KR100486917B1 - Electric storage device and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR100486917B1 KR10-2002-0066914A KR20020066914A KR100486917B1 KR 100486917 B1 KR100486917 B1 KR 100486917B1 KR 20020066914 A KR20020066914 A KR 20020066914A KR 100486917 B1 KR100486917 B1 KR 100486917B1
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Abstract

큰 정전 용량 및 낮은 저항을 갖는 분극 전극을 구비하는 전기 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 활성 탄소 및 도전성 탄소 분말을 세척하고, 세척된 분말을 건조시킨 다음, 건조된 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 형성한다. 제1 혼합물에 수용성 키토산, 열 경화성 수지, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 포함하는 결합제 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 형성한 후, 상기 제2 혼합물을 집전체 상에 도포하여 전극을 형성한다. 활물질들 사이의 결착력 및 활물질과 집전체 간의 결착력을 크게 향상시켜 높은 밀도를 가지는 전극을 제조할 수 있으며, 전극의 전기 화학적인 안정성도 현저하게 향상되기 때문에 큰 정전 용량과 장시간의 전기 화학적 안정성을 가져 대용량을 요구하는 전기 자동차, 무인 조종 비행기 또는 무정전 전원 장치 등에 적합한 전기 에너지 저장 장치를 제조할 수 있다.An electrical energy storage device having a polarizing electrode having a large capacitance and a low resistance, and a method of manufacturing the same are disclosed. The activated carbon and the conductive carbon powder are washed, the washed powder is dried and the dried powder is mixed to form a first mixture. The second mixture is mixed with a binder including water-soluble chitosan, a thermosetting resin, a polyvinylidone-styrene copolymer, polytetrafluoroethylene, and the like to form a second mixture, and then the second mixture is formed on a current collector. To form an electrode. The electrode having a high density can be manufactured by greatly improving the binding force between the active materials and the binding force between the active material and the current collector, and the electrochemical stability of the electrode is remarkably improved, thus bringing large capacitance and long-term electrochemical stability. Electric energy storage devices suitable for electric vehicles, unmanned controlled airplanes or uninterruptible power supplies that require large capacity can be manufactured.

Description

전기 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법{Electric storage device and method for manufacturing the same}Electric energy storage device and method for manufacturing the same

본 발명은 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 큰 전극 밀도 및 낮은 저항을 갖는 분극 전극(polarization electrode)을 구비하는 전기 이중층 캐패시터와 같은 전기 에너지 저장 장치의 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an electrical energy storage device, and more particularly, to a method for manufacturing an electrical energy storage device such as an electric double layer capacitor having a polarization electrode having a large electrode density and a low resistance. will be.

대체로 캐패시터(capacitor) 또는 콘덴서(condenser)와 같은 전기 에너지 저장 장치는 대체로 정전 캐패시터(electrostatic capacitor), 전해 캐패시터(electrolytic capacitor) 및 전기 화학 캐패시터(electrochemical capacitor) 등으로 분류된다.Electrical energy storage devices, such as capacitors or capacitors, are generally classified into electrostatic capacitors, electrolytic capacitors, and electrochemical capacitors.

정전 캐패시터로는 세라믹 캐패시터(ceramic capacitor), 글라스 캐패시터(glass capacitor) 및 운모 캐패시터(mica capacitor) 등이 있으며, 이러한 정전 커패시터는 대부분이 약 1.0∼10㎌ 정도의 정전 용량을 갖는다.Electrostatic capacitors include ceramic capacitors, glass capacitors, mica capacitors, and the like, and most of these capacitors have a capacitance of about 1.0 to 10 ㎌.

한편, 슈퍼 캐패시터(super capacitor)라고도 호칭되는 전기 화학 캐패시터로는 전기 이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC) 및 산화 환원(redox) 또는 의사(pseudo) 캐패시터 등이 개발되어 있으며, 전기 화학 캐패시터는 대략 1mF∼3000F 정도까지 정전 용량을 확보할 수 있다.Meanwhile, electrochemical capacitors, also called super capacitors, include electric double layer capacitors (EDLC) and redox or pseudo capacitors. Capacitance can be secured from about 1 mF to about 3000F.

또한, 전해 캐패시터로는 알루미늄(Al) 전해 캐패시터 또는 탄탈륨(Ta) 전해 캐패시터 등이 알려져 있으며, 이와 같은 전해 캐패시터는 정전 캐패시터에 비하여 약 100배 정도까지의 큰 정전 용량을 가질 수 있는 것으로 알려져 있다.In addition, aluminum (Al) electrolytic capacitors or tantalum (Ta) electrolytic capacitors are known as electrolytic capacitors, and such electrolytic capacitors are known to have a large capacitance up to about 100 times as compared to electrostatic capacitors.

전기 이중층 캐패시터(EDLC)에 있어서, 일반적으로 분말 형태의 활성 탄소(activated carbon) 를 도전재인 카본 블랙(carbon black)과 혼합한 다음, 이러한 혼합체를 결합제(binder)를 사용하여 집전체에 부착하여 전극으로 사용하게 된다. 전극을 형성하기 위한 결합제로서는 폴리사카라이드(polysaccharide)계 및 불소계의 결합제가 많이 사용되고 있으며, 결합제를 용해시키는 용매에 따라 수용성 결합제 및 유기 결합제로 구분할 수 있으며, 결합제의 종류에 따라 전극을 제조하는 공정도 차이를 보이게 된다. In an electric double layer capacitor (EDLC), generally, activated carbon in powder form is mixed with carbon black, which is a conductive material, and then the mixture is attached to a current collector using a binder to form an electrode. Will be used. As a binder for forming an electrode, polysaccharide-based and fluorine-based binders are widely used. The binder may be classified into a water-soluble binder and an organic binder according to a solvent for dissolving the binder, and a process for manufacturing an electrode according to the type of binder. You will also see a difference.

이러한 전기 이중층 캐패시터의 제조 방법은 국내 공개특허 제 2002-62193호(발명의 명칭; 전지용 활성물질 혼합 분체, 전지용 전극 조성물, 이차전지용 전극, 이차 전지, 전기 이중층 캐패시터용 탄소재료 혼합 분체, 분극성 전극 조성물, 분극성 전극 및 전기 이중층 캐패시터), 국내 등록특허 제 334241호(발명의 명칭; 전기 이중층 캐패시터 및 그 제조 방법), 국내 등록 특허 제 309634호(발명의 명칭; 전기 이중층 캐패시터) 등에 개시되어 있다.The manufacturing method of such an electric double layer capacitor is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-62193 (name of the invention; battery active material mixture powder, battery electrode composition, secondary battery electrode, secondary battery, carbon material mixture powder for electric double layer capacitor, polarizable electrode) Compositions, polarizable electrodes and electric double layer capacitors, Korean Patent No. 334241 (name of the invention; electric double layer capacitors and a method of manufacturing the same), Korean Patent No. 309634 (name of the invention; electric double layer capacitors) and the like. .

