KR100458723B1 - 전기 이중층 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극(10)이 씌워지며 제 1 리드단자(61)가 접속되는 제 1 군의 극탭(31a)을 구비한 제 1 군의 집전체(31)와 전극(10)이 씌워지며 제 1 군의 연결탭(33a)을 구비한 제 1 군의 중간 집전체(33)를 제 1 군의 세퍼레이터(41)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 1 실링 백(51) 속에 진공 내장시켜 제조된 제 1 단위 셀(71)과, 전극(10)이 씌워지며 제 2 리드단자(62)가 접속되는 제 2 군의 극탭(32a)을 구비한 제 2 군의 집전체(32)와 전극(10)이 씌워지며 제 2 군의 연결탭(34a)을 구비한 제 2 군의 중간 집전체(34)를 제 2 군의 세퍼레이터(42)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 2 실링 백(52) 속에 진공 내장시켜 제조된 제 2 단위 셀(72)과, 상기 제 1 군의 연결탭(33a)과 상기 제 2 군의 연결탭(34a)을 상호 직렬접속시켜 용량은 일정하게 하고 전압은 배가 되도록 하면서 상기 제 1 단위 셀(71)과 상기 제 2 단위 셀(72)을 압착 내장시키는 외장 실링백(80)을 포함하여 이루어지는 전기 이중층 소자(100)를 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전기 이중층 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 군의 연결탭 및 제 2 군의 연결탭의 접속에 의하여 병렬접속을 구현하는 제 1 단위 셀 및 제 2 단위 셀을 각각 제공한 후 제 1 군의 연결탭 및 제 2 군의 연결탭의 직접적인 접속에 의하여 직렬접속을 실현하는 전기 이중층 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전기 이중층(electric double layer)은 물체의 박막 층에서 한쪽 면에 양전하 그리고 다른 쪽 면에 음전하가 연속적으로 위치되거나 면밀도가 같은 상태로 분포되어 있는 것을 일컫는 것으로, 주로 전기 쌍극자(雙極子)로 이루어진 이중층을 말한다. 통상적으로 서로 다른 물질 상의 경계에서는 전하의 재배열이 일어나고 전기 이중층이 형성된다.
그리고, 고체상태의 전극과 액체상태의 전해질 수용액의 계면(界面)에서는 용액 중의 양이온 또는 음이온 어느 한쪽의 선택적인 흡착이나 고체표면 분자의 해리(解離), 쌍극자의 계면으로의 배열흡착 등이 전기 이중층 형성의 원인이 되기도 한다. 이것을 헬름홀츠(Helmholtz)층이라 한다. 이 전기 이중층은 여러 가지의 계면전기화학현상, 즉 전극반응·계면동전현상(界面動電現象; 계면전기영동현상)·콜로이드의 안정성 등과도 밀접한 관계를 가진다.
이러한 전기 이중층을 이용한 소자로는 대표적으로 캐패시터를 들 수 있다.
예를 들어 전기 이중층 캐패시터는 활성탄 전극과 유기계 전해질의 경계면에 정전층을 만들어 전기 이중층 상태를 유전체의 기능으로 이용해 전지와 마찬가지로 전기를 축적시키는 기능을 하는 것으로, 고체전극과 고체 또는 액체상태의 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용하고, 용도와 활용면에서 여러 분야에서 주목을 받고 있다. 특히, 캐패시터의 경우는 전지와 비교해 에너지밀도는 낮지만 순간적으로 높은 출력을 나타내는 파워밀도 면에서 우수한 특성을 보이고 있으며, 수십만회를 웃도는 반영구적인 수명 등으로 여러 분야로의 응용이 기대된다.
전기 이중층 캐패시터의 원리로서는 한쌍의 고체전극을 전해질이온 용액 속에 넣어서 직류전압을 걸어주면 양극으로 분극된 전극에는 음이온이, 음극으로 분극된 전극에는 양이온이 정전적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기 이중층을 형성하게 된다. 특히, 활성탄의 경우에는 무수히 많은 세공이 분포해 전기 이중층이 자연스럽게 형성된다. 이와 같이 저장된 전하는 식 1에 의해 그 정전용량을 계산할 수 있다.
