 두께의 구성요소 에폭시 (33 중량 퍼셴트의 폴리아민하드너, 67중량퍼센트의 액체 에폭시 수지)).(C) Epoxy-Master Bond EP 21 ART (Component epoxy with a thickness of 150,000 to 600,000 cps (33 weight percent polyaminehardner, 67 weight percent liquid epoxy resin)).

상기 에폭시는 주문 생산되어 준비된다. 유동성 액체로서의 유용한 수명은 약 30 분이다.The epoxy is made to order and prepared. Useful life as a flowable liquid is about 30 minutes.

(D) 스크린 프린팅 파라미터(D) screen printing parameters

스퀴지 속도 1 - 2 in/s (에폭시 점성도에 종속)Squeegee Speed 1-2 in / s (depending on epoxy viscosity)

스냅 오프 20 - 30 mil (0.0050 내지 0.0076 cm) (스크린 인장력에 관계되며 조절된다)Snap off 20-30 mil (0.0050 to 0.0076 cm) (adjusted relative to screen tension)

(E) 프린트된 에폭시 패턴 - 실질적으로 높이가 약 1 내지 1.25 mil (0.00254 내지 0.00316 cm) 이고 직경이 약 7.5 mil (0.019 cm)로 배열된 에폭시 범프가 제작되었다. 종래의 전극상 패턴은 중앙에서 중앙까지의 간격이 40 mil (0.1 cm) 로 증착되어 배열된 미소돌출부로 이루어진다. 또한, 전극 주변부에서의 미소돌출부 밀도는 중앙에서 중앙까지의 간격을 20 mil (0.0508 cm) 로 감소시킴으로서 증가되었다. 스크린 프린트된 에폭시 구성은 보통 공기내에서 4 내지 12 시간동안 150℃ 에서 경화된다.(E) Printed Epoxy Patterns—Epoxy bumps were constructed that were substantially about 1 to 1.25 mil (0.00254 to 0.00316 cm) in height and about 7.5 mil (0.019 cm) in diameter. The conventional electrode pattern is composed of microprojections arranged at 40 mil (0.1 cm) spaced from center to center. In addition, the microprojection density at the electrode periphery was increased by reducing the distance from center to center to 20 mil (0.0508 cm). Screen printed epoxy compositions are usually cured at 150 ° C. for 4-12 hours in air.

[실시예 11]Example 11

[또다른 스크린 프린팅 파라미터][Another Screen Printing Parameter]

(A)세퍼레이터범프 - 세퍼레이터 범프의 높이는 0.01 내지 0.004 in (0.00254 내지 0.01016 cm) 이고 폭은 0.006 내지 0.012 in (0.01524 내지 0.03038 cm) 이다. 세퍼레이터 범프는 도트, 정방형, 사각형 또는 이들 형상의 조합에 의해서 형성된다. 상기 범프의 폭은 범프 높이가 증가할수록 증가한다.(A) Separator Bump-Separator bumps have a height of 0.01 to 0.004 in (0.00254 to 0.01016 cm) and a width of 0.006 to 0.012 in (0.01524 to 0.03038 cm). The separator bumps are formed by dots, squares, squares, or a combination of these shapes. The width of the bump increases as the bump height increases.

(B) 세퍼레이터 패턴 - Active Field Area 와 Bounding Border Area 의 두 패턴이 전극 기판상에 가로 및 세로가 0.040 및 0.040 in (0.1016 cm) 로 위치한 세퍼레이터 범프를 가지고, 일반적으로 도트형이다. 상기 BBA는 중앙에서 중앙까지의 간격이 각각 O.O2O, O.O2O in(0.0508 cm) 로서, 증가된 범프 밀도를 가진다. 사각형의 가로줄은 도트의 배열 사이에서 교대로 나타낸다.(B) Separator Patterns-Two patterns, an active field area and a bounding border area, have separator bumps located at 0.040 and 0.040 in (0.1016 cm) horizontally and vertically on an electrode substrate, and are generally dot-shaped. The BBA has an increased bump density with a center-to-center spacing of O.O 2 O and O.O 2 O in (0.0508 cm), respectively. The horizontal lines of the rectangles alternate between the array of dots.

(C) 스크린 준비 - 세퍼레이터 구성의 설계는 CAD 시스템으로 수행한다. CAD 전자 데이터는 "Gerber polt file" 로 변환된다. 스크린 프린터용의 소정 두께를 갖는 스텐실을 제조하기 위하여, 스크린 제조입자가 상기 플롯 (plot) 데이터를 사용한다. 상기 스크린은 SMT (Screen Manufacturing Technologies of Santa Clara, California) 에서 사용할 수 있다.(C) Screen preparation-The design of the separator configuration is performed by CAD system. CAD electronic data is converted into a "Gerber polt file". In order to produce a stencil having a predetermined thickness for a screen printer, the screen preparation particles use the plot data. The screen can be used from Screen Manufacturing Technologies of Santa Clara, California.

