KR100733391B1 - Electric energy storage device - Google Patents

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Abstract

고용량, 고출력 및 고전압 안정성을 갖는 전기에너지 저장 장치는 활물질로서 제1 사이즈의 평균 기공크기를 갖는 활성탄을 포함하는 전극 및 제1 사이즈의 25% 이하에 해당하는 제2 사이즈의 평균 이온 직경을 갖는 전해질 염과 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 포함하는 전해액을 구비한다. 전기에너지 저장 장치는 쿼터너리암모늄염 및 이미다졸리움계 화합물과 같은 전해질 염이 프로필렌 카보네이트와 같은 친환경성 용매에 용해되어 큰 비표면적을 갖는 활성탄의 기공 속에서 용이하게 이동할 수 있어 고용량을 유지하면서도 고출력 및 고전압 안정성을 구현할 수 있다. An electrical energy storage device having high capacity, high output and high voltage stability is an electrode having active carbon having an average pore size of a first size as an active material and an electrolyte having an average ion diameter of a second size corresponding to 25% or less of the first size. An electrolyte solution containing a salt and propylene carbonate is provided. The electric energy storage device can be easily displaced in the pores of activated carbon having a large specific surface area by dissolving electrolyte salts such as quaternary ammonium salts and imidazolium-based compounds in environmentally friendly solvents such as propylene carbonate, thereby maintaining high capacity and High voltage stability can be achieved.

Description

전기에너지 저장 장치{ELECTRIC ENERGY STORAGE DEVICE}ELECTRIC ENERGY STORAGE DEVICES {ELECTRIC ENERGY STORAGE DEVICE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기에너지 저장 장치의 단위 셀의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a unit cell of an electrical energy storage device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기에너지 저장 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing an electric energy storage device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 저전류와 고전류의 용량비 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a change in capacity ratio of low current and high current after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

도 4a는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 전기 용량의 변화를 나타내는 그래프이다.4A is a graph showing changes in electric capacity after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

도 4b는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 내부 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 4B is a graph showing a change in internal resistance after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

도 5a는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 고온 인가 시험 후 전기 용량의 변화를 나타내는 그래프이다.5A is a graph showing a change in electric capacity after a high temperature application test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

도 5b는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 고온 인가 시험 후 내부 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 5B is a graph showing a change in internal resistance after a high temperature application test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

본 발명은 전기에너지 저장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고용량, 고출력 및 고전압 안정성을 갖는 전기에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrical energy storage device, and more particularly to an electrical energy storage device having a high capacity, high power and high voltage stability.

전지, 전해 커패시터, 전기 이중층 커패시터와 같은 전기에너지 저장 장치는 활물질층, 집전체, 분리막, 전해질 등으로 구성된다. 활물질층은 전기에너지를 저장하는 부분으로 종류에 따라 다른 활물질이 사용된다. 집전체는 활물질층에 저장된 전기에너지를 외부로 방출시키거나 외부로부터 인가된 전기에너지를 활물질에 전달하는 역할을 하며 주로 금속막이 사용된다. Electrical energy storage devices such as batteries, electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors are composed of an active material layer, a current collector, a separator, an electrolyte, and the like. The active material layer is a part for storing electrical energy, and different active materials are used depending on the type. The current collector serves to discharge electrical energy stored in the active material layer to the outside or to transfer electrical energy applied from the outside to the active material, and a metal film is mainly used.

한편, 분리막은 양극과 음극 사이의 전기 전도는 방지하고 이온 전도만 가능하게 하는 역할을 하는 것으로서 보통 다공성 폴리프로필렌이나 종이가 많이 사용된다. 전해질은 전기에너지를 저장할 수 있도록 용제에 이온이 녹아 있는 것으로 활물질의 종류에 따라 여러 가지 전해액이 사용된다.Meanwhile, the separator serves to prevent electrical conduction between the anode and the cathode and to enable only ion conduction, and a porous polypropylene or paper is commonly used. Electrolytes are ions dissolved in a solvent to store electrical energy. Various electrolytes are used depending on the type of active material.