(ε0; 공기 유전율, ε; 전해질 유전율, σ; 전해질이온반경, S ; 전극 비표면적)
전기 이중층 캐패시터에서 용량을 결정짓는 요인을 살펴본다면 식 1에서 보는 바와 같이 전극의 비표면적이 클수록, 전해질의 유전율이 클수록, 그리고 이중층 형성시의 이온의 반경이 작을수록 큰 용량을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 그 외에 전극의 내부저항, 전극의 세공분포와 전해질 이온간의 관계 또는 내전압 등에 의해 정전용량이 결정된다.
그리고, 전기 이중층 캐패시터의 구성은 전극, 세퍼레이터, 전해질, 집전체와 외장백(outer bag)으로 구성된다. 이중에서 캐패시터의 가장 핵심이 되는 부분은 전극에 사용되는 재료의 선택이라 할 수 있으며, 물론 여러 다른 구성요소들에 의해 정전용량 역시 변하게 된다. 전극재료는 전기전도성이 크고 비표면적이 높아야 하며 전기화학적으로 안정하여야 한다.
다음으로, 전지(battery)는 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응(redox reaction)을 통하여 전기 에너지(electrical energy)로 변환하는 소자를 말한다.
전지는 두 개 이상의 전기 화학적 셀(cell)의 집합체를 나타내지만, 보통 단위 전지(single cell)에도 사용되고 있다. 이러한 전지는 화학반응대신 전기 화학반응이 일어나 전자가 도선을 통하여 외부로 흐를 수 있도록 이루어져 있으며, 도선을 통하여 흐르는 전자는 전기 에너지의 원천이 되어 전기적인 유용함을 제공한다.
더욱 구체적으로, 전지는 집전체 위에 씌워진 양극(cathode or positive electrode)과 음극(anode or negative electrode)이라는 활물질 들을 가지고 있고, 세퍼레이터에 의해 서로 떨어져 있으며, 또한 두 전극사이의 이온 전달을 가능하게하는 전해질(electrolyte)에 담겨져 있다. 전등, 기계 및 기구 등을 작동하기 위해서는 전지의 두 전극 사이에 충분한 전압과 전류가 생성될 수 있도록 적절한 전극물질과 전해질이 선정되어 특별한 구조로 배열되어져야 한다.
예를 들어, 외부 도선으로부터 전자를 받아 양극 활물질이 환원되는 양극과, 음극 활물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 음극, 그리고 양극의 환원반응 및 음극의 산화반응이 화학적 조화를 이루도록 물질의 이동을 가능하게 하는 전해질, 더불어 양극과 음극의 물리적 접촉 방지를 위한 세퍼레이터 등이 상호 작용되어 화학적 에너지를 전기적 에너지로 제공할 수 있도록 배열되어야 하는 것이다.
이와 같이 배열된 전지의 음극은 기본적으로 전자를 내어주고 자신은 산화되며, 양극은 전자를 받아(양이온과 함께) 자신은 환원되어 전지가 외부 부하와 연결되어 작동할 때 두 전극은 각각 전기 화학적으로 변화를 일으켜 전기적인 일을 하게 된다.
이때, 음극의 산화반응에 의해 생성된 전자는 외부 부하를 경유하여 양극으로 이동하고 양극에 이르러 양극 물질과 환원반응을 일으켜, 전해질 내에서 음극과 양극 방향으로의 anion(negative ion)과 cation(positive ion)의 물질이동에 의한 전하의 흐름을 완성한다. 이렇게 전해질 내부에서는 외부도선에서 계속해서 전하가 흐르도록 반응을 일으키고 이에 힘입어 그 전하로의 전기적인 일을 하게 되는 것이다.
전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 배터리,고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 배터리라고 한다.
상술한 바와 같은 특성을 갖는 전기 이중층을 이용한 캐패시터 및 전지를 본 발명에서는 통칭하여 전기 이중층 소자라 정의하고 그 구조 및 제조방법을 이하에 상세하게 제안하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 제안을 통하여 기획된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 제 1 군의 집전체 및 제 1 군의 중간 집전체가 상호 병렬접속되어 제 1 단위 셀을 제공하고, 제 2 군의 집전체 및 제 2 군의 중간 집전체가 상호 병렬접속되어 제 2 단위 셀을 제공한 후, 제 1 군의 연결탭과 제 2 군의 연결탭의 직렬접속에 의한 제 1 단위 셀과 제 2 단위 셀의 간단한 적층으로 전기 이중층 소자를 양산함에 있다.