근래 들어, 전기 이중층 캐패시터(EDLC)의 전극의 저항을 낮추는 동시에 전기 이중층 캐패시터의 정전 용량을 향상시키기 위하여, 탄소 섬유 또는 활성 탄소 섬유에 금속으로 이루어진 집전체를 형성하여 분극 전극을 제조하는 방법, 탄소 페이스트(paste)를 도전성 고무나 금속 집전체에 압착하여 전극을 제조하는 방법, 활성탄 분말을 포함하는 슬러리(slurry)를 금속 집전체에 도포하는 방법 등이 개발되어 왔다.Recently, in order to lower the resistance of an electrode of an electric double layer capacitor (EDLC) and at the same time improve the capacitance of the electric double layer capacitor, a method of manufacturing a polarized electrode by forming a current collector made of metal on carbon fiber or activated carbon fiber, carbon A method of manufacturing an electrode by pressing a paste onto a conductive rubber or a metal current collector, a method of applying a slurry containing activated carbon powder to a metal current collector, and the like have been developed.

그러나, 탄소 섬유 내지 활성 탄소 섬유 상에 알루미늄과 같은 금속을 플라즈마 스프레이(plasma spray) 방법으로 도포하여 전극의 전기 저항을 낮추는 방법의 경우에는 전기 이중층 캐패시터의 전극의 밀도가 작아지고, 제조 원가가 상승하게 되는 단점이 있다.However, in the case of lowering the electrical resistance of the electrode by applying a metal such as aluminum onto the carbon fiber or the activated carbon fiber by the plasma spray method, the density of the electrode of the electric double layer capacitor is reduced, and the manufacturing cost is increased. There is a drawback to this.

또한, 활성 탄소를 사용하여 전기 이중층 캐패시터의 전극을 제작하는 경우에는 불소계의 결합제를 이용하여 페이스트 또는 슬러리 형태로 전극을 제조하기 때문에 비록 전극의 밀도는 증가시킬 수 있지만, 이에 반하여 전극의 두께가 두꺼워 전극의 내부 저항을 줄이는 데 한계에 직면하게 된다는 문제점이 있다.In addition, when the electrode of the electric double layer capacitor is manufactured using activated carbon, since the electrode is manufactured in the form of a paste or a slurry using a fluorine-based binder, the electrode can be increased in density, whereas the electrode is thick. There is a problem in that limitations are encountered in reducing the internal resistance of the electrode.

따라서, 본 발명의 일 목적은 대용량을 요구하는 전기 자동차 또는 무정전 전원 장치 등과 장치에 적합한 전기 이중층 커패시터와 같은 전기 에너지 저장 장치에 적용 가능한 고밀도 및 저저항을 나타내는 분극 전극을 구비하는 전기 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, one object of the present invention is to provide an electric energy storage device having a polarization electrode exhibiting high density and low resistance applicable to an electric energy storage device such as an electric double layer capacitor suitable for an electric vehicle or an uninterruptible power supply or the like requiring a large capacity, and The manufacturing method is provided.

본 발명의 다른 목적은 고밀도 및 저저항의 분극 전극을 구비하여 향상된 정전 용량 및 장시간 동안의 전기 화학적 안정성을 구현할 수 전기 이중층 커패시터와 같은 전기 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an electrical energy storage device such as an electric double layer capacitor and a method of manufacturing the same, which can be provided with a high-density and low-resistance polarization electrode to realize improved capacitance and electrochemical stability for a long time.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 활성 탄소 및 도전성 탄소를 포함하는 혼합물, 그리고 상기 혼합물을 집전체 상에 결착하기 위한 수용성 키토산을 포함하는 결합제를 구비하는 전극을 포함하는 전기 에너지 저장 장치가 제공된다.In order to achieve the above objects of the present invention, according to the present invention, there is provided an electrode comprising a mixture comprising activated carbon and conductive carbon, and a binder comprising a water-soluble chitosan for binding the mixture onto a current collector. An electrical energy storage device is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 결합제 내의 상기 수용성 키토산의 함량은 상기 혼합물에 대하여 약 3∼10 중량부 정도가 된다. 이 때, 상기 수용성 키토산은 약 5,000∼10,000의 분자량을 가진다.According to one embodiment of the invention, the content of the water-soluble chitosan in the binder is about 3 to 10 parts by weight based on the mixture. At this time, the water-soluble chitosan has a molecular weight of about 5,000 to 10,000.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 결합제에는 상기 혼합물에 대하여 열 경화성 수지 약 3∼7 중량부 정도가 더 첨가된다. 이 경우, 상기 열 경화성 수지로는 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.According to another embodiment of the present invention, about 3 to 7 parts by weight of the thermosetting resin is further added to the binder. In this case, any one selected from the group consisting of polyurethane resins, melamine resins, polyester resins and epoxy resins is used as the thermosetting resin.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 결합제에는 상기 혼합물에 대하여 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌이 각기 약 1∼5 중량부 정도 더 첨가된다. 이 경우, 상기 결합제는 상기 혼합물에 대하여 알코올 약 1∼3 중량부 정도를 더 포함한다.According to another embodiment of the present invention, about 1 to 5 parts by weight of the polyvinylidone-styrene copolymer and polytetrafluoroethylene are further added to the binder. In this case, the binder further comprises about 1 to 3 parts by weight of alcohol based on the mixture.

또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 활성 탄소 및 도전성 탄소 분말을 세척하는 단계, 상기 세척된 분말을 건조시키는 단계, 상기 건조된 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계, 상기 제1 혼합물에 수용성 키토산을 포함하는 결합제 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 혼합물을 집전체 상에 도포하여 전극을 형성하는 단계를 포함하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법이 제공된다. 이 때, 상기 제1 혼합물 내의 상기 활성 탄소 및 상기 도전성 탄소의 함량은 약 8:2 정도가 된다.In addition, according to the present invention to achieve the above object of the present invention, the step of washing the activated carbon and conductive carbon powder, drying the washed powder, mixing the dried powder to form a first mixture Electrical energy storage device comprising the steps of: mixing a binder comprising water-soluble chitosan and water with the first mixture to form a second mixture, and applying the second mixture onto a current collector to form an electrode A method for producing is provided. At this time, the content of the activated carbon and the conductive carbon in the first mixture is about 8: 2.