전해액으로 아세토나이트릴(acetonitrile)을 사용하는 전기에너지 저장 장치는 고전압 안정성을 갖고 작동 온도 범위가 넓으며 내부 저항이 낮기 때문에 우수한 고출력 특성 및 50만 싸이클(cycles) 이상의 장수명(long life)을 구현할 수 있다. 그러나 아세토나이트릴은 설치류에 대한 독성 실험 결과인 엘디 50(LD 50, oral rat)이 2730 내지 3800 mg/kg으로 매우 유해하다. 또한 끓는점과 발화점(flash point)이 낮아 폭발 및 발화의 위험성이 있다. 더욱이 발화시 산이나 수증기가 존재하는 경우 시안화물(cyanide), 시안(cyanogens, CN2) 또는 일산화질소 (NOx)와 같은 매우 유독한 기체가 발생할 가능성이 있다. 이러한 이유 때문에 전기혼성자동차(hybrid electric vehicle), 장난감, 태양전지 전원장치(solar cell energy source) 등과 같은 응용 분야에서는 독성이 없는 전해액을 포함하는 친환경적인 전기에너지저장장치의 개발이 요구되고 있다.Electrical energy storage devices that use acetonitrile as an electrolyte have high voltage stability, a wide operating temperature range, and low internal resistance, resulting in excellent high power characteristics and long life over 500,000 cycles. have. However, acetonitrile is very harmful as 2730-3800 mg / kg of LD 50 (oral rat), which is the result of toxicity test for rodents. In addition, the boiling point and flash point (flash point) is low, there is a risk of explosion and ignition. Furthermore, the presence of acids or water vapors upon ignition may lead to the generation of very toxic gases such as cyanide, cyanogens (CN 2 ) or nitrogen monoxide (NO x ). For this reason, development of environment-friendly electric energy storage devices including non-toxic electrolytes is required in applications such as hybrid electric vehicles, toys, and solar cell energy sources.

미합중국 특허 제6,535,373호(issued to Smith et al.)에는 이온액체 전해질(ionic liquid electrolyte) 및 그 유도체들과 암모늄염이 혼합된 전해질을 개시하고 있다. 상온에서 액체 상태인 이온액체 전해질은 전기전도도 및 용해도가 크고, 어는점이 영하 30℃ 이하로 용질의 석출 온도가 낮은 장점이 있다. 한편, 테트라에틸암모늄(tetraethylammonium)과 같은 염은 이온액체 전해질보다 전기 화학적 안정성이 상대적으로 우수하지만 영하 30℃ 이하에서 얼기 시작하여 저온 특성이 급격히 저하된다. 이와 같이, 특성이 서로 다른 전해질을 서로 혼합함으로써 전해질의 전기전도도 및 전기 화학적 안정성을 확보하고 있다. 하지만, 아세토나이트릴(acetonitrile), 프로피온나이트릴(propionitrile), 글루타로나이트릴(glutaronitrile) 등과 같은 나이트릴 전해액(nitrile solvent)을 사용하므로 폭발 및 발화의 가능성이 있고 인체에 대한 유해성 등의 문제를 안고 있다. US Pat. No. 6,535,373 (issued to Smith et al.) Discloses an ionic liquid electrolyte and an electrolyte in which ammonium salts are mixed with derivatives thereof. The ionic liquid electrolyte in the liquid state at room temperature has the advantage of high electrical conductivity and solubility, and low precipitation temperature of the solute at a freezing point of minus 30 ° C or lower. On the other hand, salts such as tetraethylammonium have a relatively better electrochemical stability than ionic liquid electrolytes, but begin to freeze below -30 ° C, resulting in a sharp drop in low temperature properties. In this way, electrolytes having different properties are mixed with each other to secure the electrical conductivity and electrochemical stability of the electrolyte. However, since nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, glutaronitrile, etc. are used, there is a possibility of explosion and ignition and harm to humans. Holding

