KR100449142B1 - Micro supercapacitor adopting carbon nanotubes and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR100449142B1
KR100449142B1 KR10-2001-0074216A KR20010074216A KR100449142B1 KR 100449142 B1 KR100449142 B1 KR 100449142B1 KR 20010074216 A KR20010074216 A KR 20010074216A KR 100449142 B1 KR100449142 B1 KR 100449142B1
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이영희
안계혁
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일진나노텍 주식회사
이영희
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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Abstract

탄소 나노튜브(carbon nanotubes)를 이용하는 마이크로 수퍼 커패시터(micro supercapacitor) 및 이를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명의 일 관점에 의한 마이크로 수퍼 커패시터는, 서로 대향하는 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 두 전극과, 두 전극 사이에 도입되되 탄소 나노튜브들 사이에 충진되고 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5, SiO2또는 이들의 혼합물로 이루어진 박막의 고체 전해질, 및 전극 각각의 고체 전해질에 대향되는 후면에 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 집전체들을 포함하는 마이크로 수퍼 커패시터를 제공한다.A micro supercapacitor using carbon nanotubes and a method of manufacturing the same are disclosed. Micro supercapacitor according to an aspect of the present invention, two electrodes of a thin film comprising carbon nanotubes opposed to each other, introduced between the two electrodes, but filled between the carbon nanotubes Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , SiO 2 or a mixture of thin films of solid electrolyte, and chromium, platinum, copper, Provided are a micro supercapacitor including current collectors of a thin film made of aluminum or nickel.

Description

탄소 나노튜브를 이용하는 마이크로 수퍼 커패시터 및 이를 제조하는 방법{Micro supercapacitor adopting carbon nanotubes and manufacturing method thereof}Micro supercapacitor adopting carbon nanotubes and manufacturing method

본 발명은 에너지 저장 및 공급 장치에 관한 것으로, 특히, 탄소 나노튜브(carbon nanotubes)를 이용하여 형성되는 박막 전극을 포함하는 마이크로 수퍼 커패시터(micro supercapacitor) 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to energy storage and supply devices, and more particularly, to a micro supercapacitor including a thin film electrode formed using carbon nanotubes and a method of manufacturing the same.

최근 과학 기술 및 산업 기술의 발전과 더불어 초소형 정밀기계 부품 소자 또는 극미세 전기 전자 소자의 개발이 세계적으로 급격하게 진행되고 있다. 이러한정밀 극미세 소자들에 기능을 부여하고 제어하기 위하여 정밀 극미세 소자의 구동에 필요한 독립된 마이크로(micro) 크기의 에너지 공급 장치의 개발이 요구되고 있다. 그러나, 아직까지도 이러한 마이크로 크기의 에너지 공급 장치를 제조하는 기술은 전 세계적으로 초기 단계에 머무르고 있다.Recently, with the development of scientific and industrial technology, the development of micro precision mechanical component devices or ultra-fine electrical and electronic devices has been rapidly progressing worldwide. In order to function and control such precision micro devices, it is required to develop an independent micro-sized energy supply device for driving precision micro devices. However, the technology for manufacturing such micro-sized energy supplies is still in its infancy worldwide.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 미세한 크기의 전원 공급 장치로 이용될 수 있는 마이크로 수퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a micro-super capacitor that can be used as a power supply device of a fine size.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 미세한 크기의 전원 공급 장치로 이용될 수 있는 마이크로 수퍼 커패시터를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a micro-super capacitor that can be used as a power supply device of a fine size.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 수퍼 커패시터 및 그 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.1 to 5 are schematic views for explaining a micro-super capacitor and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100; 기판, 210, 250; 집전체,100; Substrates 210, 250; House,

310, 350; 탄소나노튜브 박막의 전극,310, 350; Carbon nanotube thin film electrode,

400: 고체 전해질, 500; 보호 막(protective coating).400: solid electrolyte, 500; Protective coating.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 서로 대향하는 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 두 전극과, 상기 두 전극 사이에 도입되는 박막의 고체 전해질을 포함하는 마이크로 수퍼 커패시터를 제공한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, provides a micro supercapacitor comprising two electrodes of a thin film comprising carbon nanotubes facing each other, and a solid electrolyte of the thin film introduced between the two electrodes. .

상기 전극은 상기 탄소 나노튜브들 사이에 충진된 상기 고체 전해질을 이루는 물질을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 고체 전해질을 이루는 물질은 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2일 수 있다.The electrode may further include a material forming the solid electrolyte filled between the carbon nanotubes. The material forming the solid electrolyte may be Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5, or SiO 2 .

상기 고체 전해질은 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5, SiO2또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.The solid electrolyte may be composed of Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , SiO 2, or a mixture thereof.

상기 전극 각각의 상기 고체 전해질에 대향되는 후면에 형성되고 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 집전체들을 더 포함할 수 있다.Each of the electrodes may further include current collectors of a thin film formed on a rear surface facing the solid electrolyte and made of chromium, platinum, copper, aluminum, or nickel.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 기판 상에 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 제1전극을 형성하고, 상기 제1전극 상에 박막의 고체 전해질을 형성하고, 상기 고체 전해질 상에 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법을 제공한다.One aspect of the present invention for achieving the above another technical problem, to form a first electrode of a thin film comprising carbon nanotubes on a substrate, to form a solid electrolyte of the thin film on the first electrode, the solid It provides a method of manufacturing a micro supercapacitor comprising forming a second electrode of a thin film comprising carbon nanotubes on an electrolyte.

상기 제1전극 및 제2전극은 탄소 나노튜브들을 시료로 이용하여 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법으로 증착될 수 있다. 이때, 상기 시료는 상기 탄소 나노튜브들에 혼합된 상기 고체 전해질을 이루는 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 시료의 상기 고체 전해질을 이루는 물질은 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2를 포함할 수 있다.The first electrode and the second electrode may be deposited by sputtering, thermal vapor deposition, or vacuum vapor deposition using carbon nanotubes as samples. In this case, the sample may further include a material forming the solid electrolyte mixed in the carbon nanotubes. The material forming the solid electrolyte of the sample may include Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5, or SiO 2 .

