KR100616552B1 - 분극성전극과 그 제조방법, 및 전기이중층콘덴서 - Google Patents

분극성전극과 그 제조방법, 및 전기이중층콘덴서 Download PDF

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Abstract

전기이중층콘덴서의 분극성전극(31)으로서 이용되는 탄소복합전극에, 특이한 구조와 상당히 큰 표면적을 가지는 단층탄소나노혼집합체를 이용한다. 단층탄소나노혼집합체는, 페놀수지와 혼합되며, 성형되고, 열처리되어 탄소복합전극을 구성하며, 전해액을 함침시키는 것에 의해 분극성전극이 된다. 이 분극성전극을 이용한 전기이중층콘덴서는, 큰 정전용량을 가지며, 또 대전류방전이 가능하다.
전기이중층콘덴서, 분극성전극, 단층탄소나노혼집합체, 페놀수지, 공극, 이온의 이동성

Description

분극성전극과 그 제조방법, 및 전기이중층콘덴서{Polarizing electrode and its manufacturing method, and electric double-layer capacitor}
본 발명은 전기이중층콘덴서에 관한 것으로, 특히 그것에 이용되는 분극성전극에 관한 것이다.
전기이중층컨덴서는, 전극을 구성하는 도전체와, 그것에 함침된 전해질용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층들(전기이중층)이 생성된 것을 이용하는 것으로, 충방전에 수반하여 열화가 일어나지 않는다는 특징을 가지고 있다. 그러므로, 전기이중층콘덴서는, 예를 들면, 전원(전지, 또는 상용교류전원을 직류로 변환한 전원)과 병렬로 접속하여 전하를 축적시킬 때, 전원의 일시적으로 끊어질 때에 그것에 축적된 전하를 방출시키는 것에 의해, 각종 전기ㆍ전자기기(예컨대 D-RAM 등)의 백업을 하는 형태로 사용되고 있다.
기존의 전기이중층콘덴서는, 전극용도전체(탄소재료)로서, 활성탄분말 등을 이용하고 있다. 이것은, 전기이중층콘덴서의 정전용량이, 전기이중층에 축적되는 전하량에 따라 정해지며, 그 전하량은 전극의 표면적이 크면 클수록 크게된다. 활성탄은, 1000㎡/g 이상이라는 높은 비표면적(比表面積)을 가지는 것이므로, 큰 표면적을 필요로 하는 전기이중층콘덴서의 전극재료로서 적합하다.
활성탄분말을 분극성전극으로서 이용한 전기이중층콘덴서는, 예를 들면, 일본국특허공개공보인 특개평4-44407호에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 분극성전극은, 활성탄분말을 페놀수지 등의 열경화성수지와 혼합하여 고형화한 고체활성탄전극이다.
전기이중층콘덴서들 중, 특히 대용량의 것은, 펄스파워용전극으로서의 이용이 기대되고 있다. 그렇지만, 종래의 전기이중층콘덴서는, 순간적으로 큰 전류를 공급하는 것이 가능하지 않아, 펄스파워용전극으로서 필요하게 되는 기능을 달성하는 것이 가능하지 않다. 이것은, 활성탄분말이 가지는 직경 수㎚의 미세한 세공(細孔)의 내부에서, 이온의 이동이 억제되어버리기 때문이다. 상세히 설명하면, 활성탄분말을 이용한 고체활성탄전극은, 일본국특허공개공보인 특개평4-288361호에 기재되어 있는바와 같이, 활성탄분말이 가진 직경 수㎚의 세공과, 페놀수지의 탄화 시에 형성되는 직경 100㎚ 이상의 세공을 가지고 있다. 이 세공들 중, 활성탄분말이 가진 직경 수㎚의 미세한 세공의 내부에서는, 이온의 이동이 억제되어 버린다. 그 결과, 종래의 전기이중층콘덴서에는, 대전류로 방전을 행하면, 겉보기로는, 용량이 감소하여, 충분한 성능을 발휘할 수 없다는 문제가 있다. 그러므로, 이온의 이동이 더욱 용이하도록 한 세공구조(세공의 사이즈분포)를 가진 전극의 실현이 요망되고 있다.