최근 들어 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)가 아세토나이트릴의 대체 전해액으로 고려되고 있다. 프로필렌 카보네이트는 엘디 50이 29 g/kg으로 아세토나이트릴과 비교하여 상대적으로 유해하지 않고 발화점이 높은 것은 물론 발화시 치명적인 유해 가스가 발생하지 않는다. 하지만 프로필렌 카보네이트는 아세 토나이트릴보다 상대적으로 점도가 높고 전기 전도도(electric conductivity)가 낮아 전해질의 셀 저항이 크고 고출력 특성이 저하되는 문제점을 갖고 있다. 또한, 영하 25℃ 이하의 이온 용해도가 현저히 감소하여 용질이 석출되는 현상을 보이므로 작동 온도 범위가 좁아지는 한계가 있다. 따라서 프로필렌 카보네이트를 전해액으로 사용하면서 아세토나이트릴 전해액 수준으로 전기전도도 및 이온 용해도가 높은 전해질의 개발이 요구된다.  Recently, propylene carbonate has been considered as an alternative electrolyte for acetonitrile. Propylene carbonate has 29 g / kg of Eldy 50, which is relatively harmful compared to acetonitrile, has a high flash point and no harmful gas upon ignition. However, propylene carbonate has a relatively high viscosity and low electrical conductivity than acetonitrile, and has a problem in that the cell resistance of the electrolyte is high and the high output characteristics are deteriorated. In addition, there is a limit that the operating temperature range is narrowed because the solubility of the solute is significantly decreased due to a significant decrease in the solubility of ions below minus 25 ° C. Therefore, the development of an electrolyte having high electrical conductivity and ionic solubility at the acetonitrile electrolyte level while using propylene carbonate as the electrolyte is required.

한편, 미합중국 특허 제6,487,066호는 전기 이중층 캐패시터(electric double layer capacitor)의 전해질로 이온액체 전해질인 이미다졸리움(imidazolium)을 개시하고 있다. 상기 전기 이중층 캐패시터는 그래파이트형 미세결정질 카본(graphite-like microcystalline carbon)과 이미다졸리움 및 그 유도체를 포함하는 유기계 전해질로 구성되는데 비표면적(specific surface area)이 수 십 m2/g인 활성탄의 미세결정질 카본 층 사이(microcystalline carbon layer)로 용질 이온을 삽입하여 고전압 및 고용량을 구현하는 방법을 개시하고 있다. 하지만 이차전지의 음극재료인 그래파이트(graphite)는 결정 층 사이(d002 = 0.335 nm)로 리튬이온(Li ion, 0.076 nm)이 삽입될 때 격자간 간격이 증가하게 되고 이에 따라 전극 부피가 팽창되어 싸이클 수명이 저하된다. 마찬가지로 그래파이트형 미세결정질 카본 층 사이(d002 = 0.365 nm)로 전해질 이온(0.343 내지 0.303 nm)이 삽입될 때 전극 부피가 급격히 팽창되어 활물질이 박리된다. 또한 그래파이트향 미세결정질 카본 층 사이로 전해질 이온이 삽입 혹은 탈착되는 속도가 느리기 때문에 전기 에너지 저장 장치의 고출력 특성이 저하되는 한계를 갖고 있다. U.S. Patent No. 6,487,066 discloses imidazolium, an ionic liquid electrolyte, as an electrolyte of an electric double layer capacitor. The electric double layer capacitor is composed of graphite-like microcystalline carbon and an organic electrolyte including imidazolium and its derivatives, and has a specific surface area of several tens of m 2 / g. A method of realizing high voltage and high capacity by inserting solute ions between microcystalline carbon layers is disclosed. However, graphite, which is the anode material of secondary batteries, increases the lattice spacing when lithium ions (0.076 nm) are inserted between crystal layers (d002 = 0.335 nm), thereby expanding the electrode volume and causing cycles. The service life is reduced. Likewise, when the electrolyte ions (0.343 to 0.303 nm) are inserted between the graphite microcrystalline carbon layers (d002 = 0.365 nm), the electrode volume rapidly expands and the active material is peeled off. In addition, since the rate of insertion or desorption of electrolyte ions between the graphite-like microcrystalline carbon layers is slow, the high output characteristics of the electrical energy storage device are deteriorated.