상기 고체 전해질을 형성하는 단계는 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5, SiO2또는 이들의 혼합물을 포함하는 시료를 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법으로 상기 제1전극 상에 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 증착은 O2를 포함하거나, N2를 포함하거나 또는 O2및 N2를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다.The solid electrolyte may be formed by sputtering a sample including Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , SiO 2, or a mixture thereof. The method may include depositing on the first electrode by thermal vapor deposition or vacuum vapor deposition. At this time, the evaporation may be included, or performed in an atmosphere containing N 2 or O 2 and N 2, or including the O 2.

상기 제1전극과 상기 기판 사이에 도입되도록 상기 기판 상에 크롬, 백금,구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 제1집전체를 형성하고, 상기 제2전극 상에 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 제2집전체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.A first collector of a thin film made of chromium, platinum, copper, aluminum, or nickel is formed on the substrate to be introduced between the first electrode and the substrate, and chromium, platinum, copper, aluminum, or the like is formed on the second electrode. The method may further include forming a second current collector of the thin film made of nickel.

상기 제1전극을 형성하는 단계와, 상기 고체 전해질을 형성하는 단계 및 상기 제2전극을 형성하는 단계는 연속적으로 수행될 수 있다.The forming of the first electrode, the forming of the solid electrolyte, and the forming of the second electrode may be continuously performed.

본 발명에 따르면, 탄소 나노튜브들로 이루어지는 두 전극 및 고체 전해질을 박막화하여 마이크로 크기의 에너지 저장 및 공급 장치로 이용될 수 있는 마이크로 수퍼 커패시터를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a micro supercapacitor that can be used as a micro-scale energy storage and supply device by thinning two electrodes made of carbon nanotubes and a solid electrolyte.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 반도체 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 층은 상기 다른 층 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제3의 층이 개재되어질 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements. In addition, where a layer is described as being "on" another layer or semiconductor substrate, the layer may exist in direct contact with the other layer or semiconductor substrate, or a third layer therebetween. May be interposed.

본 발명의 실시예에서는 마이크로 크기의 수퍼 커패시터를 탄소 나노튜브들을 이용하여 형성하는 바를 제시한다.In an embodiment of the present invention, a micro-sized supercapacitor is formed using carbon nanotubes.

탄소 나노튜브는 직경이 수㎚ 내지 수십㎚이고 길이가 수십㎛ 내지 수백㎛로 구조의 비등방성이 크며, 단층(single wall), 다층(multi wall) 또는 다발(rope) 형태의 다양한 구조의 형상을 가진다. 탄소 나노튜브는 역학적으로 견고하고, 화학적 안정성이 뛰어나며 열 전도도 및 전기 전도도가 높은 특성을 가진다.Carbon nanotubes are several nanometers to several tens of nanometers in diameter and tens of micrometers to hundreds of micrometers in length, which are largely anisotropic in structure and have various shapes in the form of single walls, multi walls, or bundles. Have Carbon nanotubes are mechanically strong, have excellent chemical stability, and have high thermal and electrical conductivity.

본 발명의 실시예에서는 이러한 탄소 나노튜브를 이용하여 박막 형태의 전극을 형성하는 바를 제시한다. 이때, 탄소 나노튜브 박막은 대략 1 ㎛ 이하의 두께로 이루어져 마이크로 수퍼 커패시터의 전극으로 이용된다. 탄소 나노튜브는 스퍼터링(sputtering), 열 기상증착(thermal evaporation) 또는 진공 기상증착(vacuum evaporation) 등으로 일정 매질 상에 증착되어 박막 전극으로 형성되는 바를 제시한다. 기존의 탄소계 전극 재료들은 박막화로 성형되기 어렵다고 알려져 있으나, 본 발명의 실시예에서는 탄소 나노튜브를 박막 전극으로 형성할 수 있으므로, 수퍼 커패시터의 크기를 미세화할 수 있다.In the embodiment of the present invention using the carbon nanotubes to provide a bar forming a thin film electrode. In this case, the carbon nanotube thin film has a thickness of about 1 μm or less and is used as an electrode of the micro super capacitor. Carbon nanotubes are deposited on a medium by sputtering, thermal evaporation, or vacuum evaporation, to form a thin film electrode. Conventional carbon-based electrode materials are known to be difficult to form by thinning, but in the embodiment of the present invention, since the carbon nanotubes may be formed as thin films, the size of the supercapacitor may be reduced.

이와 같은 탄소 나노튜브 박막 전극을 채용함으로써, 탄소 나노튜브의 높은 비표면적을 나타내는 특성을 수퍼 커패시터의 특성 개선에 이용할 수 있다. 즉, 탄소 나노튜브 개개는 그 속이 비어있는 튜브 형상이어서 전해질 이온이 용이하게 흡장될 수 있고, 또한, 탄소 나노튜브와 탄소 나노튜브 사이에도 전해질 이온이 흡장될 수 있는 좌석이 많다. 따라서, 이러한 탄소 나노튜브를 박막 전극으로 형성하여 수퍼 커패시터를 형성할 경우, 전지의 충방전 용량을 증대시킬 수 있고 높은 반복사용 효율을 구현할 수 있다. 이와 같이 탄소 나노튜브 박막 전극을 이용함으로써 고성능의 마이크로 수퍼 커패시터를 제공하는 것이 가능해진다.By employing such a carbon nanotube thin film electrode, the characteristics showing the high specific surface area of the carbon nanotubes can be used for improving the characteristics of the supercapacitor. That is, the individual carbon nanotubes have a hollow tube shape, so that electrolyte ions can be easily occluded, and there are many seats in which electrolyte ions can be occluded between the carbon nanotubes and the carbon nanotubes. Therefore, when the supercapacitor is formed by forming the carbon nanotubes as thin film electrodes, the charge / discharge capacity of the battery may be increased and high repeatability may be realized. Thus, by using a carbon nanotube thin film electrode, it becomes possible to provide a high performance micro super capacitor.