바람직하게는, 상기 활성 탄소 및 도전성 탄소 분말을 아세톤을 포함하는 용제로 세척되며, 세척된 분말은 160∼180℃의 온도에서 약 0.5∼1.5 정도의 시간 동안 건조된 후 볼밀 등으로 분쇄된다.Preferably, the activated carbon and the conductive carbon powder are washed with a solvent containing acetone, and the washed powder is dried at a temperature of 160 to 180 ° C. for about 0.5 to 1.5 hours and then pulverized with a ball mill or the like.

본 발명에 따르면, 수용성 키토산이나 수용성 키토산과 열 경화성 수지, 또는 수용성 키토산, 열 경화성 수지, 알코올, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 포함하는 결합제를 아세톤을 포함하는 용제로 세척된 활성 탄소 및 도전체 탄소 분말에 혼합하여 슬러리 형태의 혼합물을 형성하기 때문에 다양한 점성을 가지는 슬러리를 제조할 수 있다. According to the present invention, a binder containing water-soluble chitosan, water-soluble chitosan and thermosetting resin, or water-soluble chitosan, thermosetting resin, alcohol, polyvinylidone-styrene copolymer, polytetrafluoroethylene, etc. may be used as a solvent containing acetone. Slurry having various viscosities can be prepared because it is mixed with the washed activated carbon and conductor carbon powder to form a mixture in the form of a slurry.

또한, 전술한 조성을 가지는 결합제를 사용함으로써, 활물질들 사이의 결착력 및 활물질과 집전체 간의 결착력이 크게 향상되어 약 0.7∼10g/cc 정도의 높은 밀도를 가지는 전극을 제조할 수 있으며, 전극의 전기 화학적인 안정성도 현저하게 향상된다. 더욱이, 전극의 저항도 종래에 비하여 매우 작아지기 때문에 고밀도와 저저항을 나타내는 전극으로부터 큰 정전 용량과 장시간의 전기 화학적 안정성을 가지는 전기에너지 저장 장치를 제조할 수 있다.In addition, by using the binder having the above-described composition, the binding force between the active materials and the binding force between the active material and the current collector can be greatly improved to prepare an electrode having a high density of about 0.7 to 10 g / cc, and the electrochemical Phosphorus stability is also remarkably improved. Moreover, since the resistance of the electrode is also very small compared with the prior art, it is possible to manufacture an electric energy storage device having a large capacitance and a long electrochemical stability from an electrode showing high density and low resistance.

이하, 본 발명에 따른 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the electrical energy storage device according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따르면, 먼저 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 마련한 다음, 활성 탄소와 전도성 탄소 분말을 아세톤을 포함하는 용제로 세척한다. 이러한 세척 공정을 통하여 활성 탄소와 전도성 탄소 분말을 제조하는 과정 동안 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말의 표면에 생긴 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO2)와 같은 불순물을 제거하게 된다. 다음의 표 1은 본 발명에 따라 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 아세톤을 포함하는 용제로 세척한 결과를 특정한 것이다.According to the present invention, first, the activated carbon and the conductive carbon powder are prepared, and then the activated carbon and the conductive carbon powder are washed with a solvent containing acetone. Through this washing process, impurities such as carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) generated on the surface of the activated carbon and the conductive carbon powder are removed during the preparation of the activated carbon and the conductive carbon powder. Table 1 below shows the results of washing activated carbon and conductive carbon powder with a solvent containing acetone according to the present invention.

\ 구 분 특 성           \ Category Characteristics 세척 공정 수행 전전극 밀도Density of Electrodes Performing Cleaning Process 세척 공정 수행 후전극 밀도Electrode Density After Cleaning Process 밀도(g/cc)Density (g / cc) 0.480.48 0.570.57

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말에 대하여 세척 공정을 수행한 경우에는 수행하지 않은 경우에 비하여 전극의 밀도가 약 20% 정도 증가하였다.As shown in Table 1, when the cleaning process is performed on the activated carbon and the conductive carbon powder, the density of the electrode is increased by about 20% compared with the case where the cleaning process is not performed.

또한, 아세톤을 포함하는 용제로 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 세척할 경우에는 용제로 사용된 아세톤이 휘발하면서 탄소 분말과 불순물 사이에 밀도차가 발생하면서 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말이 불순물과 분리된다. In addition, when washing the activated carbon and the conductive carbon powder with a solvent containing acetone, the activated carbon and the conductive carbon powder are separated from the impurities while acetone used as the solvent is volatilized and a density difference occurs between the carbon powder and the impurities.

이와 같이 아세톤을 포함하는 용제로 세척하는 공정을 수행함으로써, 활성 탄소와 전도성 탄소 분말로부터 불순물을 완전히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 활성 탄소와 전도성 탄소의 패킹량이 증가되는 효과를 가져오게 된다.By performing the process of washing with a solvent containing acetone as described above, it is possible to completely remove impurities from the activated carbon and the conductive carbon powder, as well as to increase the packing amount of the activated carbon and the conductive carbon.

이어서, 세척된 활성 탄소와 전도성 탄소 분말을 건조기에 투입한 다음, 건조기 내의 온도를 약 160∼180℃ 정도, 바람직하게는, 약 170℃ 정도로 유지한 상태에서 약 0.5∼1.5 정도의 시간 동안, 바람직하게는, 약 1시간 동안 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 건조시킨다.Subsequently, the washed activated carbon and the conductive carbon powder are added to the dryer, and then the temperature in the dryer is maintained at about 160 to 180 ° C., preferably at about 170 ° C., for about 0.5 to 1.5 hours. Preferably, the activated carbon and conductive carbon powder are dried for about 1 hour.

계속하여, 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말의 혼합물에 수용성 키토산(water-soluble chitosan) 약 3∼10 중량부를 첨가하거나, 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말의 혼합물에 수용성 키토산 약 3∼10 중량부와 열 경화성 수지(thermosetting resin) 약 3∼7 중량부를 첨가하여 결합제(binder)를 제조한다. 이 경우, 열 경화성 수지로는 멜라민(melamine) 수지, 폴리에스테르(polyester) 수지, 에폭시(epoxy) 수지 및 폴리우레탄(polyurethane) 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다. Subsequently, about 3-10 parts by weight of water-soluble chitosan is added to the mixture of dried activated carbon and conductive carbon powder, or about 3-10 parts by weight of water-soluble chitosan and heat is added to the mixture of activated carbon and conductive carbon powder. About 3 to 7 parts by weight of a thermosetting resin is added to prepare a binder. In this case, any one selected from the group consisting of melamine resin, polyester resin, epoxy resin and polyurethane resin is used as the thermosetting resin.

