KR100497560B1 - 전지 및 전기 이중층 커패시터 - Google Patents

전지 및 전기 이중층 커패시터 Download PDF

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나카가와유지
미타니마사야
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Abstract

본 발명은 적절한 셀 전압과 커패시터 내전압을 나타내는 소형 전지 및 전기 이중층 커패시터를 제공한다. 특히, 본 발명은 분리기를 사이에 두고 대향 적층되어 있는 한 쌍의 전극과 전해액을 포함하는 기본 셀들이 수지 시트 용기내에 포장되어 있는 전지 또는 전기 이중층 커패시터를 제공하며, 기본 셀들은 시트형 집전체를 거쳐서 직렬로 적층되어 있고; 시트형 집전체는 상기 집전체의 양면들 상에 적층된 기본 셀들의 주변부 근처에서 수지 시트 용기의 에지로 연장되며; 시트형 집전체는 그의 에지에서 수지 시트에 접착 또는 융착되며; 시트형 집전체를 거쳐서 인접한 기본 셀은 수지 시트 용기내에 액체 밀봉식으로 분리되어 있다.

Description

전지 및 전기 이중층 커패시터{Battery and electric double layer capacitor}
1. 발명의 분야 본 발명은 수지 시트내에 포장되는 전지 및 전기 이중층 커패시터에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명 최근의 정보 통신 분야에 있어서의 휴대 기기의 소형화 및 경량화에 의해 급속 충전/방전이 가능한 소형 및 경량의 전지들 및 전기 이중층 커패시터들을 개발하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있다.
소형 및 경량의 전지들 및 전기 이중층 커패시터들에 대한 요구에 부합하기 위해, 외부 포장재로서 고분자막층과 금속박층으로 구성된 라미네이트 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다. 급속 충전/방전 특성을 향상하기 위해, 예를 들면 보다 작은 전기 저항을 갖는 구리로 제조된 금속판이 단자로서 사용되고 있다.
일본 특개평 8-83596호에는, 라미네이트 필름으로 구성된 폐쇄 전지 용기가 캐소드(cathod), 분리기(separator) 및 애노드(anode) 뿐만 아니라 전해액의 적층된 층들을 포함하는 박형 카드 전지가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 전지는 캐소드와 애노드가 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 단 하나의 기본 셀(basic cell)만을 포함한다. 따라서, 전압이 증가되면 용기의 외부에서 복수의 셀들을 직렬로 접속시켜야 할 필요가 있으며, 이는 제품의 소형화를 곤란하게 한다. 더욱이, 이러한 전지에 있어서 전해액이 산성이며 단자가 예를 들면 구리로 제조된 금속판인 경우, 산성 전해액과의 접촉에 의해 발생되는 금속 단자판의 부식에 의해 내부 저항이 증가된다.
일본 특개평 6-29154호에는, 고부식성 전해액이 함침되어 있는 분극성 전극과 접촉함으로써 외부 단자로서 작용하는, 전기 이중층 커패시터내의 출력 단자가 개시되어 있다. 출력 단자는, 내부식성 도전 시트가 외부 리드(lead)를 제외한 금속 단자판의 외부면을 피복하는 구성을 갖고 있다. 그러나, 이러한 단자를 사용하여 제조된 전기 이중층 커패시터는, 금속 단자판의 양면이 도전 시트에 의해 피복되어 있기 때문에 두께의 증가에 의해 증가된 외경을 갖는다.
일본 특개평 4-237109호에는, 개스킷을 포함하는 복수의 소자들이 적층되어 있으며 두 개의 소자들 사이에 하나의 집전체(current collector)가 배치되어 있는 구조를 갖는 전기 이중층 커패시터가 개시되어 있으며, 이러한 구조에 의해 내전압을 증가시키고 집전체의 수를 감소시킴으로써 두께를 감소시킬 수 있는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 구조는 제품의 외경을 커지게 하는 개스킷을 여전히 포함하고 있다. 따라서, 이러한 구조는 소형화에 있어 비효율적이다.
