KR100270066B1 - 알루미늄 고체전해 콘덴서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Al고체전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 Al음극박, Al양극박 및 분리막을 전도성 고분자 용액 또는 전도성 고분자용액에 수지를 혼합한 용액을 사용하여 코팅한후, 소체를 권취하여 함침함으로써, 소체 각각의 구성원과 전도성 고분자층과의 접착력을 갖도록 하며, 또한 코팅된 전도성 고분자층과 함침된 전도성고분자층 사이에 높은 친화력과 접착력을 갖도록 하여, 고체전해질로써 우수한 특성을 나타내는 주파수에 따른 전기적특성이 우수한 Al고체전해 콘덴서의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 Al고체 전해 콘덴서의 제조방법에 있어서, 용매에 전도성 고분자분말을 녹인 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여, Al음극박, Al양극박, 분리막 모두를 코팅하거나, 그중에서 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 단계; 상기 코팅후, 건조한 다음 상기 Al음극박, Al양극박, 분리막을 권취하는 단계; 및 권취된 Al소체를 전도성 고분자용액에 진공함침하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 코팅방법을 이용한 Al고체전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수에 따른 용량값이 보다 우수한 Al고체전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 Al고체전해 콘덴서는 고체 전해질을 사용하기 때문에, 낮은 전도도와 고온에서 안정성이 떨어지는 액체 전해질의 단점을 보완할 수 있다. 상기 고체전해질로서는 100-101정도의 높은 전도도를 갖고 주파수에 따른 특성값이 우수한 폴리아닐린(polyanilile, PANi), 폴리피롤(polypyrrole, PPy)등과 같은 전도성 고분자를 사용한다.
이러한 전도성 고분자를 용매에 녹인 용액(이하, '전도성 고분자 용액'이라 한다)에, 분리막 및 Al음극박, Al양극박 등을 권취시킨 권취물(이하, 'Al소체'라 한다)을 함침시키고 건조시켜 전도성 고분자층을 형성한다. 그러나, 이와 같이 형성되는 전도성 고분자층은 Al소체와 접착력이 약하여 분리막, Al음극박, Al양극박 끼리의 접착에 있어서도 약하게 된다. 이로 인해 공기층이 발생할 가능성이 커지고, 이러한 공기층의 발생은 전도도가 우수한 고체 전해질을 사용하였음에도 불구하고 제조된 Al고체전해 콘덴서의 주파수에 따른 용량값의 불량을 초래하게 되는 문제를 발생시킨다.
한편, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위한 방법으로써, 1997년 특허출원 제68608호에서 Al소체를 커플링제 용액을 사용하여 함침시킨 다음 전도성 고분자용액에 함침시켜 접착력을 향상시키고자 하는 방법을 제안한 바가 있다. 이 방법에 의해서 접착력 개선의 효과를 어느 정도 얻을 수 있었으나, 함침으로 형성되는 전도성 고분자의 고체전해질층이 미약하여 보다 우수한 효과가 필요하다.
이에 본 발명자들은 Al소체 및 전도성 고분자층의 보다 우수한 접착력과 우수한 특성을 보이는 고체전해질층을 제조하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 Al음극박, Al양극박 및 분리막을 전도성 고분자 용액 또는 전도성 고분자용액에 수지를 혼합한 용액을 사용하여 코팅한후, 소체를 권취하여 함침함으로써, 소체 각각의 구성원과 전도성 고분자층과의 접착력을 갖도록 하며, 또한 코팅된 전도성 고분자층과 함침된 전도성고분자층 사이에 높은 친화력과 접착력을 갖도록 하여, 고체전해질로써 우수한 특성을 나타내는 주파수에 따른 전기적특성이 우수한 Al고체전해 콘덴서의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 Al음극박, Al양극박 및 분리막 권취의 일예를 보이는 개략도
도 2는 진공함침공정의 일예를 보이는 공정도
도 3은 본 발명에 따른 콘덴서 제조공정의 일예를 보이는 순서도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1...Al음극박 2...Al양극박
3...분리막 4...Al음극박 리드
5...Al양극박 리드 6...용매에 전도성 고분자분말을 녹인 전도성 고분자용액
10...진공함침전의 Al소체
20...진공함침후의 Al소체
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 Al고체 전해 콘덴서의 제조방법에 있어서,
용매에 전도성 고분자분말을 녹인 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여, Al음극박, Al양극박, 분리막 모두를 코팅하거나, 그중에서 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 단계;
상기 코팅후, 상기 Al음극박, Al양극박, 분리막을 권취하는 단계; 및
권취된 Al소체를 전도성 고분자용액에 진공함침하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 Al고체 전해 콘덴서의 제조방법에 관한 것으로, 용매에 전도성 고분자분말을 녹인 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여, Al음극박, Al양극박 및 분리막 모두를 코팅하거나, 그중에서 하나 또는 둘을 선택하여 코팅한다.