(D) 전극 진공판 (워크 홀더 (Warkholder))(D) electrode vacuum plate (Warkholder)

전극 주변부보다 0.050 더 작게 되어있는 다공성 세라믹판 (Ceramicon Designs, Golden, Colorade, P - 6 - C materical) 이 설치되고, 스크린 프린터 설치용으로 하부면은 그라운드 플레쉬이고 평행하다. 전극기판 배치용 코너스탑 (corner stop) 을 형성하는 중앙의 전극 가장자리 부분에, 다층핀이 삽입된다.Porous ceramic plates (Ceramicon Designs, Golden, Colorade, P-6-C materical), which are 0.050 smaller than the electrode periphery, are installed and the bottom face is ground flash and parallel for screen printer installation. Multi-layered pins are inserted in the center electrode edge portion forming the corner stop for electrode substrate placement.

(E) 에폭시 - 두개의 구성요소 에폭시 Master Bond EP21AR 은 실리카 필터의 첨가에 의하여 소성의 점성도 (틱소트로픽, 300,000 내지 400,000 cps) 로 변형된다. 소정의 점성도를 갖는 에폭시는 뉴져지구 하켄삭의 마스터 본드사로부터 주문 구매된다. 상기 에폭시는 주문에 의해 준비된다. 유동성 액체의 유효수명은 약 30분이다.(E) Epoxy-Two component epoxy Master Bond EP21AR is transformed to the viscosity of firing (thixotropic, 300,000 to 400,000 cps) by the addition of a silica filter. Epoxy with the desired viscosity is ordered from Master Bond, Hackensak, New Jersey. The epoxy is prepared by order. The useful life of the flowable liquid is about 30 minutes.

(F) 스크린 프린팅 파라미터(F) screen printing parameters

[포토리소그래피에 의한 미소돌출부 형성][Formation of micro protrusions by photolithography]

[실시예 12]Example 12

미소돌출부의 핫 롤러 포토리소그래피에 의한 제작Fabrication by hot roller photolithography of micro protrusions

(A) 두께가 1.5 mil (0.0038 cm)인 높은 적용성의 솔더 마스크(solder mask) Confer MASK2000 은 전극과 동일한 사이즈로 절단된다.(A) Highly applicable solder mask Confer MASK with thickness of 1.5 mil (0.0038 cm) 2000 is cut to the same size as the electrode.

(B) 전극 재료표면 (111A) 상에 Confer MASK필름을 놓아서 포토레지스트 필름 (381) 을 도포한 후, 포토 레지스트필름 (381) 과 전극(111A) 사이의 해제시트 (382) 를 제거하고, 이러한 적층부를 150℉ 에서 가열된 롤러 (384, 385) 에 통과시켜, 전극표면 (111A) 에 포토레지스트 필름 (381) 을 부착시킨다. 다음에, 포토 레지스트 필름의 외측부상에 폴리에스테르 커버시트 (382 A) 를 제거한다.(B) Confer MASK on electrode material surface 111A. After the film was placed to apply the photoresist film 381, the release sheet 382 between the photoresist film 381 and the electrode 111A was removed, and the laminate was heated at 150 ° F. for the rollers 384 and 385. Through, the photoresist film 381 is attached to the electrode surface 111A. Next, the polyester cover sheet 382 A is removed on the outer side of the photoresist film.

(C) 가로로 늘어선 투명 홀 (개구부 388) 을 포함하는 다크필드(dark field) 마스크 (387) 은 포토 레지스트 (381) 상에 놓여진다. 종래의 패턴은 전극의 주변부상에 세개의 가로줄로 직경이 6 mil (0.0212 cm), 중앙에서 중앙까지의 간격이 40 mil (0.1 cm) 인 고밀도의(중증앙에서 중앙까지가 20 mil (0.0508 cm))홀로 배열되어 이루어진다.(C) A dark field mask 387 including horizontally-transparent transparent holes (openings 388) is placed on the photoresist 381. The conventional pattern is a high density (central to center 20 mil (0.0508 cm) with three horizontal lines on the periphery of the electrode, 6 mils (0.0212 cm) in diameter and 40 mils (0.1 cm) from center to center. It is made by arranging alone.

(D) 필름 (381) 은 홀 (388) 과 마스크 (387) 를 통하여, 약 20 초 동안, 종래의 UV 광원, 즉 수은층기램프 (389) 에 노광된다. 다음에 마스크를 제거한다.(D) The film 381 is exposed to a conventional UV light source, that is, a mercury layer lamp 389, for about 20 seconds through the hole 388 and the mask 387. Next, remove the mask.

(E) 포토 레지스트의 비노광된 면적은 15분동안 1%포타슘 카보네이트의 랭크내에 있어서 현상시키거나 스트립된다.(E) The unexposed area of the photoresist is developed or stripped in a rank of 1% potassium carbonate for 15 minutes.