한편, 본 발명의 실시예에서는 탄소 나노튜브 박막 전극을 이용하고, 또한, 완전한 고체 상태의 이온 전도체(ion conductor)들을 박막화하여 고체 전해질로 사용함으로써 마이크로 수퍼 커패시터를 제조하는 바를 제시한다.Meanwhile, an embodiment of the present invention proposes a micro-supercapacitor by using a carbon nanotube thin film electrode and by thinning ion conductors in a completely solid state to use as a solid electrolyte.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 수퍼 커패시터를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically illustrating a micro supercapacitor according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 의한 수퍼 커패시터 개념을 이용한 마이크로 수퍼 커패시터는, 탄소 나노튜브를 박막화하여 형성되고 서로 대향하게 위치하는 전극(310, 350)들과 이러한 전극(310, 350)들의 사이에는 고체 전해질(400)이 박막 형태로 도입된다.In detail, the micro-supercapacitor using the supercapacitor concept according to the embodiment of the present invention is formed by thinning carbon nanotubes and positioned between the electrodes 310 and 350 facing each other and the electrodes 310 and 350. The solid electrolyte 400 is introduced in the form of a thin film.

전극(310, 350)들 각각의 고체 전해질(400)에 대향되는 뒷면에는 전극(310, 350)으로 전하를 인가하거나 또는 전극(310, 350)에서 발생되는 전하를 인출하기 위한 집전체(210, 250)가 박막 형태로 도입될 수 있다. 이러한 제1집전체(210), 제1전극(310), 고체 전해질(400), 제2전극(350) 및 제2집전체(250) 등은 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 제2집전체(250) 상에는 보호막(500)이 도입될 수 있다.On the reverse side of the solid electrolyte 400 of each of the electrodes 310 and 350, a current collector 210 for applying a charge to the electrodes 310 and 350 or drawing out a charge generated from the electrodes 310 and 350. 250 may be introduced in the form of a thin film. The first current collector 210, the first electrode 310, the solid electrolyte 400, the second electrode 350, and the second current collector 250 may be sequentially stacked on the substrate 100. Can be configured. The passivation layer 500 may be introduced onto the second current collector 250.

전극(310, 350)은 다수의 단층 또는 다층의 탄소 나노튜브들(singlewalled or multiwalled carbon nanotubes)로 이루어지는 박막으로 이루어진다. 이러한 전극(310, 350)의 형성은 스퍼터링, 열 기상증착 또는 진공 기상증착 등으로 박막 형태로 형성될 수 있으며, 이때, 전극(310, 350) 각각은 대략 1㎛ 이하의 두께의 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The electrodes 310 and 350 are made of a thin film made of a plurality of single or multiwalled carbon nanotubes. The electrodes 310 and 350 may be formed in a thin film form by sputtering, thermal vapor deposition, or vacuum vapor deposition. In this case, each of the electrodes 310 and 350 may be formed as a thin film having a thickness of about 1 μm or less. It is preferable.

전극(310, 350)의 후면에 각각 도입되는 집전체(210, 250)는 전극(300)에 전압 또는 전류를 효과적으로 인가하거나 인출하기 위해서 도입되며, 도전 물질, 예컨대 크롬, 백금, 구리, 알루미늄, 니켈 등의 박막으로 이루어질 수 있다. 이러한 물질들은 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법 등으로 박막으로 증착된다. 이러한 집전체(210, 250)는 대략 1㎛ 이하의 두께의 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.The current collectors 210 and 250, which are respectively introduced to the rear surfaces of the electrodes 310 and 350, are introduced to effectively apply or draw voltage or current to the electrode 300, and are formed of conductive materials such as chromium, platinum, copper, aluminum, It may be made of a thin film such as nickel. Such materials are deposited in thin films by sputtering, thermal vapor deposition or vacuum vapor deposition. The current collectors 210 and 250 are preferably formed of a thin film having a thickness of about 1 μm or less.

고체 전해질(400)은 박막 형태로 이루어지며, 고체 전해질(400)은 이온 전도체들, 예를 들어, Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2, B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2들 단독 또는 혼합되어 이루어질 수 있다. 이러한 고체 전해질(400)은 전극들(310, 350) 간의 단락을 방지하고 자유로운 이온 교환이 되도록 하기 위해서 도입된다.The solid electrolyte 400 is formed in a thin film form, and the solid electrolyte 400 may be formed of ion conductors, for example, Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 or SiO 2 may be made alone or mixed. This solid electrolyte 400 is introduced to prevent short circuits between the electrodes 310 and 350 and to allow free ion exchange.

이와 같이 탄소 나노튜브 박막의 전극(310, 350) 및 박막의 고체 전해질(400)을 포함하여 이루어지는 수퍼 커패시터의 박막 전극들(310, 350) 각각에 전류 및 전압이 인가되면, 고체 전해질(400) 내의 이온들이 음이온(-)과 양이온(+)으로 분리되어 각각 두 전극(310, 350)으로 이동한다. 이에 따라, 두 전극들(310, 350) 사이에서의 포텐셜(potential)이 변화하여 축전이 이루어진다.As such, when a current and a voltage are applied to each of the thin film electrodes 310 and 350 of the supercapacitor including the electrodes 310 and 350 of the carbon nanotube thin film and the solid electrolyte 400 of the thin film, the solid electrolyte 400 The ions within are separated into anions (−) and cations (+) and move to the two electrodes 310 and 350, respectively. As a result, the potential between the two electrodes 310 and 350 is changed to generate electricity.