상기 전도성 고분자용액은 용매에 용질인 전도성 고분자분말을 녹여서 형성하며, 본 발명에서는 이같은 전도성 고분자용액을 단독으로 코팅용액으로 사용할 수 있으며, 또한 전도성 고분자용액에 수지를 첨가하여 코팅용액으로 사용할 수 있다. 상기 용매로서는 메타크레졸(m-cresol)이나 클로로포름(chloroform)을 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 통상적으로 사용되는 것을 적용할 수 있다. 또한, 상기 용질로서는 폴리아닐린(PANi)이나 폴리피롤(PPy)을 사용하는 것이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 통상적으로 사용되는 것을 적용할 수 있다.
상기 수지는 가소성 수지인 것이 바람직하며, 대표적인 예를들면, 스티렌(styrene)계, 비닐(vinyl)계, 아크릴레이트(acrylate)계 등의 수지와, 또한 이들 수지를 이용하여 서로 혼합한 수지나 공중합한 공중합체(copolymer)를 들 수 있는데, 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 용액에 의한 코팅은 1∼100μm정도의 두께를 갖는 전도성 고분자층인 것이 바람직하다. 그 이유는 1μm미만에서는 전도성고분자층이 고체전해질로써 충분한 역할을 할 수 없기 때문이고, 100μm를 초과하면 적층이 너무 두꺼워지기 때문이다.
상기 Al음극박, Al양극박, 분리막은 그대로 사용하여도 좋고, 코팅하기 전에 구성요소의 일부 또는 전부를 Ti 또는 Si계 커플링제 용액에 함침시킨 후 건조하여 사용하여도 좋다. 상기 커플링제 용액은 커플링제 원액이나 용제에 희석시켜 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여 코팅을 행하는 방법으로는 함침, 스프레이 등과 같이 통상적인 방법을 적용할 수 있으며, 또한, 상기 용액을 필름으로 제조하여 가압으로 적층(laminating)할 수도 있다. 이때 상기 필름의 두께는 1-100μm정도가 바람직하다.
본 발명에서는 상기 Al음극박, Al양극박, 분리막을 상기한 바와 같은 방법으로 코팅한후, 건조하고 권취한다.
상기 건조는 용매를 휘발시켜 전도성 고분자층을 형성시키기 위한 것으로 통상적인 방법에 의해 행할 수 있다. 또한, 상기 권취는 건조된 Al음극박, Al양극박, 분리막을 Al소체로 형성하는 것으로 통상적인 방법에 의해 행할 수 있으며, 도 1에서는 그 일예를 보이고 있다. 한편, 상기 코팅용액을 필름으로 제조하여 적층하는 방법에 있어서는 건조공정이 필요없다.
본 발명에서는 상기 권취에 의해 형성된 Al소체를 전도성 고분자용액에 진공함침한다.
도 2는 일반적으로 행해지는 Al소체를 진공함침시키는 공정을 보이는 도면으로서, 본 발명에 있어서도 통상적인 방법에 의해 Al소체를 진공함침시키는 것이 바람직하다.
한편, 도 3은 상술한 바와같은 본 발명의 콘덴서 제조공정의 일예를 보이는 공정도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예
클로로포름에 폴리피롤을 녹인 전도성 고분자용액을 준비한후, 상기 용액에 Al음극박, Al화성박, 분리막을 함침시켰다. 함침후 건조하여 평균 30μm 두께의 전도성 고분자층을 형성하였다.
상기와 같이 코팅된 Al음극박, Al화성박, 분리막을 준비하고, 또한 코팅되지 않은 Al음극박, Al화성박, 분리막을 준비하여 각각 도 1과 같은 방법으로 권취하여 Al소체를 얻었다. 권취된 Al소체는 도 2와 같은 공정으로 전도성 고분자용액에 진공함침시켜 Al고체 전해 콘덴서를 제조하였다. 이때 콘덴서는 250V, 10μF용으로 제조하였다.