일본 특허 출원 2001-103629호(일본 특허 공개 2002-298798호)에서, 본 발명자들은 리드를 제외한 금속 단자판이 도전성 고무와 외장 라미네이트재 사이에 열 융착에 의해 밀봉되어 있는 전지 및 전기 이중층 커패시터를 제안하였다. 이러한 구조는 전해액이 산성인 경우에도 금속 단자판의 부식을 방지하는데 사용되며, 개스킷이 없기 때문에 제품의 소형화에 사용될 수 있다. 그러나, 전지 및 전기 이중층 커패시터는 한 쌍의 전극들이 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 단일 기본 셀을 가지므로, 전압이 증가하면 밀봉 용기의 외부에 복수의 전지 또는 커패시터를 직렬로 연결해야 할 필요가 있다. 따라서, 소정 전압 또는 내전압을 갖는 전지 또는 커패시터를 제조하기 위해, 제품의 소형화의 개선에 대한 여지가 남아 있다.
발명의 개요 본 발명의 목적은 전해액이 산성인 경우에도 단자의 부식에 의한 성능 열화를 방지할 수 있는, 적절한 셀 전압 또는 커패시터 내전압을 갖는 소형 전지 또는 전기 이중층 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명은 분리기와, 상기 분리기를 사이에 두고 대향 적층되어 있는 캐소드와 애노드를 포함하는 복수의 기본 셀들이 수지 시트 용기내에 포장되어 있는 전지에 관한 것으로서,
상기 복수의 기본 셀들은 시트형 집전체를 거쳐서 직렬로 적층되며;
상기 시트형 집전체는 상기 집전체의 양면에 적층되어 있는 상기 복수의 기본 셀들의 주변부 근처에서 수지 시트 용기의 에지로 연장되며;
상기 시트형 집전체는 그의 에지에서 수지 시트에 접착 또는 융착되며;
상기 시트형 집전체를 거쳐서 인접한 복수의 기본 셀들은 수지 시트 용기내에서 액체 밀봉식으로 분리되어 있다.
본 발명은 또한 상술한 바와 같은 전지에 관한 것으로서,
적층된 기본 셀들을 포함하는 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각에는 수지 시트 용기의 외부로 연장되는 리드를 갖는 금속 단자판이 배치되며;
상기 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각은 시트형 집전체를 가지며, 상기 시트형 집전체는, 상기 시트형 집전체가 리드를 제외한 금속 단자판을 피복하도록 수지 시트 용기의 내부면에 접착 또는 융착된다.
본 발명은 또한 상술한 바와 같은 전지에 관한 것으로서, 수지 시트는 수지 필름과 금속 필름으로 구성된 적층 시트이다.
본 발명은 또한 분리기를 사이에 두고 대향 적층되어 있는 한 쌍의 분극성 전극과 전해액을 포함하는 복수의 기본 셀들이 수지 시트 용기내에 포장되어 있는 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로서,
상기 복수의 기본 셀들은 시트형 집전체를 거쳐서 직렬로 적층되며;
상기 시트형 집전체는 상기 집전체의 양면에 적층되어 있는 복수의 기본 셀들의 주변부 근처에서 수지 시트 용기의 에지로 연장되며;
상기 시트형 집전체는 그의 에지에서 수지 시트에 접착 또는 융착되며;
상기 시트형 집전체를 거쳐서 인접한 복수의 기본 셀들은 상기 수지 시트 용기내에 액체 밀봉식으로 분리되어 있다.
본 발명은 또한 상술한 바와 같은 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로서,
적층된 기본 셀을 포함하는 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각에는 수지 시트 용기의 외부로 연장되는 리드를 갖는 금속 단자판이 배치되며;
상기 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각은 시트형 집전체를 가지며, 상기 시트형 집전체는, 상기 시트형 집전체가 리드를 제외한 금속 단자판을 피복하도록 수지 시트 용기의 내부면에 접착 또는 융착된다.
본 발명은 또한 상술한 바와 같은 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로서, 수지 시트는 수지 필름과 금속 필름으로 구성된 적층 시트이다.
본 발명에 따르면, 복수의 기본 셀들은 개스킷을 사용하지 않고 집전체들을 거쳐서 직렬로 전기적으로 적층될 수 있으며, 적층 구조체는 외부 포장재로서 적층 시트를 사용하여 포장 및 밀봉될 수 있다. 적층된 기본 셀들의 수는 요구된 셀 전압 또는 커패시터 내전압을 갖는 전지 또는 전기 이중층 커패시터를 각각 제공하기 위해 적절하게 결정될 수 있다. 더욱이, 개스킷이 없기 때문에, 체적 효율이 향상될 수 있으며 소형 디바이스가 제공될 수 있다. 산성 전해액을 사용하는 경우에도, 단자의 부식이 방지될 수 있으며 따라서 성능 열화가 최소화될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 개스킷과 관련된 제조 공정을 배제할 수 있으므로, 제조 시간이 단축될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
도 1은 한 쌍의 전극이 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 기본 셀의 구조를 도시한다. 도 1에서, 도면 부호 1은 캐소드, 2는 애노드이며, 상기 캐소드와 애노드 모두는 전기 이중층 커패시터의 분극성 전극들이며, 3은 다공성 분리기이다. 캐소드(1)와 애노드(2)는 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있으며, 내부에 전해액을 포함한다.