또한, 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말의 혼합물에 수용성 키토산 약 3∼10 중량부, 열 경화성 수지 약 3∼7 중량부, 폴리비닐리돈-스티렌(polyvinyllydone-strene) 공중합체 약 1∼5 중량부 및 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluroethylene) 약 1∼5 중량부를 첨가하여 결합제를 제조한다. Also, about 3 to 10 parts by weight of water-soluble chitosan, about 3 to 7 parts by weight of a thermosetting resin, and about 1 to 5 parts by weight of a polyvinyllydone-strene copolymer in a mixture of dried activated carbon and conductive carbon powder And about 1 to 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene (polytetrafluroethylene) is added to prepare a binder.

본 발명에 따라 결합제를 제조하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the method for preparing the binder according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합제를 제조하기 위하여 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 볼밀(ball mill) 등을 사용하여 분쇄한 다음, 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말을 약 8:2 정도의 비율로 혼합하여 제1 혼합물을 형성한다. 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말로 이루어진 제1 혼합물에 대하여 약 5,000∼15,000 정도, 바람직하게는 약 10,000의 분자량을 가지는 수용성 키토산을 약 3∼10 중량부, 바람직하게는 약 5∼8 중량부를 첨가하여 결합제를 제조한다. According to an embodiment of the present invention, in order to prepare a binder, the dried activated carbon and conductive carbon powder are pulverized using a ball mill or the like, and then the activated carbon powder and the conductive carbon powder are about 8: 2 Mix in proportion to form a first mixture. The binder is added by adding about 3 to 10 parts by weight, preferably about 5 to 8 parts by weight of a water-soluble chitosan having a molecular weight of about 5,000 to 15,000, preferably about 10,000, based on the first mixture composed of activated carbon and conductive carbon powder. To prepare.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합물과 결합제를 혼합하는 동안 결합제 가운데에서 수용성 키토산은 물에 용해되면서 페이스트화된 반죽을 슬러리로 형성하는 데 매우 중요한 역할을 수행한다. In one embodiment of the present invention, during mixing of the first mixture and the binder, the water-soluble chitosan in the binder plays a very important role in forming the paste into a slurry while being dissolved in water.

따라서, 활성 탄소 분말의 비표면적(specific surface area)이 증가할 경우에는 수용성 키토산의 첨가량으로 슬러리의 상태를 조절하는 것이 아니라 수용성 키토산의 분자량으로 조절해야 한다. 즉, 보다 큰 비표면적을 가지는 활성 탄소 분말을 사용할 경우에는 수용성 키토산도 보다 큰 분자량을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 수용성 키토산의 첨가량이 지나치게 많을 경우에는 수용성 키토산이 활성 탄소 분말의 표면을 에워쌀 수 있기 때문에 전극에 해로운 영향을 미치게 되므로 수용성 키토산의 첨가량을 상기 제1 혼합물에 대하여 약 3∼10 중량부 정도로 조절하는 것이 요구된다.Therefore, when the specific surface area of the activated carbon powder is increased, the amount of water-soluble chitosan should be controlled by the molecular weight of the water-soluble chitosan, rather than the state of the slurry. That is, when using the activated carbon powder which has a larger specific surface area, it is preferable to use what has a molecular weight larger than water-soluble chitosan. However, when the amount of the water-soluble chitosan is added too much, since the water-soluble chitosan may surround the surface of the activated carbon powder, it has a detrimental effect on the electrode. Adjustment is required.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 분쇄하고, 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말을 약 8:2 정도의 비율로 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 다음, 제1 혼합물에 대하여 수용성 키토산 약 3∼10 중량부와 열 경화성 수지로서 폴리우레탄 약 3∼7 중량부, 바람직하게는 약 5 중량부 정도를 첨가하여 결합제를 제조한다. 본 실시예에 있어서, 수용성 키토산에 열 경화성 수지를 첨가하여 결합제를 제조할 경우에는 후술하는 바와 같이 밀도가 매우 큰 전극을 수득할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the dried activated carbon and conductive carbon powder is pulverized, the activated carbon powder and the conductive carbon powder are mixed at a ratio of about 8: 2 to form a first mixture, and then the first mixture The binder is prepared by adding about 3 to 10 parts by weight of water-soluble chitosan and about 3 to 7 parts by weight of polyurethane, preferably about 5 parts by weight, as the thermosetting resin. In this embodiment, when a binder is prepared by adding a thermosetting resin to the water-soluble chitosan, an electrode having a very high density can be obtained as described later.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등과 같은 열 경화성 수지를 첨가하여 결합제를 제조하기 때문에 결합제가 전극을 구성하는 활물질들 간의 결착력을 증대시키는 동시에 활물질들과 집전체와의 결합력도 크게 증가시킨다. In another embodiment of the present invention, since the binder is prepared by adding a thermosetting resin such as polyurethane resin, melamine resin, polyester resin, epoxy resin, etc., the binder increases the binding force between the active materials constituting the electrode and at the same time The bond between the field and the current collector is also greatly increased.