(F) 다음에, 미소돌출부가 있는 전극 표면은 탈이온화된 물로 세척하고, 1.5 분동안 10% 황산 탱크내에 넣어지고, 최종적으로 탈이온화된 물로 세척된다.(F) Next, the electrode surface with the microprojections is washed with deionized water, placed in a 10% sulfuric acid tank for 1.5 minutes, and finally with deionized water.

(G) 처음에, 미소돌출부 (13) 는 UV 광선에 노광된다. 미소돌출부의 최종적인 경화는 1시간동안 300℉의 공기 대류 오븐내에서 행해진다.(G) At first, the microprojections 13 are exposed to UV light. Final hardening of the microprojections is done in an air convection oven at 300 ° F. for 1 hour.

최종적인 전극 (111A) 은 직접 사용되거나 상기와 같이 처리된다.The final electrode 111A is used directly or treated as above.

[실시예 13]Example 13

[포토레지스트의 진공적층][Vacuum Lamination of Photoresist]

(A) 두께가 2.3 mil (0.0058 cm) 인 높은 적용성의 솔더 마스크 Confer MASK2000 은 전극보다 조금 더 크게 절단된다.(A) Highly applicable solder mask Confer MASK with thickness of 2.3 mil (0.0058 cm) 2000 is cut slightly larger than the electrode.

(B) 포토 레지스트 필름 (381) 은 Dynachem 의 진공 도포구 모델(724, 730)을 사용하여 표군 동작 조건에서 (160℃, 0.3 mbars), 전극(11 A) 과 지지부 백킹 판 (backing plate) 상에 진공 적층된다. 폴리에스테르 커버 시트 (382 A) 가 제거된다.(B) Photoresist film 381 was fabricated on the backing plate of the electrode 11 A and the support backing plate at 160 ° C, 0.3 mbars using a Dynachem vacuum applicator model 724, 730 Vacuum laminated on. The polyester cover sheet 382 A is removed.

(C) 가로로 늘어선 투명 홀 (388) 을 포함하는 다크필드 마스크(387) 은 포토 레지스트 필름 (381) 상에 놓여진다. 종래의 패턴은 전극의 주변부상에 세개의 가로줄로 직정이 6 mil (0.0015 cm), 중앙에서 중앙까지의 간격이 40 mil(0.102 cm)인 고밀도의 (중앙에서 중앙까지가 20 mil (0.0054 cm)) 홀로 배열되어 이루어진다.(C) The dark field mask 387 including the horizontally-transparent transparent holes 388 is placed on the photoresist film 381. The conventional pattern is dense (20 mil (0.0054 cm) from center to center) with three horizontal lines on the periphery of the electrode, 6 mil (0.0015 cm) orthogonal, and 40 mil (0.102 cm) from center to center. ) Is made by arranging alone.

(D) 필름은 3 - 7 KW 전력의 비조준된 UV 광원에서 20 내지 40 초 동안 노광된다.(D) The film is exposed for 20 to 40 seconds in an untargeted UV light source of 3-7 KW power.

(E) 포토 레지스트 필름의 비노광된 면적은 컨베이어형 스프레이 현상 장치에서 0.5%포타슘 카보네이트를 사용하여 현상하거나 스트립한후, 탈 이온화된 물로 세척하고 터빈 건조시킨다.(E) The unexposed area of the photoresist film is developed or stripped with 0.5% potassium carbonate in a conveyor spray developing apparatus, washed with deionized water and dried in a turbine.

(F) 미소돌출부의 최종 경화는 두 단계의 공정으로 행해진다. 처음에, 미소돌출부는 Dynachem UVCS 933 장치의 UV 광선에 노광되고, 다음에 75 분 동안 300 ∼ 310℉ 에서 강제 주입 공기 오븐내에 넣어진다. 최종적인 전극은 직접 사용되거나 상기와 같이 더 처리된다.(F) The final hardening of the microprojections is carried out in a two step process. Initially, the microprojections are exposed to the UV light of the Dynachem UVCS 933 apparatus and then placed in a forced inlet air oven at 300-310 ° F. for 75 minutes. The final electrode is either used directly or further processed as above.