전극의 활성 물질은, 전지에 있어서는, 산화 환원 반응에 참여할 수 있는 임의의 공지된 유기 재료 또는 무기 재료일 수 있으며, 전기 이중층 커패시터에 있어서는, 전해액과 접촉할 때 축전 능력을 갖는 재료, 예를 들면 활성 탄소 분말, 활성 탄소 섬유, 고체 활성 탄소 및 활성 탄소와 폴리아센(polyacene)의 복합재일 수 있다.
예를 들면, 양극(cathodic) 활성 물질은 하기의 화학식 1로 표현되는 인돌 삼량체(indole trimer)일 수 있다.
여기서, R은 각각 독립적으로, H, CN, NO2, F, COOH 등을 나타낸다.
음극(anodic) 활성 물질은 하기의 화학식 2로 표현되는 폴리페닐키녹살린(polyphenylquinoxaline)일 수 있다.
본 발명에 사용되는 전극, 특히 소정 전극 밀도 및 막 두께를 갖는 고체 전극은 소정의 크기 및 형상을 갖는 금형(mold)에 전극 재료를 도입하고 열 프레스를 사용하여 재료를 성형함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 전극 재료는 페이스트(paste)를 제공하도록 용제와 혼합되고, 다음 집전체상에 인쇄법에 의해 성막하여 전극을 형성한다.
분리기는 한 쌍의 전극간의 접촉에 의해 발생되는 단락을 방지하며 전해질 이온이 통과할 수 있도록 한다. 상기 분리기는 전해액에 함침될 수 있는 부직포 또는 다공성 필름일 수 있다.
전해액은 황산과 같은 산성 수용액과, 수산화칼륨 수용액과 같은 알칼리 수용액, 및 유기 용제(예를 들면, 프로필렌 카보네이트)와 전해질(예를 들면, 4급 암모늄염)의 혼합물과 같은 비수성 전해액으로부터 선택될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 3개의 기본 셀이 직렬로 적층되어 있는, 본 발명의 실시예에 따른 적층 구조체를 갖는 전지의 개략 단면도를 도시한다. 도 2의 금속 단자판(6)에 있어서는, 리드(6a)만이 도시되어 있고 나머지 부분은 생략되어 있다. 금속 단자판(6)은 도 3에 도시된 바와 같이 배치되어 있다.
본 발명에 있어서, 기본 셀들은 시트형 집전체(4b)를 거쳐서 직렬로 적층되며, 수지 시트(5)내에 포장된다.
수지 시트(5)는 에지의 밀봉부에 액체 밀봉식으로 접착 또는 융착되어 외장 용기를 형성한다. 도 2에서, 도면 부호 7은 융착부를 나타낸다. 상기 외장 용기는, 에지의 밀봉부에 접착 또는 융착되어 있는 중첩 수지 시트이거나, 에지의 밀봉부에 접착 또는 융착되어 있는 절첩 수지 시트일 수 있다.
수지 시트는 적합하게는 적층 시트이다. 특히, 수지 필름과 금속 필름의 적층 구조체를 갖는 적층 시트가 사용될 수 있다. 예를 들면, 적층 시트는 외장 용기 수지 필름, 금속 필름 및 융착 수지 필름의 3층 구조체를 가질 수 있다. 대안적으로, 예를 들면 단락을 방지하기 위한 4층 구조체를 가질 수 있다. 수지 필름의 예는 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 공중합체 수지 및 폴리프로필렌 수지를 포함하며, 금속 필름의 예는 알루미늄과 알루미늄 합금을 포함한다. 특히, 융착 수지 필름은 우수한 열 밀봉 성능 및 금속 접착성을 나타내는 수지가 바람직하며, 폴리프로필렌 수지, 및 에틸렌 공중합체 수지의 형태인 아이오노머(ionomer) 수지가 적합하다.