전술한 조성을 가지는 결합제를 사용하여 약 50∼150℃, 바람직하게는 약 100℃ 정도의 온도에서 프레싱 공정을 통하여 전극을 제조하는 경우에는 전극의 밀도가 현저하게 향상된다. 반면에, 전극의 연성이 저하되기 때문에 전극을 격리막 등과 권취하는 데 어려움이 발생하게 된다.When the electrode is manufactured through a pressing process at a temperature of about 50 to 150 ° C., preferably about 100 ° C., using a binder having the above-described composition, the density of the electrode is remarkably improved. On the other hand, since the ductility of the electrode is lowered, it is difficult to wind the electrode in a separator or the like.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말을 약 8:2 정도의 비율로 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 다음, 제1 혼합물에 대하여 수용성 키토산 약 3∼10 중량부, 열 경화성 수지로 폴리우레탄 약 3∼7 중량부, 알코올(alcohol) 약 1∼3 중량부, 바람직하게는 약 2 중량부, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 약 1∼5 중량부, 바람직하게는 약 2∼4 중량부, 그리고 폴리테트라플루오로에틸렌 약 1∼5 중량부, 바람직하게는 약 2∼4 중량부를 첨가하여 결합제를 제조한다.Further, according to another embodiment of the present invention, the activated carbon powder and the conductive carbon powder are mixed at a ratio of about 8: 2 to form a first mixture, and then about 3 to 10 weight of water-soluble chitosan based on the first mixture. Parts, about 3 to 7 parts by weight of polyurethane, about 1 to 3 parts by weight of alcohol, preferably about 2 parts by weight, about 1 to 5 parts by weight of polyvinylidene-styrene copolymer, preferably Is added in an amount of about 2 to 4 parts by weight, and about 1 to 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene, preferably about 2 to 4 parts by weight, to prepare a binder.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 알코올을 첨가하여 결합제를 제조하는 경우, 알코올이 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌이 결합제 내에서 원활하게 분산할 수 있도록 하는 역할을 한다. 그러나, 알코올의 첨가량이 지나치게 많을 경우에는 결합제가 제대로 역할을 하지 못하므로 유의하여야 한다. In another embodiment of the present invention, when the alcohol is added to prepare the binder, the alcohol serves to smoothly disperse the polyvinylidone-styrene copolymer and the polytetrafluoroethylene in the binder. However, if the addition amount of alcohol is too large, it should be noted that the binder does not play a role properly.

상기 결합제에 수용성 키토산과 열 경화성 수지 외에도 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌을 첨가할 경우에는 전극이 고밀도를 가지면서도 우수한 연성을 나타내기 때문에 약 100℃ 정도의 온도에서 프레싱하여 전극을 제조하는 동안에도 전극의 연성이 저하되지 않는다. 따라서, 높은 밀도를 가지는 전극을 용이하게 권취할 수 있게 된다.In addition to the water-soluble chitosan and the thermosetting resin to the binder, when the polyvinylidene-styrene copolymer and polytetrafluoroethylene are added, the electrode is pressed at a temperature of about 100 ° C. because the electrode exhibits a high density and excellent ductility. Even during the preparation, the ductility of the electrode does not decrease. Therefore, the electrode having a high density can be easily wound up.

다음에, 상기 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말의 제1 혼합물을 전술한 바와 같은 조성을 가지는 결합제와 혼합하여 제2 혼합물을 형성한 후, 상기 제2 혼합물을 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 집전체 상에 도포하고 프레싱(pressing) 공정 등을 이용하여 전기 이중층 캐패시터의 분극 전극을 제조한다. 이 후의 본 발명에 따라 제조된 전극을 사용하여 전기 이중층 캐패시터와 같은 전기 에너지 저장 장치를 제조하는 공정은 종래의 전기 이중충 캐패시터의 제조 공정과 유사하다.Next, the first mixture of the dried activated carbon and the conductive carbon powder is mixed with a binder having a composition as described above to form a second mixture, and then the second mixture is formed on a current collector made of a metal such as aluminum. The polarizing electrode of the electric double layer capacitor is manufactured by apply | coating and a pressing process, etc. Subsequently, the process of manufacturing an electric energy storage device such as an electric double layer capacitor using an electrode manufactured according to the present invention is similar to the process of manufacturing a conventional electric double charge capacitor.

본 발명에 있어서, 제1 혼합물에 물과 결합제를 첨가하여 제조된 슬러리 형태의 제2 혼합물의 점도는 물과 수용성 키토산의 함량에 따라 다양하게 조절할 수 있으므로 집전체 상에 약 0.005㎜ 정도의 얇은 두께로 활물질의 도포가 가능하게 된다.In the present invention, since the viscosity of the second mixture in the form of slurry prepared by adding water and a binder to the first mixture can be variously adjusted according to the content of water and water-soluble chitosan, a thin thickness of about 0.005 mm on the current collector. Application of the active material becomes possible.

표 2는 본 발명에 따라 제조된 전극을 포함하는 전기 에너지 저장 장치의 용량 및 저항을 약 60℃ 정도의 온도에서 측정한 것이다.Table 2 measures the capacity and resistance of the electrical energy storage device including the electrode manufactured according to the present invention at a temperature of about 60 ℃.

구 분 \ 특 성         Classification \ Characteristics 초기 용량(F)Initial capacity (F) 1000시간 후의 용량(F)Capacity after 1000 hours (F) 초기 저항(Ω㎝)Initial resistance (Ω㎝) 1000시간 후의 저항(Ω㎝)Resistance after 1000 hours 측정값Measures 46.546.5 43.043.0 21.021.0 25.025.0

표 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 전극을 구비하는 전기 에너지 저장 장치의 초기 용량과 초기 저항을 약 1,000 정도 사용한 후의 용량과 저항과 비교하였을 때, 약 1,000 시간 정도의 사용한 후의 전기 에너지 저장 장치의 용량은 약 7.5%정도 감소하고, 저항은 약 20%정도 증가하는 안정적인 특성을 유지한다. As shown in Table 2, when the initial capacity and the initial resistance of the electric energy storage device including the electrode manufactured according to the present invention are used after about 1,000 hours, the electricity after about 1,000 hours of use is compared. The capacity of the energy storage device is reduced by about 7.5% and the resistance is maintained by about 20%.

따라서, 본 발명에 따른 전극을 구비하는 전기 에너지 저장 장치는 매우 작은 용량 감소를 나타내며, 반면에 전극 저항의 증가율도 상대적으로 작기 때문에 전극의 내부 결착력도 크게 증가하게 된다.Therefore, the electrical energy storage device having the electrode according to the present invention exhibits a very small capacity reduction, while the internal binding force of the electrode is also greatly increased because the increase rate of the electrode resistance is relatively small.

상술한 바와 같은 공정에 따라 제조된 분극 전극은 약 0.41∼0.82g/cc 정도의 높은 밀도를 가진다. 종래의 전기 이중층 캐패시터의 경우에는 일반적으로 전극의 밀도가 약 0.5g/cc 내외이지만, 본 발명에 따른 전기 이중층 캐패시터의 전극은 최대 약 0.82g/cc 정도까지의 높은 전극 밀도를 가지는 한편 낮은 저항을 구비하기 때문에 이와 같은 전극을 구비하는 전기 에너지 저장 장치는 대용량을 요구하는 전기 자동차, 무인 조종 비행기 또는 무정전 전원 장치 등과 같은 전기ㆍ전자 기기에 적합하다.The polarization electrode manufactured according to the above process has a high density of about 0.41 to 0.82 g / cc. In the case of conventional electric double layer capacitors, the electrode density is generally about 0.5 g / cc, but the electrode of the electric double layer capacitor according to the present invention has a high electrode density of up to about 0.82 g / cc and has a low resistance. The electrical energy storage device having such an electrode is suitable for electric and electronic devices such as an electric vehicle, an unmanned controlled airplane, an uninterruptible power supply, etc., which require such a large capacity.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법을 상세하게 설명하지만 본 발명이 하기의 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an electrical energy storage device and a method of manufacturing the same according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited to the following embodiments.