한편, 전극들(310, 350) 각각은 탄소 나노튜브들로 이루어지나, 상기한 고체 전해질(400)과의 자유로운 이온 교환을 보다 촉진하기 위해서 탄소 나노튜브들 사이에 상기한 고체 전해질(400)을 이루는 물질, 예컨대, 이온 전도체들이 균질하게 혼합되어 형성될 수 있다. 즉, 전극(310, 350)은 탄소 나노튜브들과 이러한 탄소 나노튜브들 사이에 균질하게 충진된 고체 전해질(400)을 이루는 물질들로 이루어질수 있다. 이러한 고체 전해질(400)을 이루는 물질, 예컨대, 이온 전도체들로 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2들을 예로 들 수 있다. 이와 같이 전극(310, 350) 내에 포함되는 고체 전해질(400)을 이루는 물질, 예컨대, 이온 전도체들은 고체 전해질(400)의 이온들이 전극(310, 350)으로 보다 빨리 이동할 수 있는 통로 역할을 하게 된다.Meanwhile, each of the electrodes 310 and 350 is made of carbon nanotubes, but the solid electrolyte 400 is interposed between the carbon nanotubes in order to further promote free ion exchange with the solid electrolyte 400. Consisting materials, such as ion conductors, can be formed in a homogeneous mixture. That is, the electrodes 310 and 350 may be made of materials forming the carbon nanotubes and the solid electrolyte 400 homogeneously filled between the carbon nanotubes. Examples of materials constituting the solid electrolyte 400 include, for example, Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5, or SiO 2 as ionic conductors. Can be. As such, the materials constituting the solid electrolyte 400 included in the electrodes 310 and 350, for example, the ion conductors, serve as a passage through which ions of the solid electrolyte 400 can move to the electrodes 310 and 350 more quickly. .

보호막(500)은 상기한 바와 같이 구성되는 수퍼 커패시터를 보호하도록 절연 물질 등을 증착하여 형성된다. 이때, 제1집전체(210)와 제2집전체(250) 각각의 일단은 보호막(500)의 범위 외부로 노출되어, 이후에 다른 연결 도선들 등에 각각 전기적으로 접점될 수 있도록 유도한다.The passivation layer 500 is formed by depositing an insulating material or the like to protect the supercapacitor configured as described above. At this time, one end of each of the first current collector 210 and the second current collector 250 is exposed to the outside of the range of the protective film 500, and then induced to be electrically contacted with other connection wires.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 수퍼 커패시터를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.2 to 5 are schematic views for explaining a method of manufacturing a micro-super capacitor according to an embodiment of the present invention in detail.

도 2는 기판(100) 상에 제1집전체(210)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.2 schematically illustrates a step of forming the first current collector 210 on the substrate 100.

구체적으로, 절연 물질 등으로 이루어지는 기판(100)을 증착 장비의 챔버(chamber:도시되지 않음) 내에 도입한다. 이러한 기판(100) 상에 도전 물질, 예컨대 크롬, 백금, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 증착하여 박막을 형성함으로써, 제1집전체(210)를 형성한다. 이러한 증착은 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 기상 증착법 등으로 수행될 수 있다. 이러한 증착에 의한 박막은 대략 1㎛ 이하의 두께로 형성된다.Specifically, the substrate 100 made of an insulating material or the like is introduced into a chamber (not shown) of the deposition equipment. The first current collector 210 is formed by depositing a conductive material such as chromium, platinum, copper, aluminum, nickel, or the like on the substrate 100 to form a thin film. Such deposition may be performed by sputtering, thermal vapor deposition or vapor deposition. The thin film by such deposition is formed to a thickness of about 1 μm or less.

한편, 이러한 박막의 패턴화는 다양한 박막의 패터닝 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 박막의 증착 이후에 사진 식각 방법 등을 이용하여 패터닝할 수도 있고, 또는, 박막을 증착하기 이전에 제1마스크(first mask:601)를 기판(100) 상에 도입한 후, 그 상에 박막을 증착하고 제1마스크(601)를 기판(100)으로부터 이탈 또는 제거함으로써 박막을 패터닝할 수 있다.Meanwhile, the patterning of the thin film may use various thin film patterning methods. For example, after deposition of the thin film may be patterned using a photolithography method or the like, or before depositing the thin film, a first mask (first mask) 601 is introduced onto the substrate 100, and then the The thin film may be patterned by depositing a thin film on the substrate and removing or removing the first mask 601 from the substrate 100.

도 3은 제1집전체(210) 상에 제1전극(310)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.3 schematically illustrates a step of forming the first electrode 310 on the first current collector 210.