[실시예 14]Example 14

[다공율 제어용 계면 활성제]Surfactant for Porosity Control

32g의 세틸트리메틸 암모니옴 브로마이드가 1ℓ의 이소-프로파놀에 부가되어 휘적셔지고 약간의 열을 받는다. 약 1 시간 후에 73g의 TaCl5와 47g의 RuCl3H2O가 상기 투명한 용액에 첨가된다. 표준 코팅공정은 5 분동안 300℃ 에서의 인테림 피롤리시스와 3 시간동안 300℃ 에서 최종 피롤리시스로서 수행된다. 코팅부의 평균 구멍 직경은 45Å 정도까지 증가된다. 2시간 동안 680psi, 260℃의 증기에서 후처리된후, 평균 구멍 직경은 120Å 까지 증가한다.32 g of cetyltrimethyl ammonium bromide is added to 1 L of iso-propanol, which is stirred and subjected to some heat. After about 1 hour 73 g TaCl 5 and 47 g RuCl 3 H 2 O are added to the clear solution. The standard coating process is carried out as intepy pyrrolisis at 300 ° C. for 5 minutes and final pyrrolisis at 300 ° C. for 3 hours. The average pore diameter of the coating is increased to about 45 mm 3. After workup in steam at 680 psi, 260 ° C. for 2 hours, the average pore diameter increases to 120 mm 3.

결과된 코팅부의 구멍 직경은 변형시키기 위하여, 25중량%의 세틸트리메틸 암모니움 클로라이드 수용액이 사용될 수 있다.In order to modify the pore diameter of the resulting coating, 25% by weight aqueous solution of cetyltrimethyl ammonium chloride can be used.

[실시예 15]Example 15

열적 탄성 중합체 개스킷사이에 열적 탄성층함체 개스킷 (즉, KRATION)을 끼우는 것이다. 장치의 특성은 상술한 것과 유사하다.Thermal elastomeric gaskets between thermal elastomeric gaskets (ie KRATION ) Is inserted. The characteristics of the device are similar to those described above.

[실시예 16]Example 16

[전해질 부피 증가를 조절하기 위한 제2재료의 포함][Including Second Material to Control Electrolyte Volume Increase]

온도의 증가 때문에, 전해질의 소정 부피가 증가함을 조절하기 위하여 다공성 하이드로포빅 재료가 각 셀에 부가된다. 디스크로서, 셀내에 놓여진다.Because of the increase in temperature, a porous hydrophobic material is added to each cell to control the increase in the desired volume of electrolyte. As a disk, it is placed in a cell.

일반적으로 1-3 mil 두께의 W. L. Gore & Associates, Inc. 의 PTFE 재료가 사용된다. 바람직하게는, PTFF 재료는 20 내지 10O psi 의 몰구입 압력을 가진다.Typically 1-3 mils thick W. L. Gore & Associates, Inc. PTFE material is used. Preferably, the PTFF material has a molar purchase pressure of 20 to 10 psi.

[실시예 17]Example 17

[전극의 또다른 사전처리][Another Pretreatment of Electrodes]

전극이 미소돌출부, 개스킷, 및 폴 카드 (pull card) (단계 E 후) 를 갖춘 다음에, 상기 전극은 1 M 황산에 넣어지고, 개방 회로전위는 약 0.5V로 조절되며, 이는 수소 방출없이 캐소드 전류를 사용하여 조절된다. 전극은 탈이온화된 물내에 넣어지고, 비활성 분위기 (즉, Ar) 에서 건조되고 어셈블된다.After the electrode has a microprojection, a gasket, and a pull card (after step E), the electrode is placed in 1 M sulfuric acid and the open circuit potential is adjusted to about 0.5V, which is the cathode without hydrogen evolution. Regulated using current. The electrode is placed in deionized water, dried and assembled in an inert atmosphere (ie Ar).

본 발명의 소정 실시예가 제시되고 설명되었지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이, 증가된 수명과 충전/방전 특성, 낮은 누설 전류를 갖는 배터리 또는 커패시터와 같은 전기 저장 장치를 개선된 방법으로 제작하기 위하여 다양한 변형과 변화를 가할 수 있음을 당업자에게 명백할 것이다. 첨부된 청구항의 범위내에서 상기의 모든 변형과 변화는 수행가능할 것이다.Although certain embodiments of the present invention have been presented and described, there is an improved method of fabricating an electrical storage device, such as a battery or capacitor, with increased lifetime and charge / discharge characteristics, low leakage current, without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made thereto. All such modifications and variations are intended to be made within the scope of the appended claims.

Claims (11)