실시예 1Example 1

먼저 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 아세톤을 포함하는 용제로 세척하였다. 이러한 세척 공정을 통하여 활성 탄소와 전도성 탄소 분말로부터 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO2) 등의 불순물을 제거할 수 있음과 아울러 전극의 밀도를 증가시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.Activated carbon and conductive carbon powder were first washed with a solvent containing acetone. As described above, it is possible to remove impurities such as carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ) from the activated carbon and the conductive carbon powder and increase the density of the electrode through the washing process.

계속하여, 세척된 활성 탄소와 전도성 탄소 분말로 이루어진 제1 혼합물을 건조기에 투입한 후, 건조기 내의 온도를 약 170℃ 정도로 유지하면서 약 1시간 동안 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 건조시킨다.Subsequently, after the first mixture of the washed activated carbon and the conductive carbon powder is introduced into the dryer, the activated carbon and the conductive carbon powder are dried for about 1 hour while maintaining the temperature in the dryer at about 170 ° C.

이어서, 건조된 활성 탄소 및 전도성 탄소 분말을 사용하여 분쇄한 다음, 분쇄된 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말을 약 8:2 정도의 비율로 혼합하여 제1 혼합물을 형성하였다. Subsequently, the powder was pulverized using the dried activated carbon and the conductive carbon powder, and then the pulverized activated carbon powder and the conductive carbon powder were mixed at a ratio of about 8: 2 to form a first mixture.

다음에, 상기 제1 혼합물에 대하여 약 10,000의 분자량을 가지는 수용성 키토산 약 5∼8 중량부를 포함하는 결합제를 마련한 다음, 상기 제1 혼합물에 결합제 및 물을 첨가하여 슬러리 형태의 제2 혼합물을 형성하였다. Next, a binder including about 5 to about 8 parts by weight of a water-soluble chitosan having a molecular weight of about 10,000 was prepared for the first mixture, and then a binder and water were added to the first mixture to form a second mixture in the form of a slurry. .

전술한 바와 같이 본 실시예에 있어서, 제1 혼합물과 결합제를 혼합하는 동안 결합제 중 수용성 키토산은 물에 용해되면서 페이스트화된 반죽을 슬러리로 형성하는 데 매우 중요한 역할을 수행하기 때문에 활성 탄소 분말의 비표면적에 따라 적절한 분자량을 가지는 수용성 키토산의 첨가량으로 슬러리의 상태를 조절하였다.As described above, in the present embodiment, while mixing the first mixture and the binder, the water-soluble chitosan in the binder plays a very important role in forming the slurry into the slurry as it is dissolved in water and thus the ratio of activated carbon powder According to the surface area, the state of the slurry was adjusted by the addition amount of the water-soluble chitosan having an appropriate molecular weight.

그리고, 상기 제2 혼합물을 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 집전체 상에 도포하고 프레싱과 같은 압착 공정 등을 이용하여 전기 에너지 저장 장치의 분극 전극을 제조하였다. Then, the second mixture was applied onto a current collector made of a metal such as aluminum, and a polarization electrode of the electrical energy storage device was manufactured by using a pressing process such as pressing.

하기의 표 3은 본 실시예에 따라 제조된 전극의 밀도를 측정한 것이다. Table 3 below is a measurement of the density of the electrode prepared according to this embodiment.

특 성 \ 구 분             Characteristics \ 전극 저항(Ω㎝)Electrode resistance 압착전 전극 밀도(g/cc)Electrode Density Before Crimping (g / cc) 압착후 전극 밀도(g/cc)Electrode Density After Crimping (g / cc) 수용성 키토산 함량(중량부)Water soluble chitosan content (parts by weight) 55 1010 0.400.40 0.410.41 66 1010 0.410.41 0.430.43 77 1111 0.410.41 0.430.43 88 1414 0.410.41 0.420.42

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따라 결합제에 수용성 키토산을 첨가할 경우에는 전극을 압착한 후, 전극 밀도가 약 2.4∼7.5 정도로 약간 증가되는 것으로 측정되었다. 본 실시예에 있어서, 물과 수용성 키토산의 함량에 따라 다양하게 슬러리 형태의 제2 혼합물의 점도는 다양하게 조절 가능하기 때문에 집전체 상에 약 0.005㎜ 정도의 얇은 두께로 제2 혼합물을 도포할 수 있었다.As shown in Table 3 above, when water-soluble chitosan was added to the binder according to the present embodiment, the electrode density was measured to slightly increase to about 2.4 to 7.5 after the electrode was pressed. In the present embodiment, since the viscosity of the second mixture in the form of slurry can be variously adjusted according to the content of water and water-soluble chitosan, the second mixture can be applied to the current collector with a thin thickness of about 0.005 mm. there was.

실시예 2Example 2

본 실시예에 있어서, 결합제의 조성을 제외하면 전기 에너지 저장 장치의 전극을 제조하는 공정은 상술한 실시예 1과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.In the present embodiment, except for the composition of the binder, the process of manufacturing the electrode of the electrical energy storage device is the same as in Example 1 described above, so a description thereof is omitted.

본 실시예에 따르면, 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말이 약 8:2 정도의 비율로 혼합된 제1 혼합물에 대하여 수용성 키토산 약 5∼8 중량부 및 열 경화성 수지로서 폴리우레탄 약 5 중량부를 첨가하여 결합제를 제조하였다. According to this embodiment, about 5 to 8 parts by weight of water-soluble chitosan and about 5 parts by weight of polyurethane as a thermosetting resin are added to the first mixture in which the activated carbon powder and the conductive carbon powder are mixed at a ratio of about 8: 2. The binder was prepared.

본 실시예에 따르면, 수용성 키토산에 열 경화성 수지를 첨가하여 결합제를 제조하기 때문에 결합제가 전극을 구성하는 활물질들 간의 결착력을 증대시키는 한편 활물질들과 집전체와의 결합력도 크게 증가시키기 때문에 밀도가 매우 큰 전극을 수득할 수 있었다.According to the present embodiment, since the binder is prepared by adding a thermosetting resin to the water-soluble chitosan, the binder increases the binding strength between the active materials constituting the electrode and also greatly increases the binding force between the active materials and the current collector. Large electrodes could be obtained.