구체적으로, 박막의 제1집전체(210) 상에 탄소 나노튜브들을 증착하여 제1전극(310)을 형성한다. 이러한 탄소 나노튜브들의 증착은 열 기상 증착법, 스퍼터링법 또는 진공 기상 증착법 등으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 합성된 탄소 나노튜브들을 이용하여 타겟(target)을 형성한 후, 이러한 타겟을 스퍼터링하여 박막의 제1집전체(210) 상에 스퍼터링된 탄소 나노튜브들이 증착함으로써, 탄소 나노튜브 박막을 형성한다. 또는, 열 기상 증착법의 경우, 합성된 탄소 나노튜브들의 시료를 열로 기화하여 제1집전체(210) 상에 증착시킴으로써 탄소 나노튜브 박막을 형성한다. 또는, 진공 기상 증착법의 경우, 합성된 탄소 나노튜브들의 시료를 진공 챔버에 장입하고 진공을 형성하여 이러한 탄소 나노튜브들을 기화하여 제1집전체(210) 상에 증착시킴으로써 탄소 나노튜브 박막을 형성한다. 이러한 탄소 나노튜브 박막은 많아야 1㎛ 이하의 두께로 증착되는 것이 마이크로 수퍼 커패시터의 형성을 위해서 바람직하다.Specifically, the first electrode 310 is formed by depositing carbon nanotubes on the first current collector 210 of the thin film. The deposition of such carbon nanotubes may be performed by thermal vapor deposition, sputtering or vacuum vapor deposition. For example, after forming a target using the synthesized carbon nanotubes, the target is sputtered to deposit sputtered carbon nanotubes on the first current collector 210 of the thin film, whereby the carbon nanotube thin film To form. Alternatively, in the case of thermal vapor deposition, a carbon nanotube thin film is formed by vaporizing a sample of the synthesized carbon nanotubes with heat and depositing them on the first current collector 210. Alternatively, in the case of vacuum vapor deposition, a carbon nanotube thin film is formed by charging a sample of the synthesized carbon nanotubes in a vacuum chamber and forming a vacuum to vaporize the carbon nanotubes and depositing them on the first current collector 210. . Such carbon nanotube thin films are preferably deposited to a thickness of at most 1 μm for the formation of micro supercapacitors.

한편, 이러한 탄소 나노튜브 박막의 패터닝은 다양한 방법으로 이루어질 수 있으나, 탄소 나노튜브 박막을 증착하기 이전에 제1전극(310)이 형성될 위치를 선택적으로 노출하는 제2마스크(602)를 기판(100) 상에 도입한 후, 그 상에 탄소 나노튜브 박막을 상기한 바와 같이 증착하고 제2마스크(602)를 기판(100)으로부터 이탈 또는 제거함으로써 탄소 나노튜브 박막을 패터닝할 수 있다.Meanwhile, the patterning of the carbon nanotube thin film may be performed in various ways, but before the deposition of the carbon nanotube thin film, the second mask 602 selectively exposing the position where the first electrode 310 is to be formed is formed on the substrate ( After being introduced onto 100, the carbon nanotube thin film can be patterned by depositing a carbon nanotube thin film thereon as described above and leaving or removing the second mask 602 from the substrate 100.

이러한 탄소 나노튜브 박막의 제1전극(310) 형성 시, 후속에 제1집전체(210)에 전압 또는 전류를 인가하거나 인출할 도선을 연결하기 위해서, 제1집전체(210)의 일부는 탄소 나노튜브 박막의 제1전극(310)에 완전히 가려지지 않고 노출되는 것이 바람직하다.When the first electrode 310 of the carbon nanotube thin film is formed, a portion of the first current collector 210 is formed of carbon in order to connect a conductor to which voltage or current is subsequently applied or drawn to the first current collector 210. The first electrode 310 of the nanotube thin film may be exposed without being completely covered.

한편, 제1전극(310)은 상기한 바와 같이 탄소 나노튜브들로 이루어지는 박막으로 이루어질 수 있으나, 제1전극(310) 상에 형성될 고체 전해질(도 1의 400)과의 자유로운 이온 교환을 보다 촉진하기 위해서 탄소 나노튜브들 사이에 고체 전해질(도 1의 400)을 이룰 물질을 더 첨가시킬 수 있다.Meanwhile, although the first electrode 310 may be formed of a thin film made of carbon nanotubes as described above, free ion exchange with a solid electrolyte (400 in FIG. 1) to be formed on the first electrode 310 may be performed. In order to facilitate, a material for forming a solid electrolyte (400 in FIG. 1) may be further added between the carbon nanotubes.

예를 들어, 제1전극(310)을 형성하기 위한 증착 공정을 수행하는 준비 단계에서, 탄소 나노튜브들에 고체 전해질(도 1의 400)로 이용될 수 있는 이온 전도체 물질을 혼합시킬 수 있다. 스퍼터링법으로 제1전극(310)을 위한 박막을 형성할 경우, 탄소 나노튜브들에 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2, B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2들을 단독 또는 혼합물 형태로 더 혼합하여 타겟(target)을 준비할 수 있다. 이후에, 이러한 타겟을 이용하여 스퍼터링을 수행하여 박막을 형성함으로써, 제1전극(310)이 탄소 나노튜브들과 이러한 탄소 나노튜브들 사이에 충진된 이온 전도체들을 포함하여 이루어지도록 할 수 있다.For example, in the preparation step of performing the deposition process for forming the first electrode 310, the carbon nanotubes may be mixed with an ion conductor material that may be used as a solid electrolyte (400 of FIG. 1). When forming a thin film for the first electrode 310 by the sputtering method, Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 on the carbon nanotubes Alternatively, a target may be prepared by further mixing SiO 2 alone or in mixture. Thereafter, by sputtering using the target to form a thin film, the first electrode 310 may include carbon nanotubes and ion conductors filled between the carbon nanotubes.

열 기상 증착법이나 진공 기상 증착법을 이용하여 제1전극(310)을 위한 박막을 형성할 경우, 탄소 나노튜브들에 상기한 고체 전해질(도 1의 400)을 이룰 물질, 예컨대, 이온 전도체, 예컨대, Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2, B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2들을 단독 또는 혼합물 형태로 더 혼합하여 기상 증착을 위한 시료를 미리 준비한다. 이후에, 이러한 시료를 기화시키고 증착시켜 박막을 형성함으로써, 제1전극(310)이 탄소 나노튜브들과 이러한 탄소 나노튜브들 사이에 충진된 이온 전도체들을 포함하여 이루어지도록 할 수 있다.When the thin film for the first electrode 310 is formed by thermal vapor deposition or vacuum vapor deposition, a material, such as an ion conductor, for example, which forms the solid electrolyte (400 in FIG. 1) on the carbon nanotubes Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5, or SiO 2 are further mixed in the form of a mixture alone or in advance to prepare a sample for vapor deposition. Thereafter, the sample may be vaporized and deposited to form a thin film so that the first electrode 310 may include carbon nanotubes and ion conductors filled between the carbon nanotubes.