프로필렌 카보네이트 전해액을 사용하는 전기에너지 저장 장치에서 저온 특성 및 고출력 특성을 개선하기 위하여 전기에너지 저장 장치의 활물질로서 전해질 이온이 용이하게 이동할 수 있도록 큰 기공을 갖는 활성탄을 고려할 수 있다. 하지만 전기에너지 저장 장치의 전기 용량은 활성탄 표면에 전기적으로 흡착된 전하의 양에 의존하며, 활성탄의 비표면적이 클수록 전기 용량은 일반적으로 증가한다. 그런데 활성탄의 기공이 커지면 비표면적(specific surface area)이 감소하므로 활성탄에 저장할 수 있는 에너지의 양이 감소된다. 따라서 전해질 이온이 용이하게 이동할 수 있으며 동시에 충분한 전기 용량을 확보할 수 있는 전극 활물질 및 전해액의 개발이 요구된다.In order to improve low temperature characteristics and high output characteristics in an electrical energy storage device using a propylene carbonate electrolyte, activated carbon having large pores may be considered as an active material of the electrical energy storage device so that electrolyte ions can be easily moved. However, the electrical capacity of an electrical energy storage device depends on the amount of charge electrically adsorbed on the surface of the activated carbon, and the larger the specific surface area of the activated carbon, the higher the electrical capacity generally. As the porosity of activated carbon increases, the specific surface area decreases, thereby reducing the amount of energy that can be stored in the activated carbon. Therefore, it is required to develop an electrode active material and an electrolyte that can easily move the electrolyte ions and at the same time ensure a sufficient electric capacity.

따라서 본 발명의 목적은 친환경적인 전해액을 사용하면서 동시에 고용량, 고출력 및 고전압 안정성을 갖는 전기에너지 저장 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrical energy storage device having high capacity, high power and high voltage stability while using environmentally friendly electrolyte.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 활물질로서 제1 사이즈의 평균 기공크기를 갖는 활성탄을 포함하는 전극과 제2 사이즈의 평균 이온 직경을 갖는 전해질 염을 포함하는 전해액을 구비하는 전기에너지 저장 장치를 제공한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제2 사이즈는 상기 제1 사이즈의 25% 이하이고 상기 전해액은 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides an electric power comprising an electrode including an activated carbon having an average pore size of the first size and an electrolyte solution containing an electrolyte salt having an average ion diameter of the second size as an active material. Provide an energy storage device. According to a preferred embodiment of the present invention, the second size is 25% or less of the first size and the electrolyte solution includes propylene carbonate.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제1 사이즈는 10 내지 20Å인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 제1 사이즈는 13 내지 15Å이다. 또한 상기 활성탄은 비표면적이 1000m2/g 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 활성탄은 비표면적이 2000m2/g 이상이다. 또한 상기 전해액은 프로필렌 카보네이트와 함께 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate) 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate) 등을 더 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the first size is preferably 10 to 20 mm 3, more preferably 13 to 15 mm 3. In addition, the activated carbon preferably has a specific surface area of 1000 m 2 / g or more, and more preferably, the activated carbon has a specific surface area of 2000 m 2 / g or more. In addition, the electrolyte may further include ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and the like together with propylene carbonate.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제2 사이즈의 평균 이온 직경을 갖는 전해질 염은 쿼터너리암모늄염(quaternary ammonium salt), 이미다졸리움(imidazolium)계 화합물 등을 포함한다. 상기 쿼터너리암모늄염의 예로는 테트라에틸암모늄염(tetraethylammonium salt), 트리에틸메틸암모늄염(triethylmethylammonium salt), 디에틸디메틸암모늄염(diethyldimethylammonium salt), 에틸트리메틸암모늄염 (ethyltrimethylammonium salt) 등을 포함한다. 상기 쿼터너리암모늄염의 염의 예는 테트라플로로보레이트(BF4), 헥사플로로포스페이트(PF6), 퍼클로레이트(ClO4) 등을 포함한다. 상기 이미다졸리움계 화합물은 하기 화학식 1로 표기된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the electrolyte salt having an average ion diameter of the second size includes a quaternary ammonium salt, an imidazolium-based compound and the like. Examples of the quaternary ammonium salt include tetraethylammonium salt, triethylmethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, ethyltrimethylammonium salt, and the like. Examples of salts of quaternary ammonium salts include tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), perchlorate (ClO 4 ), and the like. The imidazolium-based compound is represented by the following formula (1).