다음 표 4는 본 실시예에 따라 제조된 전극의 저항 및 밀도를 압착 전과 압착 후로 구분하여 측정한 것이다.The following Table 4 measures the resistance and density of the electrode prepared according to the present embodiment by dividing before and after the compression.

특 성 \ 구 분               Characteristics \ 전극 저항(Ω㎝) Electrode resistance 압착전 전극밀도(g/cc) Electrode Density Before Crimping (g / cc) 압착후 전극밀도(g/cc) Electrode Density after Crimping (g / cc) 수용성 키토산 함량(중량부)Water soluble chitosan content (parts by weight) 폴리우레탄함량(중량부)Polyurethane content (parts by weight) 55 55 77 0.650.65 0.700.70 66 55 77 0.670.67 0.720.72 77 55 88 0.660.66 0.710.71 88 55 1010 0.670.67 0.700.70

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 결합제에 수용성 키토산 외에 폴리우레탄 수지를 포함하는 열 경화성 수지를 첨가하여 전극을 제조할 경우에는 프레싱 공정을 거친 전극의 밀도가 적어도 약 0.7g/cc 이상으로 종래의 전기 이중층 캐패시터에 비하여 크게 향상된 것으로 측정되었다. As shown in Table 4, when the electrode is prepared by adding a thermosetting resin containing a polyurethane resin in addition to the water-soluble chitosan to the binder, the density of the electrode subjected to the pressing process is at least about 0.7 g / cc or more It was measured to be a significant improvement over double layer capacitors.

한편, 본 실시예에 따라 제조된 전기 에너지 저장 장치의 전극은 약 7∼10 Ω㎝ 정도의 낮은 저항을 가지는 것으로 측정되었다. 또한, 전극의 기계적인 강도와 결착성도 증가되었으나 이에 반하여 전극의 연성은 상대적으로 저하되었다.On the other hand, the electrode of the electrical energy storage device manufactured according to this embodiment was measured to have a low resistance of about 7 ~ 10 Ωcm. In addition, the mechanical strength and the binding property of the electrode were also increased, while the ductility of the electrode was relatively decreased.

본 실시예에 있어서는 열 경화성 수지로서 폴리우레탄 수지를 사용하였으나 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 등과 같은 다른 열 경화성 수지를 첨가하여 결합제를 제조할 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.In this embodiment, although a polyurethane resin was used as the thermosetting resin, the same effect can be obtained when a binder is prepared by adding another thermosetting resin such as melamine resin, polyester resin or epoxy resin.

실시예 3Example 3

본 실시예에 있어서도 결합제의 조성을 제외하면 전기 에너지 저장 장치의 전극을 제조하는 공정은 상술한 실시예 1과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.Also in this embodiment, except for the composition of the binder, the process of manufacturing the electrode of the electrical energy storage device is the same as in Example 1 described above, and a description thereof is omitted.

본 실시예에 따르면, 활성 탄소 분말과 전도성 탄소 분말이 혼합된 제1 혼합물에 대하여 수용성 키토산 약 5 중량부 및 열 경화성 수지로서 폴리우레탄 약 5 중량부, 알코올 약 2 중량부, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 약 2∼4 중량부, 그리고 폴리테트라플루오로에틸렌 약 2∼4 중량부를 첨가하여 결합제를 제조하였다. According to the present embodiment, about 5 parts by weight of water-soluble chitosan and about 5 parts by weight of polyurethane, about 2 parts by weight of alcohol, and polyvinylidone-styrene are present in the first mixture of the activated carbon powder and the conductive carbon powder. A binder was prepared by adding about 2-4 parts by weight of copolymer and about 2-4 parts by weight of polytetrafluoroethylene.

본 실시예에 있어서, 알코올을 첨가하여 결합제를 제조하기 때문에 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌이 결합제 내에서 원활하게 분산할 수 있으며, 결합제에 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌을 첨가하기 때문에 전극이 높은 밀도를 가질 수 있다.In this embodiment, since the binder is prepared by adding alcohol, the polyvinylidone-styrene copolymer and the polytetrafluoroethylene can be smoothly dispersed in the binder, and the polyvinylidone-styrene copolymer and the poly in the binder The addition of tetrafluoroethylene allows the electrodes to have a high density.

또한, 본 실시예에 따라 제조된 전극은 연성을 나타내기 때문에 약 100℃ 정도의 온도에서 프레싱 공정으로 전극을 제조하는 동안에 전극의 연성이 저하되지 않으므로 높은 밀도를 가지는 전극을 격리막 등과 함께 용이하게 권취할 수 있었다.In addition, since the electrode manufactured according to the present embodiment exhibits ductility, the ductility of the electrode is not lowered during manufacturing of the electrode by the pressing process at a temperature of about 100 ° C., thus easily winding the electrode having a high density together with the separator and the like. Could.

표 5는 본 실시예에 따라 제조된 전극의 저항과 압착 전후의 전극의 밀도를 측정한 것이다.Table 5 measures the resistance of the electrode prepared according to the present embodiment and the density of the electrode before and after compression.

특 성 \ 구 분                                Characteristics \ 전극저항(Ω㎝) Electrode resistance 압착전전극밀도(g/cc) Electrode Density Before Crimping (g / cc) 압착후전극밀도(g/cc) Electrode Density After Crimping (g / cc) 수용성키토산함량(중량부)Water soluble chitosan content (parts by weight) 폴리우레탄함량(중량부)Polyurethane content (parts by weight) 알코올(중량부)Alcohol (part by weight) 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체함량(중량부)Polyvinylidone-styrene copolymer content (part by weight) 폴리테트라플루오로에틸렌함량(중량부)Polytetrafluoroethylene content (parts by weight) 55 55 22 22 33 88 0.700.70 0.790.79 55 55 22 33 22 88 0.720.72 0.820.82 55 55 22 44 22 99 0.710.71 0.800.80 55 55 22 22 44 99 0.720.72 0.800.80

상기 표 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따라 제조된 전극은 약 0.79∼0.82g/cc 정도로 그 밀도가 극대화되는 한편 전극의 저항도 약 8∼9 Ω㎝ 정도로 매우 낮게 나타났다. 또한, 전극을 구성하는 활물질들 사이 및 활물질과 집전체 간의 결착성도 유지되는 한편, 전극의 연성도 저하되지 않았다.As shown in Table 5, the electrode prepared according to the present embodiment was maximized at about 0.79-0.82 g / cc, and the electrode resistance was very low at about 8-9 ∼cm. In addition, binding between the active materials constituting the electrode and between the active material and the current collector is also maintained, while the ductility of the electrode is not reduced.