이와 같이 제1전극(310)을 이루는 탄소 나노튜브들 사이에 균질하게 충진된 이온 전도체들과 같은 고체 전해질(도 1의 400)을 이루는 물질들은, 탄소 나노튜브들과 고체 전해질(도 1의 400) 간의 이온 교환을 촉진시키는 역할, 즉, 고체 전해질(도 1의 400)의 이온들이 탄소 나노튜브들 내로 보다 빠르게 이동할 수 있는 통로의 역할을 한다.As such, the materials forming the solid electrolyte (400 of FIG. 1), such as ion conductors homogeneously filled between the carbon nanotubes of the first electrode 310, are the carbon nanotubes and the solid electrolyte (400 of FIG. 1). ) To promote ion exchange, i.e., the role of the ions of the solid electrolyte (400 in Figure 1) to move faster into the carbon nanotubes.

도 4는 제1전극(310) 상에 고체 전해질(400)을 순차적으로 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.4 schematically illustrates a step of sequentially forming the solid electrolyte 400 on the first electrode 310.

구체적으로, 제1전극(310)을 형성한 후 제1전극(310) 상에 고체 전해질(400)을 증착하여 박막으로 형성한다. 이때, 고체 전해질(410)은 이온 전도체들, 예를 들어, Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2, B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2들을 단독 또는 혼합물로 이루어질 수 있다. 이때, 이러한 고체 전해질(400)은 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법 등으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기한 이온 전도체들을 타겟으로 이용하여 스퍼터링하거나, 상기한 이온 전도체들로 이루어진 시료들을 이용하여 기상 증착하여 박막의 고체 전해질(400)을 형성할 수 있다.Specifically, after forming the first electrode 310, the solid electrolyte 400 is deposited on the first electrode 310 to form a thin film. In this case, the solid electrolyte 410 may be a single ion conductor, for example, Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5, or SiO 2 alone or in combination. It may consist of a mixture. In this case, the solid electrolyte 400 may be formed by sputtering, thermal vapor deposition, or vacuum vapor deposition. That is, the thin film of the solid electrolyte 400 may be formed by sputtering using the ion conductors as a target or by vapor deposition using samples made of the ion conductors.

이러한 박막의 고체 전해질(400)의 패턴화는 여러 패터닝 방법으로 이루어질 수 있으며, 일례로, 증착을 수행할 때, 기판(100) 상에 고체 전해질(400)이 증착될 부분만을 선택적으로 노출하는 마스크(도시되지 않음)를 미리 도입한 후, 증착을 수행하고, 이후에 마스크를 제거 또는 이탈시킴으로써 패터닝된 고체 전해질(400) 박막을 얻을 수 있다.The patterning of the solid electrolyte 400 of the thin film may be performed by various patterning methods. For example, a mask that selectively exposes a portion of the solid electrolyte 400 to be deposited on the substrate 100 when the deposition is performed. After introducing (not shown) in advance, the patterned solid electrolyte 400 thin film can be obtained by performing vapor deposition and then removing or leaving the mask.

한편, 이러한 고체 전해질(400)의 증착을 수행할 때, O2를 포함하는 분위기 또는 N2를 포함하는 분위기 또는 O2와 N2의 혼합 가스의 분위기를 증착 공정에 도입하는 것이 바람직하다. 이는, 산소 또는 질소 원자가 증착 과정에서 고체 전해질(400)내에 도입되게 유도함으로써, 고체 전해질(400)의 이온 전도도를 보다 증가시키기 위해서이다. 이에 따라, 증착된 고체 전해질(400)의 이온 전도도는 대략 10-5S/cm 에서 10-6S/cm 사이의 값으로 얻어질 수 있다.On the other hand, it is desirable to introduce these to perform the deposition of the solid electrolyte 400, a mood or atmosphere, or O 2 and the deposition process the atmosphere of a mixed gas of N 2 containing N 2 containing O 2. This is to induce oxygen or nitrogen atoms to be introduced into the solid electrolyte 400 during the deposition process, thereby further increasing the ionic conductivity of the solid electrolyte 400. Accordingly, the ionic conductivity of the deposited solid electrolyte 400 may be obtained with a value between approximately 10 −5 S / cm and 10 −6 S / cm.

한편, 이러한 고체 전해질(400)은 마이크로 크기의 수퍼 커패시터에 적절하게 대략 1 ㎛ 이하의 두께로 증착될 수 있다.On the other hand, such a solid electrolyte 400 may be deposited to a thickness of about 1 ㎛ or less appropriately in a micro-sized super capacitor.

도 5는 고체 전해질(400) 상에 제2전극(350)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.5 schematically illustrates a step of forming the second electrode 350 on the solid electrolyte 400.

구체적으로, 고체 전해질(400) 상에 제2전극(350)을 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막으로 형성한다. 이러한 탄소 나노튜브들의 증착은 도 3을 참조하여 설명한 제1전극(310)을 위한 탄소 나노튜브 박막의 증착에서와 같이, 열 기상 증착법,스퍼터링법 또는 진공 기상 증착법 등으로 수행될 수 있다. 이와 같이 박막으로 증착된 탄소 나노튜브를 포함하는 제2전극(350)은 마이크로 수퍼 커패시터에 채용되기 적합하게 대략 1 ㎛ 이하의 두께로 증착되는 것이 바람직하다.Specifically, the second electrode 350 is formed on the solid electrolyte 400 as a thin film including carbon nanotubes. The deposition of the carbon nanotubes may be performed by thermal vapor deposition, sputtering, or vacuum vapor deposition, as in the deposition of the carbon nanotube thin film for the first electrode 310 described with reference to FIG. 3. As such, the second electrode 350 including the carbon nanotubes deposited as a thin film is preferably deposited to a thickness of about 1 μm or less to be suitable for use in a micro supercapacitor.