도 1은 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 제 1 단위 셀의 제조과정을 나타내는 공정도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 제 2 단위 셀의 제조과정을 나타내는 공정도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자의 완성되는 과정을 나타내는 공정도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 이중층 소자를 각각 나타내는 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전극 20 : 전해액
30 : 집전체 31 : 제 1 군의 집전체
31a : 제 1 군의 극탭 32 : 제 2 군의 집전체
32a : 제 2 군의 극탭 33 : 제 1 군의 중간 집전체
33a : 제 1 군의 연결탭 34 : 제 2 군의 중간 집전체
34a : 제 2 군의 연결탭 40 : 세퍼레이터
41 : 제 1 군의 세퍼레이터 42 : 제 2 군의 세퍼레이터
51 : 제 1 실링 백 52 : 제 2 실링 백
61 : 제 1 리드단자 62 : 제 2 리드단자
71 : 제 1 단위 셀 72 : 제 2 단위 셀
80 : 외장 실링백 100 : 전기 이중층 소자
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
전극이 씌워지며 제 1 리드단자가 접속되는 제 1 군의 극탭을 구비한 제 1 군의 집전체와 전극이 씌워지며 제 1 군의 연결탭을 구비한 제 1 군의 중간 집전체를 제 1 군의 세퍼레이터로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액과 함께 제 1 실링 백 속에 진공 내장시켜 제조된 제 1 단위 셀과,
전극이 씌워지며 제 2 리드단자가 접속되는 제 2 군의 극탭을 구비한 제 2 군의 집전체와 전극이 씌워지며 제 2 군의 연결탭을 구비한 제 2 군의 중간 집전체를 제 2 군의 세퍼레이터로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액과 함께 제 2 실링 백 속에 진공 내장시켜 제조된 제 2 단위 셀과,
상기 제 1 군의 연결탭과 상기 제 2 군의 연결탭을 상호 직렬접속시켜 용량은 일정하게 하고 전압은 배가 되도록 하면서 상기 제 1 단위 셀과 상기 제 2 단위 셀을 압착 내장시키는 외장 실링백을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 전기 이중층 소자(100)의 구조를 나타내는 개략도로서 전극(10), 전해액(20), 집전체(30), 세퍼레이터(40), 제 1 리드단자(61) 및 제 2 리드단자(62)로 이루어진 모습을 보여주고 있다.
이때, 전기 이중층 소자(100)를 전지로 비유할 경우에는, 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응을 통하여 전기 에너지로 변환시키게 될 것이고, 집전체 위에 씌워진 전극(10)은 양극과 음극이라는 활물질을 갖게 된다.
반면, 전기 이중층 소자(100)를 캐패시터로 비유하면서 그 특성을 더욱 구체적으로 설명하면, 서로 다른 두 전극(10) 사이에 존재하는 계면에서 +, - 전하가 단거리에 접하여 배열된 분포를 이용하여 에너지를 저장하고, farad 단위의 높은 정전용량 특성을 나타내며 충·방전 사이클에 의한 성능변화 및 열화가 극히 작은 특성을 가지게 된다.
그리고, 전극(10)은 비표면적이 큰 활성탄(activated carbon)을 사용하여 전해액(20)과의 계면에서 형성된 전기 이중층에 의한 전하를 저장하고, 이러한 전극(10)은 전기적 특성 중 정전용량(capacitance)과 내부저항 특성이 가장 중요한 성능평가의 기준이 되므로 그 소재의 자체 비저항이 낮아야 하고 다공질 구조체이어야 하며, 다공질 구조 중 세공크기 및 분포가 단순하고 일정범위에 편중되어야 한다. 이러한 전극(10) 소재의 특성은 전기 이중층 캐패시터의 고유 충·방전 특성을 지배한다.
따라서, 현재 전극(10)으로 비표면적이 넓고 가격이 저렴한 활성탄소계를 많이 사용하고 있으며 에너지 밀도를 높이기 위하여 금속산화물 및 전도성고분자를 이용한 연구가 증가되고 있다.
한편, 전해액(20)은 유기용매와 4급 암모늄염(유기계), 황산수용액(수용액계) 등을 사용한다. 유기용매 전해액 중에서 PC와 ethylmethyl carbonate(EMC) 그리고 PC와 dimethoxyethane(DME)을 일정비율 혼합시켜 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
유기계 전해액을 사용한 전기 이중층 캐패시터(100)의 면적당 정전용량은 4∼6㎌/㎠이며, 유기계보다 수용액계의 전기 전도도가 높기 때문에 수용액계 전해액의 경우에는 5∼10㎌/㎠으로 수용액계 전해액이 우수한 특성을 나타내기도 하나 potential window가 좁고 분해가 일어나는 등의 단점이 있기도 한다.