본 발명에 사용되는 집전체는 예를 들면 탄소를 첨가함으로써 도전성을 부여받는 고무 시트일 수 있다.
본 발명의 기본 셀들 사이에 삽입되는 집전체(4b)는, 기본 셀들이 서로로부터 액체 밀봉식으로 분리되도록 배치된다. 특히, 기본 셀들 사이에 위치되어 있는 집전체(4b)는 그 주변부 둘레의 수지 시트 용기의 에지로 연장되며 수지 시트 용기의 에지에 접착 또는 융착되어 있다. 예를 들면, 수지 시트의 에지의 밀봉부가 외장 용기를 형성하기 위해 융착되는 동안, 수지 시트의 에지상에 중첩된 집전체의 연장부의 에지는 동시에 융착되어 일체화될 수 있다. 이 때, 3개 이상의 기본 셀들이 두 개 이상의 집전체들을 거쳐서 적층되는 경우, 상기 집전체들이 서로 접촉하는 것을 방지하기 위해 집전체들 사이에 절연성 수지가 삽입되는 것이 바람직하다. 집전체들 사이에 삽입될 수 있는 수지는 상술한 융착 수지 필름일 수 있으며, 상기 융착 수지 필름은 집전체들 사이의 절연을 보장하며 수지 시트의 에지를 융착하는 동안 수지 시트의 에지상에 중첩된 집전체 에지의 적절한 융착을 보장한다.
본 발명에서 전해액이 산성인 경우, 시트형 집전체(4a)는 기본 셀들이 적층되어 있는 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각의 전극에 배치되고 각각의 시트형 집전체(4a)는 도 3에 도시한 바와 같이 그 리드(6a)를 제외하고는 금속 단자판(6)을 피복하도록 수지 시트 용기의 내부면(5)에 접착 또는 융착되는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 구조는 금속 단자판과 산성 전해액간의 접촉에 의한 금속 단자판의 부식을 방지할 수 있다.
실시예
본 발명을 실시예를 참조하여 설명한다.
제 1 실시예
본 실시예에서, 3개의 기본 셀들의 직렬 적층 구조체를 갖는, 도 2에 도시한 전지가 제조된다.
캐소드(1)로서, 화학식 1에 의해 표현되는 인돌 삼량체(인돌 단위에서의 5위의 R은 -CN, 나머지 R은 -H: 5-시아노인돌 삼량체)인 양극 활성 물질에 도전 보조제와 결합제를 첨가하고, 전극 분말을 제공하도록 블렌더(blender)에 의해 혼합물을 교반 및 혼합하고, 0.5g의 분말을 금형내에 도입하고, 열 프레스에 의해 가압하여, 10cm2 고체 전극이 형성된다.
애노드(2)로서, 화학식 2에 의해 표현되는 폴리페닐키녹살린인 음극 활성 물질에 도전 보조제를 첨가하고, 전극 분말을 제공하도록 블렌더에 의해 혼합물을 교반 및 혼합하고, 0.5g의 분말을 금형내에 도입하고, 열 프레스에 의해 가압하여, 10cm2 고체 전극이 형성된다.
집전체(4a, 4b)는 도전성 고무 시트이며 적층 시트(5)는 알루미늄박과 수지 필름의 적층체이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 리드(6a)를 제외한 금속 단자판(6)의 표면을 적층 시트(5)와, 도전성 고무 시트로 구성된 집전체(4a)에 액체 밀봉식으로 포장한다. 이 구조는 금속 단자판과 산성 전해액간의 접촉에 의한 금속 단자판의 부식을 방지할 수 있다. 따라서, 금속 단자판(6), 집전체(4a) 및 적층 시트(5)가 일체화되는 두 개의 시트가 준비된다.
상술한 바와 같이 준비된 두 개의 적층 시트(5) 중 하나의 집전체(4a)상에는 3개의 기본 셀이 집전체(4b)를 거쳐서 직렬로 적층되며, 상기 기본 셀들은 다른 집전체(4a)가 셀들상에 배치되도록 적층 시트(5)에 의해 피복된다. 다음, 전해액으로서 20 중량%의 황산 수용액을 소정량 첨가하여, 사전에 진공 감압함으로서 전해액을 함침시킨다. 다음, 융착부(7)가 되는 밀봉부가 진공 열 융착에 의해 밀봉된다. 리드(6a)는 융착부(7)의 부분으로부터 외부로 유도된다.