상기와 같이 제조된 콘덴서는 소체에 코팅을 행하지 않고 함침시킨 경우의 콘덴서, 소체를 코팅하지 않고 커플링제 처리만하고 함침시킨 경우의 콘덴서, 코팅을 행하고 권취한 후 함침시킨 경우의 콘덴서로 구분하여, 콘덴서의 용량(capacitance)을 여러회 측정하고, 그 평균치를 구하여 하기 표1에 나타내었다. 이때 주파수는 120Hz와 10kHz였다.
| 주파수 | 코팅을 행하지 않음 | 코팅하지않고, 커플링제처리 및 함침 | 코팅 및 함침 |
| 120Hz | 8.02μF | 9.22μF | 9.18μF |
| 10kHz | 1.82μF | 3.27μF | 5.38μF |
상기 표1에서 알 수 있는 바와같이, 종래의 Al음극박, Al화성박, 분리막 표면의 코팅을 행하지 않은 경우에 비하여, 코팅을 행하는 경우는 주파수에 따른 용량값이 우수함을 알 수 있었다. 이는 코팅을 행하지 않은 함침만으로는 Al소체안으로 들어가는 함침력이 떨어져서, 생성되는 전도성 고분자층이 소체사이에서 고체전해질로써 충분한 역할을 하지 못하기 때문이다.
이에 반하여, 본 발명의 조건인 Al음극박, Al화성박, 분리막의 표면코팅을 행하는 경우는 코팅에 의해 형성된 전도성 고분자층이 함침후, 코팅된 전도성고분자층과 함침된 전도성 고분자층 사이에 우수한 친화력과 접착력을 보여 우수한 고체 전해질로써의 역할을 충분히 해줌으로써, 주파수에 따른 특성값이 우수하였다.
상술한 바와같이 본 발명에 의하면, Al음극박, Al양극박 및 분리막을 Al소체로 권취하기 전에 전도성 고분자 용액 또는 전도성 고분자용액에 수지를 혼합한 용액을 사용하여 코팅한후 권취하기 때문에, 소체 각각의 구성원과 전도성 고분자층과의 접착력을 높이고, 코팅된 전도성고분자층과 함침된 전도성 고분자층사이에 좋은 친화력과 접착력을 갖기 때문에 고체전해질로써 우수한 특성을 나타내어 주파수에 따른 전기적특성이 우수한 Al고체전해 콘덴서를 제조할 수 있는 효과가 제공된다.
Claims (9)
- Al고체 전해 콘덴서의 제조방법에 있어서,용매에 전도성 고분자분말을 녹인 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여, Al음극박, Al양극박, 분리막 모두를 코팅하거나, 그중에서 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 단계;상기 코팅후, 건조한 다음 상기 Al음극박, Al양극박, 분리막을 권취하는 단계; 및권취된 Al소체를 전도성 고분자용액에 진공함침하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 용매는 메타크레졸(m-cresol) 또는 클로로포름(chloroform)인 것을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 전도성 고분자분말은 폴리아닐린(PANi) 또는 폴리피롤(PPy)인 것을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 수지는 가소성 수지에서 선택된 1종이거나, 2종이상 선택하여 혼합 또는 공중합에 의해 얻어진 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 수지는 스티렌(styrene)계, 비닐(vinyl)계, 아크릴레이트(acrylate)계에서 선택한 1종이거나, 또는 2종이상 선택하여 혼합 또는 공중합시킨 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 코팅은 1-100μm의 두께를 갖도록 하는 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 Al음극박, Al양극박, 분리막은 코팅하기 전에 일부 또는 전부를 Ti 또는 Si계 커플링제 용액에 함침시킨 후 건조한 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 코팅은 전도성 고분자용액 또는 이 용액에 수지를 혼합한 용액을 이용하여 함침 또는 스프레이하거나, 상기 용액으로 필름을 제조하여 가압으로 적층함으로써 행하는 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
- 제 8 항에 있어서,상기 필름은 1-100μm의 두께로 형성하는 것임을 특징으로 하는 Al고체전해 콘덴서의 제조방법
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