세퍼레이터(40)는 부직포, 다공질 polyethylene(PE), polypropylene(PP) film 등을 사용한다.
전기 이중층 캐패시터의 충전원리는 도 1에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(40)를 사이에 두고 두 전극(10)과 전해액(20)이 대립하고 있는 상황에서 도 2의 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지의 공급이 없는 상태에서는 내부의 전하분포가 불균일한 bulk 상태가 되어 전극(10)간 전위차가 0이 되고, 도 3의 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지가 공급되면 내부의 전하분포가 균일하게 형성되어 도 2에 도시된 바와 같이 두 전극(10) 사이에 전위차 2Φ1전압의 에너지가 충전된다.
이때, 전기 에너지의 공급이 중단되더라도 이미 형성된 전기 이중층은 소멸되지 않으며 충전된 전기 에너지는 그대로 유지 보존된다.
도 4a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)의 제조과정을 나타내는 공정도이고, 도 1 내지 도 3에서 부여된 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 중에서 집전체(30)를 제 1 군의 집전체(31), 제 2 군의 집전체(32), 제 1 군의 중간 집전체(33) 및 제 2 군의 중간 집전체(34)로, 세퍼레이터(40)를 제 1 군의 세퍼레이터(41) 및 제 2 군의 세퍼레이터(42)로 각각 세분하여 도 4a 내지 도 7b에반영한다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 제 1 단위 셀(71)을 만들고, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 제 2 단위 셀(72)을 만들어 도 6a 내지 도 6e에 도시된 바와 같이 전기 이중층 소자(100)를 완성한다.
이때, 전기 이중층 소자(100)가 전기 이중층 전지라면 전극(10)의 구성이 되는 물질이 양극 활물질과 음극 활물질로 각각 나뉘어 제공되므로 제 1 단위 셀(71)과 제 2 단위 셀(72)을 각각 별도로 제조하여야 하지만, 전기 이중층 소자(100)가 전기 이중층 캐패시터라면 전극(10)의 구성이 되는 물질이 활성탄, 도전성 개량제 및 바인더, 더욱 구체적으로 예를 들면 활성탄은 BP-20(phenol resin)을 사용하고, 바인더는 polyvinylidenefluoride(PVdF)인 Kynar 731(homopolymer) 또는 Kynar 2801(copolymer) 바인더를 사용할 수 있으며, 도전성 개량제는 super P를 사용하여 제조되므로써, 전극(10)이 전기 이중층 전지와 같이 양극과 음극으로 각각 나뉘어지는 조성물이 아니므로 제 1 단위 셀(71)을 180°뒤집으면 바로 제 2 단위 셀(72)이 될 수 있는 것은 물론이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)에 적용된 제 1 단위 셀(71)의 제조과정을 나타내는 공정도이다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)에 적용된 제 1 단위 셀(71)은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 전극(10)이 씌워지며 제 1 리드단자(61)가 접속되는 제 1 군의 극탭(31a)을 구비한 제 1 군의 집전체(31)와, 전극(10)이 씌워지며 제 1 군의 연결탭(33a)을 구비한 제 1 군의 중간 집전체(33)를 제 1 군의 세퍼레이터(41)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 1 실링 백(51) 속에 진공 내장시켜 제조된다.
이때, 제 1 군의 중간 연결탭이 상호 초음파 용접되므로써 제 1 군의 집전체(31)와 제 1 군의 중간 집전체(33)는 자연스럽게 병렬접속이 가능하게 되고, 이로써 제 1 군의 집전체(31) 및 제 1 군의 중간 집전체(33)의 개체 수만큼 저항은 감소(저항 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ……… + 1/Rn)되어 용량은 증가하게 되고 전압은 일정하게 된다.