또, 단위체적 당 전극에 흐르는 것이 가능한 최대전류값은, 그 전극의 단위체적당 정전용량에 비례한다. 그 때문에, 전극의 단위체적당 정전용량은, 더욱 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 전술의 과제를 해결하기 위해, 이온의 이동을 용이하게 하도록 한 세공사이즈분포(세공구조)를 가진 분극성전극 및 그 제조방법을 제공하여, 정전용량이 크고 순간적으로 큰 전류를 내보내는 것이 가능한 전기이중층콘덴서를 제공하는 것이다.
본 발명은, 첫째로, 탄소복합체로 이루어진 분극성전극에 있어서, 탄소복합체의 탄소복합재료로서 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 이용하는 것을 특징으로 하는 제1의 분극성전극을 제공한다.
본 발명은, 둘째로, 상기 제1분극성전극에 있어서, 상기 단층탄소나노혼이 단층흑연나노혼인 것을 특징으로 하는 제2의 분극성전극을 제공한다.
본 발명은, 셋째로, 상기 제1 또는 제2의 분극성전극에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체가 탄소섬유 또는 탄소나노파이버에 담지(擔持)되어 있는 것을 특징으로 하는 제3의 분극성전극을 제공한다.
본 발명은, 넷째로, 상기 제3의 분극성전극에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체를 구성하는 상기 단층탄소나노혼의 선단을 상기 탄소섬유 또는 상기 탄소나노파이버에 융합시킴으로써, 상기 단층탄소나노혼집합체를 상기 탄소섬유 또는 상기 탄소나노파이버에 담지한 것을 특징으로 하는 제4의 분극성전극을 제공한다.
본 발명은, 다섯 번째로, 상기 제1 내지 제4 중의 어느 것인가 하나를 제조하는 방법에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체와 열용융성 경화성 페놀수지의 혼합물을 80~120℃에서 성형하고, 비산화성분위기 속에서 열처리를 행함으로써 상기 탄소복합체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1의 분극성전극 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 여섯 번째로, 상기 제1 내지 제4 중의 어느 것인가 하나를 제조하는 방법에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체, 열용융성 경화성 페놀수지, 및 영용융성 경화성 페놀수지에 대하여 15~60중량퍼센트의 열불용성페놀수지의 혼합물을 성형하고, 비산화성분위기 속에서 열처리를 행함으로써 상기 탄소복합체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제2의 분극성전극 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 일곱 번째로, 상기 제1 내지 제4 중의 어느 것인가의 분극성전극 또는 상기 제1 또는 제2의 분극성전극의 제조방법에 의해 제조된 분극성전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기이중층콘덴서를 제공한다.
도 1은 본 발명에 이용되는 단층탄소나노혼집합체의 확대전자현미경 사진을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 이용되는 단층탄소나노혼집합체의 모임의 전자현미경 사진을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 전기이중층콘덴서의 개략단면도이다.
이하, 본 발명을 더 이해하기에 바람직한 실시예에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
일반적으로, 분극성전극은, 전극의 표면의 크기만큼 큰 정전용량을 얻는 것이 가능하므로, 활성탄과 같이 1000㎡/g 이상의 비표면적이 큰 물질이 이용되는 일이 많다. 그러나, 활성탄을 분극성전극에 이용한 경우에는, 활성탄이 가지는 직경 수㎚의 미세한 세공 내에서 이온의 이동이 억제되므로, 큰 전류로 방전을 행한 때에, 겉보기의 용량이 감소하여 충분한 성능이 이끌어 내어지지 않는다는 문제점이 있다. 따라서, 전기이중층콘덴서의 분극성전극에 이용되는 탄소재료에는, 정전용량을 크게 하기 위한 큰 비표면적과, 이온의 이동성을 높이기 위한 적절한 세공사이즈분포(구조) 둘 다를 겸비한 것이 필요하다.