도전성 고무 시트로 구성된 집전체(4b)는 적층 시트 용기(외장 용기)의 에지로 연장될 수 있는 크기를 가지며, 두 개의 시트의 에지, 즉 밀봉부에 중첩된다. 더욱이, 집전체들 사이에는 아이오노머 필름이 삽입되며, 함께 융착된다.
본 실시예의 구조에서, 인접한 기본 셀들은 그들 사이에 위치된 집전체(4b)에 의해 완전히 분리되므로, 전해액은 기본 셀들 사이에 위치된 집전체(4b)에 의해 차단된다.
본 실시예의 전지의 체적 효율(적층 시트로 구성된 외장 용기의 체적에 대한 기본 셀 적층체의 체적의 비율)은 62.5%이다. 전지의 ESR(등가 직렬 저항)은 60mΩ이다. 전지 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 20분이다.
본 실시예의 구조에 있어서, 체적 효율은 개스킷이 없기 때문에 향상되었다. 더욱이, 기본 셀은 집전체의 시트를 거쳐서 직접 적층될 수 있기 때문에, 개스킷을 사용하는 전지와 비교할 때 집전체의 수가 감소될 수 있으며 따라서 저항이 대응적으로 감소될 수 있다(ESR의 감소). 개스킷과 관련된 공정(가황 접착(vulcanization adhesion), 냉각 등)이 불필요하기 때문에 제조 시간이 단축될 수 있다.
제 2 실시예
캐소드 및 애노드 모두에 있어서 전극 중량이 1.0g인 것을 제외하고는 제 1 실시예에서 설명한 바와 동일한 전지가 제조된다.
제 2 실시예의 전지의 체적 효율은 87.5%이다. 전지의 ESR은 120mΩ이다. 전지 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 20분이다. 본 실시예의 구조에서, 체적 효율이 향상되며, 셀 ESR이 감소될 수 있으며, 제조 시간이 단축될 수 있다.
제 3 실시예
기본 셀이 직렬로 적층되어 밀봉되는 것을 제외하고는, 제 1 실시예에서 설명한 바와 동일한 전지가 제조된다.
제 3 실시예의 전지의 체적 효율은 90.5%이다. 전지의 ESR은 200mΩ이다. 전지 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 20분이다. 본 실시예의 구조에 있어서, 체적 효율이 향상되며, 셀 ESR이 감소될 수 있으며, 제조 시간이 단축될 수 있다.
제 4 실시예
제 1 실시예의 전지의 기본 셀을, 분극성 전극이 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 기본 셀로 대체한 것을 제외하고는, 제 1 실시예에서 설명한 바와 동일한 구조를 갖는 전기 이중층 커패시터가 제조된다.
분극성 전극은, 도전 보조제로서의 적절한 량의 탄소 분말 및 결합제를 활성 탄소와 혼합하고, 페이스트를 형성하기 위해 혼합물을 용제와 혼합하고, 인쇄법에 의해 집전체상에 상기 페이스트를 소정 크기 및 막 두께로 성막한 후 제품을 1시간 동안 120℃로 건조하여 제조된다.
집전체(4a)의 한 면에는 분극성 전극이 성막되고, 집전체(4b)의 양면에는 분극성 전극이 성막된다. 분극성 전극을 갖는 상기 집전체들은, 분극성 전극이 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 3개의 기본 셀이 집전체(4b)를 거쳐서 직렬로 적층되어 있는 적층 구조체를 형성하도록 적층된다.
다음, 적층 구조체는 적층 시트내에 포장된다. 다음, 전해액으로서 20 중량%의 황산 수용액을 소정량 첨가하여, 사전에 진공 감압함으로서 전해액을 함침시킨다. 다음, 융착부(7)가 되는 밀봉부가 진공 열 융착에 의해 밀봉된다. 리드(6a)는 융착부(7)의 부분으로부터 외부로 유도된다.
도전성 고무 시트로 구성된 집전체(4b)는 적층 시트 용기(외장 용기)의 에지로 연장될 수 있는 크기를 가지며, 두 개의 시트의 에지, 즉 밀봉부에 중첩된다. 더욱이, 집전체들 사이에는 아이오노머 필름이 삽입되며, 함께 융착된다.
제 4 실시예의 전기 이중층 커패시터의 체적 효율은 62.5%이다. 전기 이중층 커패시터의 ESR은 45mΩ이다. 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 110분이다. 본 실시예의 구조에 있어서, 체적 효율이 향상되고, 커패시터 ESR이 감소될 수 있으며, 제조 시간이 단축될 수 있다.