비수용성 또는 수용성 전해질과 접촉하는 전극 표면을 갖는 상태에서의 전하 저장용 전기저장 장치인 드라이 프리유닛 (a dry preunit) 을 제조하기 위한 개선된 방법에 있어서,An improved method for producing a dry preunit, which is an electrical storage device for charge storage in the state of having an electrode surface in contact with a water-insoluble or water-soluble electrolyte, (a) 주석, 납, 바나듐, 티타늄, 루테늄, 탄탈륨, 로듐, 오스뮴, 이리듐, 철, 코발트, 니켈, 구리, 몰리덴, 니오븀, 크롬, 망간, 란타늄 또는 란타늄 계열금속 또는 합금 또는 그 조합물로 이루어지고, 전기 도전율을 향상시키기 위하여 소량 비율의 첨가제를 포함하는 그룹의 금속 산화물로부터 독립적으로 선택된 넓은 표면적을 갖는 하나 이상의 금속 산화물로 된 얇은 다공성층으로 각각의 평탄한 표면상에 코팅된, 두께가 O.1 내지 10 mil 정도인 티타늄, 지르코늄, 철, 구리, 납, 주석, 니켈, 아연 또는 그 조합물로부터 선택된, 얇은 두께의 평탄한 금속시트 지지부를 취하고, 이때, 상기 얇은 금속 산화물층의 두께는 약 O.1 내지 1OOμm 이며,(a) tin, lead, vanadium, titanium, ruthenium, tantalum, rhodium, osmium, iridium, iron, cobalt, nickel, copper, molybdenum, niobium, chromium, manganese, lanthanum or lanthanum based metals or alloys or combinations thereof; A thickness of 0, coated on each flat surface with a thin porous layer of one or more metal oxides having a large surface area independently selected from the group of metal oxides containing small proportions of additives to improve electrical conductivity Take a thin, flat metal sheet support, selected from titanium, zirconium, iron, copper, lead, tin, nickel, zinc, or a combination, on the order of .1 to 10 mils, wherein the thickness of the thin metal oxide layer is about 0.1 to 100 microns, (b) (i) 다공성의 얇은 금속 산화물층의 일측부 또는 양측부의 표면상에 약 0.1 내지 10 mil 의 두께를 갖는, 수용성 또는 비수용성 전해질에 대하여 안정된 전기 절연성의 구분된 미소돌출부를 실질적으로 균일한 높이의 어레이로 증착시키거나,(b) (i) a substantially uniform electrically insulating discrete microprojection that is stable for water-soluble or non-aqueous electrolytes having a thickness of about 0.1 to 10 mils on the surface of one or both sides of the porous thin metal oxide layer. To be deposited in an array (ii) 상기 금속 산화물층의 평탄한 한 표면상에 약 O.1 내지 1O mil의 두께를 갖는 얇게 절단된 이온 투과성의 전기 절연성 세퍼레이터(a separator) 를 배치시키거나,(ii) placing a thinly cut ionically permeable electrically insulating separator (a separator) having a thickness of about 0.1 to 10 mils on a flat surface of the metal oxide layer, (iii) 제2전기 도전성 재료의 하나이상의 표면상에 약 0.1 내지 10 mil 의 두께를 갖는 이온투과성 또는 반투과성 세퍼레이터를 구조하거나,(iii) constructing an ionically or semipermeable separator having a thickness of about 0.1 to 10 mils on at least one surface of the second electrically conductive material, (iv) 세퍼레이터로서 얇은 공기공간을 형성시킴으로서,(iv) forming a thin air space as a separator, 선택된 수용성 또는 비수용성 전해질에 대하여 안정된 이온투과성 공간 세퍼례이터를 형성하고,To form a stable ion-permeable spatial separator for the selected water-soluble or water-insoluble electrolyte, (c) 개스킷 재료로서 폴리아미드, TEFZEL, KRATION, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 다른 포리올레핀, 폴리술폰, 플루오르화 또는 부분적으로 플루오르화 처리된 고분자 또는 그 조합물에서 선택된 하나이상의 얇은 합성 유기 고분자층을 단계 (b) 의 상기 얇은 전기 도전성 시트의 한측부 또는 양측부의 주변 가장자리 표면과 접촉시키고,(c) Polyamide, TEFZEL as gasket material , KRATION , Polyethylene At least one thin synthetic organic polymer layer selected from polypropylene, other polyolefins, polysulfones, fluorinated or partially fluorinated polymers or combinations thereof, on one or both sides of the thin electrically conductive sheet of step (b) In contact with the surface of the peripheral edge of the (d) 고분자성 개스킷 재료보다 더 높은 용융 온도 (Tm) 를 갖는 특이한 재료로된 하나 이상의 얇은 코드를, 선택적으로 얇고 평탄한 시트를 가로지르게 하고 개스킷 재료상에 또는 개스킷 재료내에 배치시키고, 상기 코드는 여기에 기술된 공정 조건하에서 상기 재료에 부착되거나, 녹거나, 유동하지 않으며,(d) one or more thin cords of unusual material having a higher melting temperature (Tm) than the polymeric gasket material, optionally traversing a thin, flat sheet and placed on or in the gasket material, the cord being excited here Does not adhere to, melt, or flow on the material under the process conditions described in (e) 금속산화물로 코팅된 얇고 평탄한 시트조각으로 반복 적층된 스택과 한측부만이 코팅 및/또는 더 두꺼운 