전술과 같은 조건을 만족하는 재료로서, 최근, 본 발명의 발명자들에 의해 발견된, 탄소원자만으로 이루어진 새로운 탄소동위체인 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체가 있다(일본특허공개공보 제2000-159851호). 본 실시예에 따른 전기이중층콘덴서에서는, 그 분극성전극에 이용되는 탄소미립자로서, 이 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 이용한다.
단층탄소나노혼은, 단층탄소나노튜브의 한 끝이 원추형상으로 된 관상체물질이다. 단층탄소나노혼집합체는, 도 1의 전자현미경 사진을 보여주는 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다수의 단층탄소나노혼들이, 그것들 간에 작용하는 반데르발스힘에 의해 집합된 것이다. 각 단층탄소나노혼은, 그것의 튜브부분을 집합체의 중심으로 향하고, 원추부를 집합체의 표면으로부터 뿔(혼)과 같이 돌출하고 있다. 이 단층탄소나노혼집합체의 직경은, 120㎚ 이하이며, 대표적으로는 10~100㎚ 정도 이다. 또, 단층탄소나노혼집합체를 구성하는 각 나노튜브는, 직경 2㎚, 길이 30~50㎚ 정도이며, 그 원추부는 축단면의 경사각이 평균 20도 정도이다. 그리고, 도 2에 보인 바와 같이 다수의 단층탄소나노혼집합체들이 집합하는 것에 의해, 미세한 분말을 구성하고 있다.
상기와 같은 특이한 구조를 가진 단층탄소나노혼집합체는, 상당히 큰 표면적을 가진다. 또, 이 단층탄소나노혼집합체를 전기이중층콘덴서의 분극성전극의 탄소미립자로서 이용하면, 얻어진 분극성전극은, 단층탄소나노혼집합체의 구형상 입자가 집합한 것이 된다. 그리고, 그 구형상 입자들끼리의 사이에는, 수십㎚ 정도까지의 세공이 존재한다. 즉, 단층탄소나노혼집합체를 이용한 분극성전극은, 활성탄에 비하여 큰 지름의 세공을 가진 다공질구조이다. 그 결과, 이 부분에서 이온의 이동성이 활성탄을 이용한 경우보다도 높고, 큰 전류의 방전 시에도 겉보기 용량의 저하가 일어나기 어렵다. 이와 같이, 본 실시예의 전기이중층콘덴서에서는, 특이한 구조를 가진 단층탄소나노혼집합체를, 그 분극성전극의 탄소미립자로서 이용하는 것에 의해, 비표면적을 크게 하여 정전용량을 높임과 동시에, 이온의 이동성이 높게 되도록 한 세공사이즈분포(세공구조)를 자연적으로 형성하는 것이 가능하다.
본 실시예에 사용되는 단층탄소나노혼집합체는, 예를 들면, 실온, 760Torr의 불활성가스분위기 중에서, 흑연 등의 고체상 탄소단체(單體)물질을 타겟으로 하는 레이저애블레이션법에 의해 제조하는 것이 가능하다. 또, 각 단층탄소나노혼집합체에서의 각 단층탄소나노튜브의 형상, 단층탄소나노튜드들끼리 사이의 간격, 및, 단층탄소나노혼집합체의 구형상 입자들간의 세공의 크기는 레이저애블레이션법에 의 한 제조조건이나 제조후의 산화처리나 질산 등에 의한 후처리에 의해 제어하는 것이 가능하다. 또, 열처리 등에 의해, 이 단층탄소나노혼집합체의 각 단층탄소나노혼을 단층흑연나노혼이 되게 하는 것도 가능하다. 이 경우, 단층탄소나노혼집합체의 전기전도성이 향상하므로, 분극성전극의 성능을 더욱 향상시키는 것이 가능하다. 게다가, 상기 단층탄소나노혼집합체를 탄소섬유 또는 탄소나노파이버 등에 담지시키는 것에 의해 분극성전극의 세공구조(세공사이즈분포)를 조정하는 것이 가능하다. 이 경우의 담지방법으로는, 진공중 분위기 등의 열처리에 의해 단층탄소나노혼의 선단을 탄소섬유 또는 탄소나노파이버에 융합시키는 등의 방법이 있다.