비교예 1
본 비교예에서는, 하나의 기본 셀을 포함하는 3개의 단위 전지(unit cell)(도 4)가 직렬로 적층되어 있는 전지(도 5)가 제조된다.
화학식 1에 의해 표현되는 시아노인돌 삼량체(인돌 단위에서의 5위의 R은 -CN, 나머지 R은 -H: 5-시아노인돌 삼량체)인 양극 활성 물질에 도전 보조제로서의 적절한 량의 탄소 분말을 첨가하고, 열 프레스에 의해 0.5g의 분말을 가압하여 10cm2의 크기를 갖는 캐소드(1)가 형성된다.
화학식 2에 의해 표현되는 폴리페놀키녹살린인 음극 활성 물질에 도전 보조제로서의 적절한 량의 탄소 분말을 첨가하고, 열 프레스에 의해 0.5g의 분말을 가압하여 10cm2의 크기를 갖는 애노드(2)가 형성된다.
림 형상 개스킷(8)은 도전성 고무 시트로 구성된 하나의 집전체(4)와 압착에 의해 융착된다. 개스킷의 내부에는 캐소드(1)와 애노드(2)가 분리기(3)를 거쳐서 대향 배치된다. 제품의 상부에는 도전성 고무 시트로 구성된 다른 집전체(4)가 배치되며 라미네이트가 압착에 의해 밀봉된다. 이 때, 밀봉은 전해액을 주입하기 위한 주입 구멍이 형성되는 동안 수행된다. 제품은 2시간 동안 3kgf/cm2 (2.94×105Pa)의 압력으로 120℃에서 가황 접착된다. 다음, 전해액으로서의 20 중량%의 황산 수용액이 전해액의 함침을 위해 사전에 진공 감압된 제품에 주입된다. 다음, 주입 구멍은 플라스틱 재료로 밀봉된다.
따라서, 3개의 단위 전지가 직렬로 적층되어 준비된다. 적층체의 양측에는 금속 단자판이 배치된다. 다음, 적층체는 적층 시트내에 포장되며 아이오노머 융착 필름을 사용하여 진공 열 융착에 의해 밀봉된다. 융착부의 부분으로부터 리드(도시 않음)가 외부로 유도된다.
비교예 1의 전지의 체적 효율은 33.1%이다. 전지 ESR은 68mΩ이다. 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 205분이다.
비교예 2
캐소드 및 애노드 모두에 있어서 전극 중량이 1.0g인 것을 제외하고는, 비교예 1에 설명한 바와 동일한 전지가 제조된다.
비교예 2의 전지의 체적 효율은 39.7%이다. 전지 ESR은 136mΩ이다. 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 205분이다.
비교예 3
10개의 단위 전지가 직렬로 적층되어 밀봉되는 것을 제외하고는, 비교예 1에서 설명한 바와 동일한 전지가 제조된다.
비교예 3의 전지의 체적 효율은 39.7%이다. 전지 ESR은 212mΩ이다. 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 205분이다.
비교예 4
비교예 1의 전지의 기본 셀을, 분극성 전극이 분리기를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 기본 셀로 대체한 것을 제외하고는, 비교예 1에서 설명한 바와 같은 전기 이중층 커패시터가 제조된다.
분극성 전극은, 도전 보조제로서의 적절한 량의 탄소 분말 및 결합제를 활성 탄소와 혼합하고, 페이스트를 형성하기 위해 혼합물을 용제와 혼합하고, 인쇄법에 의해 집전체상에 상기 페이스트를 소정 크기 및 막 두께로 성막한 후 제품을 1시간 동안 120℃로 건조하여 제조된다.
다음, 비교예 1에서 설명한 바와 같이, 개스킷과 집전체는 가황 융착되며, 전해액으로서의 40 중량%의 황산 수용액이 주입되어 하나의 기본 셀을 포함하는 전기 이중층 커패시터가 형성된다.
3개의 전기 이중층 커패시터는 직렬로 적층되고, 금속 단자판이 양면에 배치되며, 제품은 적층 시트내에 포장되며, 아이오노머 융착 필름을 사용하여 진공 열 융착에 의해 밀봉이 수행된다.
비교예 4의 전지의 체적 효율은 33.1%이다. 전기 이중층 커패시터의 ESR은 53mΩ이다. 제조에 있어서의 밀봉까지의 소요 시간은 205분이다.