예를 들어, 일반 휴대용 전화기의 전압이 4.6V를 요구한다고 가정하면 제 1 단위 셀(71)의 전압을 2.3V로 픽스(FIX)시키고 용량은 제 1 군의 집전체(31) 및 제 1 군의 중간 집전체(33)의 개체 수만큼 증가할 수 있도록 설계한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)에 적용된 제 2 단위 셀(72)의 제조과정을 나타내는 공정도이다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)에 적용된 제 2 단위 셀(72)은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 전극(10)이 씌워지며 제 2 리드단자(62)가 접속되는 제 2 군의 극탭(32a)을 구비한 제 2 군의 집전체(32)와, 전극(10)이 씌워지며 제 2 군의 연결탭(34a)을 구비한 제 2 군의 중간 집전체(34)를 제 2 군의 세퍼레이터(42)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 2 실링 백(52) 속에 진공 내장시켜 제조된다.
이때, 제 2 군의 중간 연결탭이 상호 초음파 용접되므로써 제 2 군의 집전체(32)와 제 2 군의 중간 집전체(34)는 자연스럽게 병렬접속이 가능하게 되고, 이로써 제 2 군의 집전체(32) 및 제 2 군의 중간 집전체(34)의 개체 수만큼 저항은 감소(저항 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ……… + 1/Rn)되어 용량은 증가하게 되고 전압은 일정하게 된다.
이 역시 일반 휴대용 전화기의 전압이 4.6V를 요구한다고 가정하면 제 2 단위 셀(72)의 전압을 2.3V로 픽스(FIX)시키고 용량은 제 2 군의 집전체(32) 및 제 2 군의 중간 집전체(34)의 개체 수만큼 증가되도록 설계한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)의 완성되는 과정을 나타내는 공정도이다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 단위 셀(71) 및 제 2 단위 셀(72)을 미리 만든 후, 도 6a 내지 도 6e에 도시된 바와 같이 제 1 군의 연결탭(33a)과 제 2 군의 연결탭(34a)을 상호 직렬접속시켜 용량은 일정하게 하고 전압은 배가 되도록 하면서 제 1 단위 셀(71)과 제 2 단위 셀(72)을 외장 실링백(80) 속에 내장시켜 제조하므로써 그 제품을 완성할 수 있게 된다.
이때, 제 1 군의 연결탭(33a)과 제 2 군의 연결탭(34a)이 상호 초음파 용접되므로써 제 1 단위 셀(71)과 제 2 단위 셀(72)은 자연스럽게 직렬접속이 가능하게되고, 이로써 제 1 단위 셀(71)과 제 2 단위 셀(72)은 저항이 증가(저항 R = R1 + R2)하는 대신 용량은 감소하게 되며 전압은 배가 되어 일반 휴대용 전화기의 전압이 4.6V를 요구한다고 가정할 때, 제 1 단위 셀(71)의 전압이 2.3V이고 제 2 단위 셀(72)의 전압이 2.3V이므로 결국 4.6V의 전압을 제공할 수 있게 되는 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 이중층 소자(100)를 각각 나타내는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에서는 전기 이중층 소자(100)의 제 1 군의 극탭(31a), 제 2 군의 극탭(32a), 제 1 군의 연결탭(33a) 및 제 2 군의 연결탭(34a)을 사용자의 편의에 따라, 그리고 상호간의 오접속을 방지하기 위하여 그 위치를 각각 다르게 할 수 있는 모습을 보여주고 있다.