단층탄소나노혼집합체를 분극성전극으로서 이용하기 위해서는, 탄소복합체(단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체)를 제조할 필요가 있다.
탄소복합체는, 예를 들면, 단층탄소나노혼집합체와 열용융성, 경화성 페놀수지를 혼합하여, 그 혼합물을 80~120℃에서 성형하고, 나아가 비산화성분위기 중에서 열처리를 행하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 탄소복합체에서는, 단층탄소나노혼집합체와 페놀수지 사이에 공극이 형성되므로, 이 공극의 작용에 의해 이온의 이동성이 더욱 높아진다. 또, 이 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체는, 높은 비표면적, 고밀도이므로, 단위체적 당 정전용량도 크게 되어, 더욱 큰 전류방전이 가능하다.
또, 그 밖의 탄소복합체가, 예를 들면, 단층탄소나노혼집합체와 열용융성, 경화성 페놀수지와 열불용성 페놀수지를 혼합하여, 성형하고, 열처리를 하는 것에 의해 얻어진다. 이 탄소복합체에서는, 성형 시에 열불용성 페놀수지가 입자형상을 유지하기 때문에, 그 후의 열처리에 의해 열불용성 페놀수지가 탄화되는 것에 의해, 성형체의 내부에 공극이 형성된다. 이 공극의 작용에 의해 이온의 이동성이 더욱 향상된다.
분극성전극은, 상기와 같이 하여 얻어진 탄소복합체에 전해액을 함침시키는 것에 의해 얻어진다.
본 실시형태에 의한 전기이중층콘덴서는, 상기와 같이 하여 얻어진 한 쌍의 분극성전극을 가진다. 즉, 이 전기이중층콘덴서는, 도 3에 보인바와 같이, 한 쌍의 분극성전극들(31)과, 그 사이에 끼워 넣어진 이온투과가능한 절연세퍼레이터(32)와, 이것들을 양측(도면의 상하)에서 사이에 끼우고 있도록 각 분극성전극(31)의 끝면에 각각 부착된 한 쌍의 도전성시트(집전체)들(33)과, 이 집전체들(33)의 가장자리부들 끼리가 접촉하는 일이 없도록 분극성전극(31) 및 세퍼레이터(32)의 외주를 둘러싸도록 배치된 프레임형상의 개스킷(샤시; 34)과, 각 도전시트(33)에 압착시킨 외부단자(35)와, 집전체(33)의 양측(도면의 상하)에 배치된 지지체(36)와, 전해액을 봉입하기 위해 개스킷(34)과 지지체(36) 사이를 메우도록 이것들의 외주면을 빈틈없이 바르는 에폭시수지(37)를 가지고 있다.
단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체를 분극성전극에 이용한 전기이중층콘덴서는, 단층탄소나노혼집합체의 특이한 구조 때문에, 정전용량이 크고, 또, 이온의 이동성이 용이하기 때문에 대전류방전이 가능하다.
(구체예)
이하, 본 발명의 분극성전극과 그 제조방법 및 그것을 이용한 전기이중층콘 덴서의 구체예에 관하여 설명한다.