지지재료로 형성된 시트 단부를 선택적으로 갖는 단계 (d) 에서 제작된 세퍼레이터를 어셈블하는 방법과,(e) a method of assembling the separator fabricated in step (d), in which the stack repeatedly stacked with thin and flat sheet pieces coated with metal oxide and only one side selectively has a sheet end formed from a coating and / or thicker support material. and, (f) 단계 (e)의 적층된 스택을 개스킷 재료의 온도 Tm 보다 더 크게하여 0 내지 10O℃ 에서 가열하여 개스킷 재료가 적층된 스택의 가장자리로 흘러서 부착, 봉합되며, 집체화된 고분자체로 스택을 선택적으로 봉입하고 봉합하는 시트와 세퍼레이터의 집적 적층된 고체 스택을 형성하는 방법과,(f) the stacked stack of step (e) is heated to a temperature greater than the temperature of the gasket material Tm at 0 to 10O &lt; 0 &gt; C so that the gasket material flows to the edges of the stacked stack to attach and seal, and the stack is integrated with the aggregated polymer body. A method of forming an integrated stacked solid stack of sheets and separators for selectively encapsulating and sealing; (g) 비활성 분위기에서 단계 (f) 의 집체화된 고체 스택을 주위온도까지 냉각시키고,(g) cooling the aggregated solid stack of step (f) to ambient temperature in an inert atmosphere, (h) 다공성 전극층 사이에 위치한 필 갑내에 하나이상의 소형 개구부를 형성하는 각각의 층사이에 있는 하나이상의 얇은 코드를 제거시키는 단계들을 포함하는 드라이 프리유닛의 제조방법.(h) removing one or more thin cords between each layer forming one or more small openings in a pencil positioned between the porous electrode layers. 제1항에 있어서, 단계 (b) 에서, 균일한 미소돌출부의 어레이는,The method of claim 1, wherein in step (b), the array of uniform microprojections is (a) 대기압과 약 75℃ 분위기 온도 사이에서 틱소트로픽(thixotropic) 조성물을 생성하기 위하여, 전해질 상태에 대하여 실질적으로 비활성인 전기 절연성 재료를 취하고,(a) takes an electrically insulating material that is substantially inert to the electrolyte state to produce a thixotropic composition between atmospheric pressure and about 75 ° C. ambient temperature, (b) 전기 도전성 탄소, 다공성 금속 산화물, 혼합된 다공성 금속 산화물 또는 다른 다공성 코팅부로 한 측부 또는 양측부 상의 중앙에 코팅된 얇고 평탄한 전기 도전성 금속 시트를 구비하고, 안정된 홀더에 평탄한 전극을 고정시키는, 얇은 전극재료를 취하고,(b) having a thin, flat electrically conductive metal sheet coated at the center on one or both sides with electrically conductive carbon, porous metal oxide, mixed porous metal oxide or other porous coating, and fixing the flat electrode to a stable holder, Take thin electrode material, (c) 상기 얇고 평탄한 전극위에 소형 개구부를 갖는 얇고 평탄한 스크린 또는 스텐실을 배치하고(c) placing a thin flat screen or stencil having a small opening on the thin flat electrode; (d) 스크린과 전극표면을 접촉시키기 위하여 스크린 표면을 가로질러 스퀴지를 가져오는 경우에, 단계 (a) 의 유동성 조성물과 얇은 스크린 표면의 외측 상부가 접촉함으로서, 상기 조성물의 소형 부분은 상기 패턴을 통하여 돌출하고, 얇은 전극의 외부 표면을 접촉시키고, 선택적으로 다공성 전극 코팅부의 외부 표면을 관통하며,(d) in the case of bringing a squeegee across the screen surface to contact the screen and the electrode surface, the contacting of the flowable composition of step (a) with the outer top of the thin screen surface causes the small portion of the composition to Protrudes through, contacts the outer surface of the thin electrode, optionally penetrates the outer surface of the porous electrode coating, (e) 상기 스크린 프린터로부더 샘플을 제거하고,(e) removing the sample from the screen printer, (f) 상기 인가된 도포된 재료를 경화시켜 상기 분리된 미소돌출부가 실질적으로 그 형상과 크기를 유지하게 하는 단계로 이루어진 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로하는 방법.(f) curing the applied applied material such that the separated microprotrusions maintain their shape and size substantially. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 단계 (a) 에서 상기 지지부는 상기 주변 가장자리 표면상에 제 2 전기 도전성 재료를 가지고,In step (a) the support has a second electrically conductive material on the peripheral edge surface, 단계 (b) 에서 상기 미소돌출부는 상기 제 2 전기 도전성 재료의 표면상에 있고,In step (b) the microprojection is on the surface of the second electrically conductive material, 단계 (c) 에서 상기 개스킷 재료는 열가소성이고,In step (c) the gasket material is thermoplastic, 단계 (e) 에서 상기 하부시트는 더 두꺼운 지지부 재료이고,In step (e) the bottomsheet is a thicker support material, 단졔 (f) 에서 상기 개스킷 재료는 여분이 있어서 연속적으로 집체되는 봉합체를 형성하고,In paragraph (f) the gasket material is redundant to form a suture that is collected continuously, 단계 (g) 에서 상기 스택은 실온에서 냉각되고,In step (g) the stack is cooled to room temperature, 단계 (h) 에서 상기 코드는 금속, 세라믹, 유기 고분자 또는 그 조합물로 이루어지는 것을 특정으로 하는 방법.And wherein in step (h) the cord consists of a metal, a ceramic, an organic polymer or a combination thereof. 