상기 실시예들 및 비교예들의 결과는 하기의 표에 요약한다.
본 발명에 따르면, 복수의 기본 셀은 개스킷을 사용하지 않고 집전체를 거쳐서 직렬로 전기적으로 적층될 수 있으며, 적층 구조체는 외부 포장재로서 적층 시트를 사용하여 포장 및 밀봉될 수 있다. 적층된 기본 셀의 수는 요구 셀 전압 또는 커패시터 내전압을 갖는 전지 또는 전기 이중층 커패시터를 각각 제공하기 위해 적절하게 결정될 수 있다. 더욱이, 개스킷이 없기 때문에, 체적 효율이 향상될 수 있으며 소형 디바이스가 제공될 수 있다. 산성 전해액을 사용하는 경우에도, 단자의 부식이 방지될 수 있으며 따라서 성능 열화가 최소화될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 개스킷과 관련된 제조 공정을 배제할 수 있으므로, 제조 시간이 단축될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기본 셀의 구조를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전지의 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전지의 내부 구조를 도시하는 도면.
도 4는 종래의 전지의 기본 셀을 도시하는 개략 단면도.
도 5는 종래의 전지의 내부 구조를 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 캐소드 2: 애노드
3: 분리기 4, 4a, 4b: 집전체
5: 적층 시트 6: 금속 단자판
6a: 리드 7: 융착부
8: 개스킷

Claims (6)

  1. 분리기와, 상기 분리기를 사이에 두고 대향 적층되어 있는 캐소드 및 애노드와, 전해액을 포함하는 복수의 기본 셀들이 수지 시트 용기내에 포장되어 있는 전지에 있어서,
    상기 복수의 기본 셀들은 시트형 집전체를 거쳐서 직렬로 적층되며;
    상기 시트형 집전체는 상기 집전체의 양면들에 적층되어 있는 상기 복수의 기본 셀들의 주변부 근처에서 상기 수지 시트 용기의 에지로 연장되며;
    상기 시트형 집전체는 그의 에지에서 상기 수지 시트에 접착 또는 융착되며;
    상기 집전체를 거쳐서 인접한 상기 복수의 기본 셀들은 상기 수지 시트 용기내에 액체 밀봉식으로 분리되어 있는, 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 적층된 기본 셀들을 포함하는 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각에는 수지 시트 용기의 외부로 연장되는 리드를 갖는 금속 단자판이 배치되며;
    상기 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각은 시트형 집전체를 가지며, 상기 시트형 집전체는, 상기 시트형 집전체가 그의 리드를 제외한 상기 금속 단자판을 피복하도록 상기 수지 시트 용기의 내부면에 접착 또는 융착되는, 전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수지 시트는 수지 필름과 금속 필름으로 구성되는 적층 시트인, 전지.
  4. 분리기를 사이에 두고 대향 적층되어 있는 한 쌍의 분극성 전극들과 전해액을 포함하는 복수의 기본 셀들이 수지 시트 용기내에 포장되어 있는 전기 이중층 커패시터에 있어서,
    상기 복수의 기본 셀들은 시트형 집전체를 거쳐서 직렬로 적층되며;
    상기 시트형 집전체는 상기 집전체의 양면들에 적층되어 있는 상기 복수의 기본 셀들의 주변부 근처에서 상기 수지 시트 용기의 에지로 연장되며;
    상기 시트형 집전체는 그의 에지에서 상기 수지 시트에 접착 또는 융착되며;
    상기 시트형 집전체를 거쳐서 인접한 복수의 기본 셀들은 상기 수지 시트 용기내에 액체 밀봉식으로 분리되어 있는, 전기 이중층 커패시터.
  5. 제 4 항에 있어서, 적층된 기본 셀들을 포함하는 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각에는 상기 수지 시트 용기의 외부로 연장되는 리드를 갖는 금속 단자판이 배치되며;
    상기 적층 구조체의 최상층 및 최하층 각각은 시트형 집전체를 가지며, 상기 시트형 집전체는, 상기 시트형 집전체가 그의 리드를 제외한 상기 금속 단자판을 피복하도록 상기 수지 시트 용기의 내부면에 접착 또는 융착되는, 전기 이중층 커패시터.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 수지 시트는 수지 필름과 금속 필름으로 구성된 적층 시트인, 전기 이중층 커패시터.
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