[예 1]
먼저, 실온, 760torr의 불활성가스분위기 중에서, 흑연을 타겟으로 하는 레이저애블레이션법에 의해 단층탄소나노혼집합체를 제작하였다. 다음에, 제작된 단층탄소나노혼집합체를 질산용액으로 처리하였다. 이어서, 질산용액으로 처리된 단층탄소나노혼집합체와 열용융성과 경화성을 함께 가지는 페놀수지분말(벨퍼얼(bellpearl)S-타입 카네보 주식회사(Kanebo Corporaion) 제)을, 중량비 7 : 3으로 혼합한 후, 볼 밀(ball mill)로 건식혼합을 행했다. 또, 여기서 사용된 단층탄소나노혼집합체는, 단층흑연나노혼으로 이루어진 단층흑연나노혼집합체이다. 그리고, 그 단층흑연나노혼집합체의 비표면적은 1300㎡/g이었다.
상기와 같이 하여 얻어진 혼합분말을 10g씩으로 나누어, 각각 150℃, 100㎏/㎠의 압력에서 10분간 금형성형하여, 70×50㎟, 두께 3㎜의 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체를 복수 제작하였다. 그리고, 이 복합체들을 전기로 중에 두고, 900℃에서 2시간 열처리를 행하였다. 얻어진 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체의 세공용적을 수은압입법으로 측정하고, 세공의 직경분포를 구했을 때, 분포의 피크는 50~1000㎚ 사이에 있었다.
또, 비교를 위해, 단층탄소나노혼집합체 대신에 페놀계활성탄분말(비표면적 2000㎡/g)을 이용한 페놀계활성탄분말/페놀수지복합체도 복수 제작하였다. 이들 페놀계활성탄분말/페놀수지복합체의 사이즈도, 상기 사이즈와 동일하였다.
다음에, 상술한 바와 같이 하여 제작된 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합 체와 페놀계활성탄분말/페놀수지복합체를 각각 분극성전극들에 이용하여, 전기이중층콘덴서를 제작하였다. 전기이중층콘덴서의 제작방법은 다음과 같다.
먼저, 각 복합체를, 전기이중층콘덴서의 전해액으로서 이용하는 30wt%의 황산용액에 담그고, 진공 중에서 각 복합체로의 전해액의 함침을 행하였다. 이 공정에 의해, 각 복합체는, 분극성전극이 되었다.
다음으로 각 분극성전극을 수용액에서 꺼내어, 동일 재료로 이루어진 분극성전극들 끼리를 조합하여 쌍이 되게 하고, 그 사이에 폴리프로필렌제의 세퍼레이터를 끼우고 있게 대향시켰다. 나아가 대향시킨 분극성전극들의 양측(서로에 대향하는 면의 뒷면쪽) 끝면들에, 집전체로서의 부틸고무제의 도전성시트를 압착하였다.
다음에, 양측의 집전체의 가장자리부가 서로 접촉하지 않도록, 폴리카보네이트제 개스킷을 분극성전극 및 세퍼레이터의 주위에 배치하였다. 그 다음에, 한 쌍의 폴리카보네이트제 지지체를 집전체의 양측에 배치하고, 지지체와 개스킷으로 집전체의 가장자리부를 끼우고 있게 하였다. 또, 개스킷 및 지지체의 주위에 에폭시수지로 도포하는 것에 의해, 전해액을 봉지하였다. 이어서, 단자 취출을 위한 스테인리스제의 단자판을 양측에서 집전체에 압착하였다. 이와 같이 하여 본 발명의 분극성전극을 이용한 전기이중층콘덴서를 제작하였다.
본 예의 단층탄소나노혼집합체를 이용한 전기이중층콘덴서 및 페놀계활성탄분말을 이용한 전기이중층콘덴서의 각각에 대하여, 0.9V에서 1시간 저전압충전한 후, 0.45V까지 정전류방전시켰다. 각 전기이중층콘덴서에 관하여, 방전전류값을 0.1A로 한 경우와, 10A로 한 경우의 방전전하량을 측정하여 용량을 구하였다. 그리 고, 방전전류값을 0.1A로 한 경우에서의 용량에서부터 10A에서의 용량을 뺀 값을 dC로 하여, 각 전기이중층콘덴서의 용량변화율 dC/C0.1A를 구하였다.