제1항에 기재된 방법에 의해 제조된 프리유닛을 이용하여, 비어있는 필 갭 영역을 전해질로 채우고, 필 포트 개구부를 봉합하고, 전기적으로 충전하여 얻은 에너지 저장 장치로서, 상기 에너지 저장 장치가,An energy storage device obtained by filling an empty fill gap region with an electrolyte, sealing a fill port opening, and electrically charging using a preunit manufactured by the method according to claim 1, wherein the energy storage device includes: 전기가 약한 동안에 컴퓨터 메모리 셔트다운, 또는 궤도위성의 주기적인 점등 전력에 구비되는 것으로, 지속적인 전원사용을 의한 수단으로 제공되어, 소정 기간동안 셔트다운에 필요한 부가 전력과 전원이 불연속적인 경우에 사용되는 전력을 제공하거나,It is included in the computer memory shut-down or the periodic lighting power of the orbital satellite while the electricity is weak, provided by means of continuous use of power, and used when the additional power and power required for the shutdown for a predetermined period are discontinuous. To provide power, 촉매를 가열하거나, 세동기 또는 여타 심장박동 제어장치에 전력을 공급하는 전원 수단을 필요로하는, 높은 전류 및 / 또는 에너지가 요구되는 경우에 펄스전력을 제공하거나, 또는 전기차량의 배터리가 장치를 재충전할 수 있도록 내부연소 엔진에 펄스전력을 공급하거나,Provides pulsed power when high current and / or energy is required, which requires a power source to heat the catalyst or to power a defibrillator or other heart rate control device, or an electric vehicle battery Supplying pulsed power to the internal combustion engine for recharging, 전기 코드없이 서지형 도구에 필요한 것으로, 재충전이 빨리되고 방전이 느린경우에 적용되는 전력을 공급하거나,It is required for a surge tool without an electrical cord, which supplies power when the recharge is fast and the discharge is slow, 장치 및 통신 장비에 필요한 휴대용 전원을 제공하는 것으로 부터 독립적으로 선택된 용도의 전기 전력원으로서 이용되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치.An energy storage device, characterized in that it is used as an electrical power source for a purpose independently selected from providing portable power for devices and communication equipment. 에너지 저장장치용의 드라이 프리유닛으로서,As a dry free unit for energy storage device, 에너지를 저장하기 위한 하나 이상의 제 1 셀을 구비하며, 상기 제 1 셀은,One or more first cells for storing energy, the first cells, a. 제 1 전기 도전성 전극과,a. A first electrically conductive electrode, b. 제 2 전기 도전성 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극은 소정의 제 1 거리만큼 이격되어 있으며,b. A second electrically conductive electrode and the first and second electrodes are spaced apart by a predetermined first distance, c. 상기 제 1 및 제 2 전극을 분리시키고 전기적으로 절연시키기 위하여, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 끼워진 제 1 유전체 개스킷 수단을 조합하여 구비하며,c. Combining first dielectric gasket means sandwiched between the first and second electrodes to separate and electrically insulate the first and second electrodes, d. 상기 제 1 전극의 한 표면상에 형성된 넓은 표면적의 제 1 전기 도전성 코팅층과, 상기 제 1 코팅층은 상기 제 1 전극과 상기 개스킷 수단 사이에 위치하며,d. A large surface area first electrically conductive coating layer formed on one surface of the first electrode, and the first coating layer is located between the first electrode and the gasket means, e. 상기 제 2 전극의 한 표면상에 형성된 넓은 표면적의 제 2 전기 도전성 코팅층과, 상기 제 2 코팅층은 상기 제 1 전극과 상기 제 1 개스킷 수단사이에 위치하고,e. A large surface area of the second electrically conductive coating layer formed on one surface of the second electrode, and the second coating layer is located between the first electrode and the first gasket means, f. 