한편, 이러한 탄소 나노튜브 박막의 패터닝은 다양한 방법으로 이루어질 수 있으나, 탄소 나노튜브 박막을 증착하기 이전에 제2전극(350)이 형성될 위치를 선택적으로 노출하는 마스크(도시되지 않음)를 기판(100) 상에 도입한 후, 그 상에 탄소 나노튜브 박막을 증착하고 마스크를 기판(100)으로부터 이탈 또는 제거함으로써 탄소 나노튜브 박막을 패터닝할 수 있다.Meanwhile, the patterning of the carbon nanotube thin film may be performed in various ways, but before depositing the carbon nanotube thin film, a mask (not shown) that selectively exposes a position at which the second electrode 350 is to be formed is coated with a substrate ( After being introduced onto 100, the carbon nanotube thin film can be patterned by depositing a carbon nanotube thin film thereon and removing or removing the mask from the substrate 100.

한편, 제2전극(350)은 상기한 바와 같이 탄소 나노튜브들로 이루어지는 박막으로 이루어질 수 있으나, 하부의 고체 전해질(400)과의 자유로운 이온 교환을 보다 촉진하기 위해서 탄소 나노튜브들 사이에 고체 전해질(400)을 이룰 물질을 더 첨가시킬 수 있다. 이와 같은 고체 전해질(400)을 이룰 물질을 더 포함하도록 제2전극(350)을 증착하는 것은 앞서 설명한 제1전극(310)을 형성하는 방법과 같은 방법으로 수행될 수 있다.On the other hand, the second electrode 350 may be made of a thin film made of carbon nanotubes as described above, in order to further promote free ion exchange with the solid electrolyte 400 of the lower solid electrolyte between the carbon nanotubes Further materials to make up 400 may be added. Depositing the second electrode 350 to further include a material for forming the solid electrolyte 400 may be performed by the same method as the method of forming the first electrode 310 described above.

이후에, 제2전극(350)의 후면에 도전 물질, 예컨대, 크롬, 백금, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 증착하여 박막을 형성함으로써, 제2집전체(250)를 형성한다. 이러한 증착은 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 기상 증착법 등으로 수행될 수 있다. 이러한 증착에 의한 박막은 대략 1㎛ 이하의 두께로 형성된다.Thereafter, a second current collector 250 is formed by depositing a conductive material, for example, chromium, platinum, copper, aluminum, nickel, or the like, on the rear surface of the second electrode 350 to form a thin film. Such deposition may be performed by sputtering, thermal vapor deposition or vapor deposition. The thin film by such deposition is formed to a thickness of about 1 μm or less.

이후에, 도 1에 도시된 바와 같이 제2집전체(250) 상에 보호막(500)을 절연 물질 등을 이용하여 증착하여 형성한다. 이때, 보호막(500)은 제1집전체(210)의 단부 및 제2집전체(250)의 일부 단부를 노출하도록 패턴화되는 것이 바람직하다. 이러한 노출된 제1집전체(210) 및 제2집전체(250) 부분에는 도선 등이 연결될 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 1, the passivation layer 500 is formed on the second current collector 250 by using an insulating material or the like. In this case, the passivation layer 500 may be patterned to expose an end of the first current collector 210 and a part of the second current collector 250. A conductive wire may be connected to the exposed first current collector 210 and the second current collector 250.

한편, 상기한 바와 같은 제1집전체(210), 제1전극(310), 고체 전해질(400), 제2전극(350) 및 제2집전체(250)를 증착하는 과정은 한 공정 내에서 연속적으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the process of depositing the first current collector 210, the first electrode 310, the solid electrolyte 400, the second electrode 350, and the second current collector 250 as described above is performed in one process. It can be done continuously.

상기한 바와 같이 제조된 박막의 두 전극(310, 350)과 박막의 고체 전해질(400)을 이용한 마이크로 수퍼 커패시터는, 대략 10-5S/cm의 이온 전도도를 가지는 고체 전해질(400)을 이용한 경우, 2.5 V로 충방전 시 대략 3.5 ×10-1F/㎠·㎛ 의 비축전 용량을 구현할 수 있는 것으로 측정된다. 또한, 반복 사용에 따른 충방전 효율이 거의 100%에 가까운 높은 효율을 나타낸다.The micro-supercapacitor using the two electrodes 310 and 350 of the thin film manufactured as described above and the solid electrolyte 400 of the thin film uses the solid electrolyte 400 having an ion conductivity of approximately 10 −5 S / cm. , It is measured that the specific storage capacity of approximately 3.5 × 10 −1 F / cm 2 · μm when charging and discharging at 2.5 V can be realized. In addition, the charging and discharging efficiency of repeated use shows high efficiency of almost 100%.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

본 발명에 따르면, 탄소나노튜브를 박막화하여 마이크로 수퍼 커패시터의 전극으로 사용함과 동시에 이온 전도체를 박막화하여 고체 전해질로 이용하여, 마이크로 크기의 에너지 저장 및 공급장치인 마이크로 수퍼 커패시터를 제조할 수 있다. 대략 3㎛ 이하 두께의 수퍼 커패시터를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 탄소 나노튜브들을 고체 전해질을 이루는 물질과 동시에 증착시킴으로써 이온들이 전극 내로 빠르게 확산될 수 있도록 하여 방전 용량 및 충방전 효율을 극대화시킨 마이크로 수퍼 커패시터를 제조할 수 있다.According to the present invention, a thin film of carbon nanotubes is used as an electrode of a micro supercapacitor, and at the same time a thin film of ion conductor is used as a solid electrolyte, a micro-supercapacitor which is a micro-sized energy storage and supply device can be manufactured. It is possible to provide a super capacitor having a thickness of about 3 μm or less. In addition, by depositing the carbon nanotubes simultaneously with the material forming the solid electrolyte, it is possible to manufacture a micro supercapacitor that maximizes the discharge capacity and charge and discharge efficiency by allowing ions to quickly diffuse into the electrode.