그 결과, 페놀계활성분말을 이용한 전기이중층콘덴서의 용량변화율이 -15%였음에 비하여, 본 예에 의한 단층탄소나노혼집합체를 이용한 전기이중층콘덴서의 용량변화율은 -5%였고, 큰 전류에서의 방전 시의 용량저하현상이 대폭 개선된다는 것을 확인하였다. 이것은, 단층탄소나노혼집합체를 이용한 분극성전극의 세공의 사이즈분포가 양호하기 때문에, 전극 내에서의 이온의 이동성이 높게 된 것이 원인이라고 생각된다. 이와 같이, 본 예에서는, 단층탄소나노혼집합체를 이용하여 분극성전극을 구성하는 것에 의해, 전기이중층콘덴서의 대(大)전류방전특성을 향상시키는 것이 가능하였다. 또, 본 예에서는, 전기이중층콘덴서의 용량을 증대시키는 것이 가능하였다.
[예 2]
먼저, 예 1과 마찬가지로, 레이저애블레이션법에 의해 단층탄소나노혼집합체를 제작하고, 질산용액으로 처리하였다. 다음에, 질산용액처리된 단층탄소나노혼집합체를 탄소나노파이버와 함께 1×10-3torr의 진공 중에 두고, 열처리하는 것에 의해, 단층탄소나노혼의 선단을 탄소나노파이버에 융합(담지)시켰다. 이 단층탄소나노혼집합체를 탄소나노파이버에 담지시킨 재료의 비표면적은 1350㎡/g이었다.
이하, 예 1과 마찬가지로, 상기 재료를 페놀수지분말과 중량비로 7 : 3으로 혼합한 후, 나아가 볼 밀로 건식혼합을 행하였다. 그 다음에, 이 혼합분말을 10g씩 으로 나누어, 150℃, 100㎏/㎠의 압력에서, 10분간 금형성형하여, 70×50㎟, 두께 3㎜의 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체를 제작하였다. 이 복합체들을 전기로 중에 두고, 900℃에서 2시간 열처리를 행하였다. 얻어진 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체의 세공용적을 수은압입법으로 측정하여, 세공의 지름을 구했을 때, 직경의 분포의 피크는 50~1000㎚ 사이에 있었다. 이 카본나노파이버에 담지된 단층카본나노혼집합체와 페놀수지 복합체를 분극성전극으로 하여, 예 1의 경우와 마찬가지의 방법으로 전기이중층콘덴서를 제작하였다.
이 전기이중층콘덴서에 대하여, 0.9V에서 1시간 저전압충전 후, 0.45V까지 0.1A와 10A에서 각각 정전류방전하여 용량변화율을 조사하였다. 그 결과, -5%라고 하는 용량변화율이 예 1과 마찬가지로 개선된 것이 확인되었다. 또, 예 1에 비하여 용량의 증가가 확인되었다. 이와 같이, 본 예에서는, 탄소나노파이버에 담지된 단층탄소나노혼집합체를 이용하여 분극성전극을 구성하는 것에 의해, 전기이중층콘덴서의 대전류방전특성을 더욱 향상시키는 것이 가능하였다.
[예 3]
예 1과 마찬가지로, 레이저애블레이션법에 의해 단층탄소나노혼집합체를 제작하고, 질산용액으로 처리하였다. 여기서, 단층탄소나노혼집합체의 비표면적은 1300㎡/g이었다.
다음에, 이 단층탄소나노혼집합체와, 페놀수지분말을 중량비 7 : 3으로 혼합한 후, 나아가 볼 밀로 건식혼합을 행하였다. 또, 여기서의 페놀수지에는, 열용융성, 경화성 페놀수지(예 1 또는 2에서 이용된 것)에 열불용성 페놀수지(벨퍼얼R-타 입, 카네보(주) 제)를 15~60중량% 혼합한 것을 이용하였다.