상기 제 1 코팅층, 상기 제 2 코팅층, 또는 그 조합층상의 복수개의 돌출부를 포함하는 층을 추가로 구비하므로써,f. By further comprising a layer comprising a plurality of protrusions on the first coating layer, the second coating layer, or a combination thereof, 중앙에 위치한 개구부를 갖는 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 및 상기 제 1 개스킷 수단이 함께 결합되어 상기 제 1 셀을 형성하는 경우에, 이들 사이에 공기로 채워진 필갭이 형성되며,When the first electrode, the second electrode, and the first gasket means having the centrally located opening are joined together to form the first cell, an air filled fill gap is formed therebetween, 상기 제 1 전극의 상기 제 1 코팅층과, 상기 제 2 전극의 상기 제 1 및 제 2 코팅층은 금속 산화물, 혼합된 금속 산화물, 금속 나이트라이드 및, 고분자로 이루어지는 그룹에서 선택되어짐을 특징으로 하는 드라이 프리유닛.Wherein the first coating layer of the first electrode and the first and second coating layers of the second electrode are selected from the group consisting of metal oxides, mixed metal oxides, metal nitrides, and polymers. unit. 제 1 항에 있어서, 단계 (a) 에서의 다공성 전극은The method of claim 1, wherein the porous electrode in step (a) is (a) 약 0.5 내지 4시간 사이에서 약 150 내지 300℃ 사이의 온도에서 스팀과 접촉하거나(a) contacting steam at a temperature between about 150 and 300 ° C. between about 0.5 to 4 hours or (b) 약 0.2 내지 2시간사이에서 약 80 내지 140℃ 사이의 온도에서 반응성 가스 또는 반응성 액체와 접촉하거나(b) contacting the reactive gas or the reactive liquid at a temperature between about 0.2 to 2 hours and between about 80 to 140 ° C. (c) 약 1 내지 60분 동안에 산소를 배출하기에 충분한 애노드 전류와 접촉하는 조건하에서 형성되고,(c) is formed under conditions in contact with an anode current sufficient to evacuate oxygen for about 1 to 60 minutes, 다음에, 개방회로 전위가 약 0.5 내지 0.75V (징상적인 수소 전극에 대하여) 범위내로 조절될때까지 수소가스 배출없이 캐소드 전류와 접촉하게 됨을 특성으로 하는 방법.And then contacting the cathode current without hydrogen gas emissions until the open circuit potential is adjusted to within the range of about 0.5 to 0.75 V (relative to the imaginary hydrogen electrode). 제 1 항에 있어서, 단계 (d) 및 단계 (e) 사이에서, 개방회로 전위가 약 0.5V 내지 0.75V(정상적인 수소 전극에 대하여)범위내로 조절될때까지, 다공성 코팅부가 캐소드 전류와 접촉되는 것을 특징으로하는 방법.The method of claim 1, wherein between (d) and (e), the porous coating is brought into contact with the cathode current until the open circuit potential is adjusted within the range of about 0.5V to 0.75V (relative to normal hydrogen electrode). How to feature. 제 5 항에 기재된 드라이 프리유닛에 사용하기 위한 넓표면적의 전기 도전성의 다공성 코팅층으로서, 상기 다공성층은 지지부상에 코팅된, 미소구멍 및 메소 (meso) 구멍으로 실질적으로 이루어진 넓은 유효 표면적을 갖는 금속 산화물 또는 혼합된 금속산화물을 구비함을 특징으로 하는 코팅층.A wide surface area electrically conductive porous coating layer for use in the dry preunit of claim 5, wherein the porous layer is a metal having a large effective surface area substantially consisting of micropores and mesopores, coated on a support. A coating layer comprising an oxide or a mixed metal oxide. 제 5 항에 기재된 드라이 프리유닛을 사응하여 에너지를 저장하는 방법으로서, 상기 프리유닛을 이은 도전성 전해질로 채우고, 봉합하고, 전기적으로 충전함을 특징으로 하는 에너지 저장 방법.A method of storing energy in accordance with the dry preunit according to claim 5, wherein the preunit is filled with a subsequent conductive electrolyte, sealed and electrically charged. 제 5 항에 기재된 드라이 프리유닛의 셀 갭 내부가 이온 도전성 매질로 채워지고, 필 포트가 봉합되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치.An energy storage device, wherein the inside of the cell gap of the dry preunit of claim 5 is filled with an ion conductive medium, and the fill port is sealed. 전하 저장용의 전기 저장 장치를 제조하기 위한 개선된 방법에 있어서,In an improved method for manufacturing an electrical storage device for charge storage, 제 5 항에 기재된 드라이 프리유닛을 배기시키고,Exhausting the dry preunit according to claim 5, 상기 필 포트를 사용하는 상기 지지부 시트사이의 공간을 백필시키기에 충분한 시간동안에, 이온 도전성의 수용성 무기산 또는 비수용성 유기 매질에서 선택된 전해질을 상기 배기된 드라이 프리유닛과 접촉시키고,For a time sufficient to backfill the space between the support sheets using the fill port, an electrolyte selected from an ionically conductive water-soluble inorganic acid or a non-aqueous organic medium is contacted with the evacuated dry preunit, 소정의 외부 표면의 전해질을 제거하고,Remove electrolyte from a given outer surface, 상기 필 포트 개구부를 밀폐하고 봉합시키는 단계로 이루어지는 전기저장장치의 제조방법.Sealing the opening of the fill port and sealing the method.
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