또한, 본 발명에 따르는 마이크로 수퍼 커패시터는, 초소형 정밀기계 부품 소자 및 극미세 전기·전자 소자의 독립된 에너지 공급장치로 활용할 수 있어 극미세 기술의 발전을 촉진시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, the micro-supercapacitor according to the present invention can be utilized as an independent energy supply device for ultra-precision precision mechanical component elements and ultra-fine electrical and electronic devices, and the effect of promoting the development of ultra-fine technologies can be expected.

Claims (13)

서로 대향하는 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 두 전극;Two electrodes of a thin film comprising carbon nanotubes facing each other; 상기 두 전극 사이에 도입되되 상기 탄소 나노튜브들 사이에 충진되고 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5, SiO2또는 이들의 혼합물로 이루어진 박막의 고체 전해질; 및Introduced between the two electrodes, but filled between the carbon nanotubes, Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , SiO 2 or their Thin film solid electrolyte consisting of a mixture; And 상기 전극 각각의 상기 고체 전해질에 대향되는 후면에 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 집전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터.And a thin film current collector made of chromium, platinum, copper, aluminum, or nickel on a rear surface of the electrode facing the solid electrolyte. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 상에 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 제1전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode of a thin film comprising carbon nanotubes on a substrate; 상기 제1전극 상에 Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5, SiO2또는 이들의 혼합물을 포함하는 시료를 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법으로 증착하여 박막의 고체 전해질을 형성하는 단계;Sputtering, heating a sample comprising Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , SiO 2 or a mixture thereof on the first electrode Depositing by vapor deposition or vacuum vapor deposition to form a thin solid electrolyte; 상기 고체 전해질 상에 탄소 나노튜브들을 포함하는 박막의 제2전극을 형성하는 단계Forming a second electrode of a thin film including carbon nanotubes on the solid electrolyte 상기 제1전극과 상기 기판 사이에 도입되도록 상기 기판 상에 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 제1집전체를 형성하는 단계; 및Forming a first current collector of a thin film made of chromium, platinum, copper, aluminum, or nickel on the substrate to be introduced between the first electrode and the substrate; And 상기 제2전극 상에 크롬, 백금, 구리, 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 박막의 제2집전체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법.And forming a second current collector of a thin film made of chromium, platinum, copper, aluminum, or nickel on the second electrode. 제6항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은The method of claim 6, wherein the first electrode and the second electrode 탄소 나노튜브들을 시료로 이용하여 스퍼터링법, 열 기상 증착법 또는 진공 기상 증착법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법.A method of manufacturing a micro supercapacitor, wherein the carbon nanotubes are deposited by sputtering, thermal vapor deposition, or vacuum vapor deposition. 제7항에 있어서, 상기 시료는The method of claim 7, wherein the sample 상기 탄소 나노튜브들에 혼합된 상기 고체 전해질을 이루는 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법.The method of claim 1, further comprising a material forming the solid electrolyte mixed with the carbon nanotubes. 제8항에 있어서, 상기 시료의 상기 고체 전해질을 이루는 물질은The method of claim 8, wherein the material constituting the solid electrolyte of the sample Li3PO4, LiPO3, LiBO2, LiO2,B2O3, V2O5, P2O5또는 SiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법.A method of manufacturing a micro supercapacitor comprising Li 3 PO 4 , LiPO 3 , LiBO 2 , LiO 2 , B 2 O 3 , V 2 O 5 , P 2 O 5 or SiO 2 . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1전극을 형성하는 단계와, 상기 고체 전해질을 형성하는 단계 및 상기 제2전극을 형성하는 단계는 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 수퍼 커패시터 제조 방법.Forming the first electrode, forming the solid electrolyte, and forming the second electrode are successively performed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101181858B1 (en) 2011-03-07 2012-09-11 삼성에스디아이 주식회사 Solid electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
KR101200306B1 (en) 2010-04-06 2012-11-12 지에스나노텍 주식회사 Thin film battery having improved anode characteristics and method of manufacturing the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100439945B1 (en) * 2001-12-27 2004-07-12 박수길 Manufacturing method of carbon nanofiber electrode for supercapacitor
KR100558171B1 (en) * 2003-06-27 2006-03-10 (주)에스와이하이테크 Manufacturing method of polarizing electrode using carbon nanotube and electric double-layer capacitor using the polarizing electrode
KR100601090B1 (en) * 2003-10-14 2006-07-14 주식회사 엘지화학 High surface area electrode prepared by using porous template, and electric device prepared therefrom
KR100689813B1 (en) 2004-09-08 2007-03-08 삼성전자주식회사 Semiconductor Memory Device of having Carbon Nanotube and Method of manufacturing the same
KR100771546B1 (en) * 2006-06-29 2007-10-31 주식회사 하이닉스반도체 Methods for fabricating capacitor of memory device and capacitor structure thereby
KR101695568B1 (en) * 2015-09-30 2017-01-11 고려대학교 산학협력단 Multi-function sensor module

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02194518A (en) * 1989-01-23 1990-08-01 Nichicon Corp Manufacture of solid electrolytic capacitor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02194518A (en) * 1989-01-23 1990-08-01 Nichicon Corp Manufacture of solid electrolytic capacitor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101200306B1 (en) 2010-04-06 2012-11-12 지에스나노텍 주식회사 Thin film battery having improved anode characteristics and method of manufacturing the same
KR101181858B1 (en) 2011-03-07 2012-09-11 삼성에스디아이 주식회사 Solid electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
US9034524B2 (en) 2011-03-07 2015-05-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Solid electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same

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