본 발명에 따르면, 수용성 키토산이나 수용성 키토산과 열 경화성 수지, 또는 수용성 키토산, 열 경화성 수지, 알코올, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 포함하는 결합제를 아세톤을 포함하는 용제로 세척된 활성 탄소 및 도전체 탄소 분말에 혼합하여 슬러리 형태의 혼합물을 형성하기 때문에 다양한 점성을 가지는 슬러리를 제조할 수 있다.According to the present invention, a binder containing water-soluble chitosan, water-soluble chitosan and thermosetting resin, or water-soluble chitosan, thermosetting resin, alcohol, polyvinylidone-styrene copolymer, polytetrafluoroethylene, etc. may be used as a solvent containing acetone. Slurry having various viscosities can be prepared because it is mixed with the washed activated carbon and conductor carbon powder to form a mixture in the form of a slurry.

또한, 전술한 조성을 가지는 결합제를 사용함으로써, 활물질들 사이의 결착력 및 활물질과 집전체 간의 결착력이 크게 향상되어 약 0.7∼10g/cc 정도의 높은 밀도를 가지는 전극을 제조할 수 있으며, 전극의 전기 화학적인 안정성도 현저하게 향상된다. In addition, by using the binder having the above-described composition, the binding force between the active materials and the binding force between the active material and the current collector can be greatly improved to prepare an electrode having a high density of about 0.7 to 10 g / cc, and the electrochemical Phosphorus stability is also remarkably improved.

더욱이, 전극의 저항도 종래에 비하여 매우 작아지기 때문에 고밀도와 저저항을 나타내는 전극으로부터 큰 정전 용량과 장시간의 전기 화학적 안정성을 가짐으로써, 대용량을 요구하는 전기 자동차, 무인 조종 비행기, 또는 무정전 전원 장치 등에 적합한 전기에너지 저장 장치를 제조할 수 있다.Furthermore, since the resistance of the electrode is much smaller than in the related art, it has a large capacitance and a long electrochemical stability from an electrode showing a high density and low resistance, and thus, an electric vehicle, an unmanned pilot plane, an uninterruptible power supply, or the like requiring a large capacity. Suitable electrical energy storage devices can be manufactured.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (23)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기 에너지 저장 장치에 있어서,In the electrical energy storage device, 활성 탄소 및 도전성 탄소를 포함하는 혼합물, 그리고 상기 혼합물을 집전체 상에 결착하기 위하여 상기 혼합물에 대하여 수용성 키토산 3∼10 중량부, 열 경화성 수지 3∼7 중량부, 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 1∼5 중량부 및 폴리테트라플루오로에틸렌 1∼5 중량부를 포함하는 결합제를 구비하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.3-10 parts by weight of water-soluble chitosan, 3-7 parts by weight of heat curable resin, polyvinylidone-styrene copolymer 1 to the mixture comprising activated carbon and conductive carbon, and the mixture to bind on the current collector An electrical energy storage device comprising an electrode having a binder comprising -5 parts by weight and 1-5 parts by weight of polytetrafluoroethylene. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 결합제는 상기 혼합물에 대하여 알코올 1∼3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.The binder further comprises 1-3 parts by weight of alcohol based on the mixture. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 수용성 키토산은 5,000∼10,000의 분자량을 가지며, 상기 열 경화성 수지는 폴리우레탄 수지, 멜라닌 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.The water-soluble chitosan has a molecular weight of 5,000 to 10,000, wherein the thermosetting resin is any one selected from the group consisting of polyurethane resin, melanin resin, polyester resin and epoxy resin. 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the electrical energy storage device, 활성 탄소 및 도전성 탄소 분말을 세척하는 단계;Washing the activated carbon and the conductive carbon powder; 상기 세척된 분말을 건조시키는 단계;Drying the washed powder; 상기 건조된 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 형성하는 단계;Mixing the dried powder to form a first mixture; 상기 제1 혼합물에 수용성 키토산을 포함하는 결합제 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 형성하는 단계; 및Mixing a binder comprising water-soluble chitosan and water to the first mixture to form a second mixture; And 상기 제2 혼합물을 집전체 상에 도포하여 전극을 형성하는 단계를 포함하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.Applying the second mixture onto a current collector to form an electrode. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 활성 탄소 및 도전성 탄소 분말을 아세톤을 포함하는 용제로 세척되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The activated carbon and conductive carbon powder is washed with a solvent containing acetone manufacturing method of an electrical energy storage device. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 세척된 분말은 160∼180℃의 온도에서 0.5∼1.5 시간 동안 건조되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The washed powder is dried for 0.5 to 1.5 hours at a temperature of 160 to 180 ℃ manufacturing method of an electrical energy storage device. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 건조된 분말을 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The method of manufacturing an electrical energy storage device further comprises the step of pulverizing the dried powder. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제1 혼합물 내의 상기 활성 탄소에 대한 상기 도전성 탄소의 함량은 8:2인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.And the content of the conductive carbon relative to the activated carbon in the first mixture is 8: 2. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제1 혼합물 내의 상기 수용성 키토산의 함량은 상기 제1 혼합물에 대하여 3∼10 중량부인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The content of the water-soluble chitosan in the first mixture is 3 to 10 parts by weight based on the first mixture. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 결합제는 상기 제1 혼합물에 대하여 열 경화성 수지 3∼7 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The binder further comprises 3 to 7 parts by weight of the thermosetting resin with respect to the first mixture. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 열 경화성 수지는 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The thermosetting resin is a method of manufacturing an electrical energy storage device, characterized in that any one selected from the group consisting of polyurethane resin, melamine resin, polyester resin and epoxy resin. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 결합제는 상기 제1 혼합물에 대하여 폴리비닐리돈-스티렌 공중합체 1∼5 중량부 및 폴리테트라플루오로에틸렌 1∼5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The binder further comprises 1 to 5 parts by weight of polyvinylidene-styrene copolymer and 1 to 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene with respect to the first mixture. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 결합제는 상기 제1 혼합물에 대하여 알코올 1∼3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치의 제조 방법.The binder further comprises 1 to 3 parts by weight of alcohol based on the first mixture.
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