다음으로, 얻어진 혼합분말을 10g씩 나누어, 150℃, 100㎏/㎠의 압력에서 10분간 금형성형하고, 70×50㎟, 두께 3㎜의 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체를 제작하였다. 이것들을 전기로 속에서 900℃로 2시간 열처리를 행하였다. 이와 같이 하여 제작된 단층탄소나노혼집합체/페놀수지복합체를 이용하여 실시예 1의 경우와 마찬가지로 전기이중층콘덴서를 제작하였다.
이 전기이중층콘덴서에 대하여, 0.9V에서 1시간 저전압충전 후, 0.45V까지 0.1A와 10A로 각각 정전류방전하여 용량변화율을 조사하였다. 그 결과, -4.5%라고 하는 더욱 용량변화율이 개선되는 것을 알 수 있었다. 이와 같이, 본 예에서는, 단층탄소나노혼집합체와 열용융성 경화성 페놀수지에 열용융성 페놀수지를 혼합한 복합체를 이용하여 분극성전극을 구성하는 것에 의해, 전기이중층콘덴서의 대전류방전특성을 더욱 향상시키는 것이 가능하였다.
이상, 본 발명에 관하여, 여러 개의 구체예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 상기 각 구체예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서, 적절한 변형이 가능하다는 것은 명확하다.
본 발명에 의하면, 특이한 구조를 가지는 단층탄소나노혼집합체를 전기이중층콘덴서의 분극성전극에 이용하는 것에 의해, 이온의 확산이 촉진되며, 대전류의 공급에 적절한 분극성전극 및 그것을 이용한 전기이중층콘덴서를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (7)

  1. 탄소복합체로 이루어진 분극성전극에 있어서, 상기 탄소복합체가 탄소재료와 페놀수지를 포함하고, 상기 탄소재료로서 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 이용하며, 당해 탄소나노혼집합체와 상기 페놀수지의 사이에 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 분극성전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단층탄소나노혼은 단층흑연나노혼인 것을 특징으로 하는 분극성전극.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체는 탄소섬유 또는 탄소나노파이버에 담지(擔持)되어 있는 것을 특징으로 하는 분극성전극.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체를 구성하는 상기 단층탄소나노혼의 선단을 상기 탄소섬유 또는 상기 탄소나노파이버에 융합시킴으로써, 상기 단층탄소나노혼집합체를 상기 탄소섬유 또는 상기 탄소나노파이버에 담지한 것을 특징으로 하는 분극성전극.
  5. 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 탄소재료로서 포함한 탄소복합체로 이루어진 분극성전극의 제조방법에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체와 열용융성 경화성 페놀수지의 혼합물을 80~120℃에서 성형하고, 비산화성분위기 중에서 열처리를 행함으로써 상기 탄소복합체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분극성전극 제조방법.
  6. 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 탄소재료로서 포함한 탄소복합체로 이루어진 분극성전극의 제조방법에 있어서, 상기 단층탄소나노혼집합체, 열용융성 경화성 페놀수지, 및 열용융성 경화성 페놀수지에 대하여 15~60중량퍼센트의 열불용성페놀수지의 혼합물을 성형하고, 비산화성분위기 중에서 열처리를 행함으로써 상기 탄소복합체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분극성전극 제조방법.
  7. 분극성전극을 구비한 전기이중층콘덴서에 있어서, 단층탄소나노혼이 구형상으로 집합하여 된 단층탄소나노혼집합체를 탄소재료로서 포함하고 동시에 페놀수지를 포함하는 탄소복합체로 이루어진 분극성전극을 구비하고, 상기 탄소나노혼집합체와 상기 페놀수지의 사이에 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기이중층콘덴서.
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