바람직한 실시예로서 도 6e에 도시된 바와 같이 제 1 군의 극탭(31a)을 제 1 군의 집전체(31)의 일단 테두리의 일측으로부터 연장시키고, 제 2 군의 극탭(32a)을 제 2 군의 집전체(32)의 일단 테두리의 타측으로부터 연장시키고, 제 1 군의 연결탭(33a)을 제 1 군의 중간 집전체(33)의 일단 테두리의 중간측으로부터 연장시키며, 제 2 군의 연결탭(34a)을 제 2 군의 중간 집전체(34)의 일단 테두리의 중간측으로부터 연장시켜 하나의 전기 이중층 소자(100)를 완성할 수 있고, 도 7a에 도시된 바와 같이 제 1 군의 극탭(31a)을 제 1 군의 집전체(31)의 일단 테두리의 일측으로부터 연장시키고, 제 2 군의 극탭(32a)을 제 2 군의 집전체(32)의 일단 테두리의 타측으로부터 연장시키고, 제 1 군의 연결탭(33a)을 제 1 군의 중간 집전체(33)의 타단 테두리의 중간측으로부터 연장시키며, 제 2 군의 연결탭(34a)을 제 2 군의중간 집전체(34)의 타단 테두리의 중간측으로부터 연장시켜 또 하나의 전기 이중층 소자(100)를 완성할 수 있으며, 도 7b에 도시된 바와 같이 제 1 군의 극탭(31a)을 제 1 군의 집전체(31)의 일단 테두리의 일측으로부터 연장시키고, 제 2 군의 극탭(32a)을 제 2 군의 집전체(32)의 타단 테두리의 타측으로부터 연장시키고, 제 1 군의 연결탭(33a)을 제 1 군의 중간 집전체(33)의 일단 테두리의 중간측으로부터 연장시키며, 제 2 군의 연결탭(34a)을 제 2 군의 중간 집전체(34)의 일단 테두리의 중간측으로부터 연장시켜 또 다른 전기 이중층 소자(100)를 완성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제 1 군의 집전체(31) 및 제 1 군의 중간 집전체(33)를 제 1 군의 연결탭(33a)의 상호 접속을 통하여 자연스럽게 병렬접속을 이룬 제 1 단위 셀(71)을 제공하고, 더불어 제 2 군의 집전체(32) 및 제 2 군의 중간 집전체(34)를 제 2 군의 연결탭(34a)의 상호 접속을 통하여 자연스럽게 병렬접속을 이룬 제 2 단위 셀(72)을 제공한 후, 제 1 군의 연결탭(33a)과 제 2 군의 연결탭(34a)의 직렬접속에 의한 제 1 단위 셀(71)과 제 2 단위 셀(72)의 간단한 적층으로 소정의 희망하는 전압(예를 들어 휴대용 전화기일 경우 4.6V)과 고용량을 제공하는 전기 이중층 소자(100)를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Claims (4)
- 전극(10)이 씌워지며 제 1 리드단자(61)가 접속되는 제 1 군의 극탭(31a)을 구비한 제 1 군의 집전체(31)와 전극(10)이 씌워지며 제 1 군의 연결탭(33a)을 구비한 제 1 군의 중간 집전체(33)를 제 1 군의 세퍼레이터(41)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 1 실링 백(51) 속에 진공 내장시켜 제조된 제 1 단위 셀(71)과,전극(10)이 씌워지며 제 2 리드단자(62)가 접속되는 제 2 군의 극탭(32a)을 구비한 제 2 군의 집전체(32)와 전극(10)이 씌워지며 제 2 군의 연결탭(34a)을 구비한 제 2 군의 중간 집전체(34)를 제 2 군의 세퍼레이터(42)로서 상호 격리시키면서 교번적으로 적층시켜 전압은 일정하게 하고 용량은 증가하도록 병렬접속을 구현하고 전해액(20)과 함께 제 2 실링 백(52) 속에 진공 내장시켜 제조된 제 2 단위 셀(72)과,상기 제 1 군의 연결탭(33a)과 상기 제 2 군의 연결탭(34a)을 상호 직렬접속시켜 용량은 일정하게 하고 전압은 배가 되도록 하고 상기 제 1 단위 셀(71)과 상기 제 2 단위 셀(72)을 압착 내장시키는 외장 실링백(80)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자(100).
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 군의 집전체(31)는 상기 제 1 군의 극탭(31a)이 그 일단 테두리의 일측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 집전체(32)는 상기 제 2 군의 극탭(32a)이 그 일단 테두리의 타측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 1 군의 중간 집전체(33)는 상기 제 1 군의 연결탭(33a)이 그 일단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 중간 집전체(34)는 상기 제 2 군의 연결탭(34a)이 그 일단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자(100).
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 군의 집전체(31)는 상기 제 1 군의 극탭(31a)이 그 일단 테두리의 일측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 집전체(32)는 상기 제 2 군의 극탭(32a)이 그 일단 테두리의 타측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 1 군의 중간 집전체(33)는 상기 제 1 군의 연결탭(33a)이 그 타단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 중간 집전체(34)는 상기 제 2 군의 연결탭(34a)이 그 타단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자(100).
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 군의 집전체(31)는 상기 제 1 군의 극탭(31a)이 그 일단 테두리의 일측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 집전체(32)는 상기 제 2 군의 극탭(32a)이 그 타단 테두리의 타측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 1 군의 중간 집전체(33)는 상기 제 1 군의 연결탭(33a)이 그 일단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하고,상기 제 2 군의 중간 집전체(34)는 상기 제 2 군의 연결탭(34a)이 그 일단 테두리의 중간측으로부터 연장되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자(100).
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