Figure 112005023659521-pat00001
Figure 112005023659521-pat00001

(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고 X는 테트라플로로보레이트기(BF4), 헥사플로로포스페이트기(PF6) 또는 트리플레이트기(CF3SO3)를 나타낸다.) (In Formula 1, R1 and R2 represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and X represents a tetrafluoroborate group (BF 4 ), a hexafluorophosphate group (PF 6 ) or a triflate group (CF 3 SO 3 ). Indicates.)

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 활물질로서 제 1사이즈의 평균 기공 크기를 갖는 활성탄을 포함하는 전극과 (i) 상기 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈의 제1 평균 이온 직경을 갖는 테트라에틸암모늄염, (ii) 상기 제1 평균 이온 직경 보다 작은 제2 평균 이온 직경을 갖는 쿼터너리암모늄염 및 (iii) 상기 제2 평균 이온 직경 보다 작은 제3 평균 이온 직경을 갖는 이미다졸리움계 화합물을 포함하는 전해질 염 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 포함하는 전해액을 구비하는 전기에너지 저장 장치를 제공한다. 여기서, 상기 쿼터너리암모늄염은 트리에틸메틸암모늄염(triethylmethylammonium salt), 디에틸디메틸암모늄염(diethyldimethylammonium salt), 에틸트리메틸암모늄염 (ethyltrimethylammonium salt) 등을 포함한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 전해질 염의 총 중량을 기준으로 상기 테트라에틸암모늄염, 상기 쿼터너리암모늄염 및 상기 이미다졸리움계 화합물의 중량 비율은 3 내지 5: 2 내지 4: 2 내지 4인 것이 바람직하다. In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides an electrode comprising activated carbon having an average pore size of the first size as an active material and (i) a first average ion diameter of a second size smaller than the first size; An imidazolium compound having a tetraethylammonium salt having (ii) a quaternary ammonium salt having a second average ion diameter smaller than the first average ion diameter and (iii) a third average ion diameter smaller than the second average ion diameter It provides an electrical energy storage device having an electrolyte salt comprising an electrolyte salt and a propylene carbonate (propylene carbonate). Here, the quaternary ammonium salt includes triethylmethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, ethyltrimethylammonium salt, and the like. According to a preferred embodiment of the present invention, the weight ratio of the tetraethylammonium salt, the quaternary ammonium salt and the imidazolium compound based on the total weight of the electrolyte salt is 3 to 5: 2 to 4: 2 to 4 It is preferable.

본 발명에 따르면, 상기와 같은 전기에너지 저장 장치는 프로필렌 카보네이트와 같은 친환경성 전해액에 용해된 쿼터너리암모늄염 및 이미다졸리움계 화합물과 같은 전해질 염이 비표면적이 큰 활성탄의 기공 속에서 용이하게 이동할 수 있어 고용량을 유지하면서도 고출력 및 고전압 안정성을 구현할 수 있다. According to the present invention, the electrical energy storage device as described above can easily move in the pores of activated carbon having a large specific surface area such as quaternary ammonium salt and imidazolium compound dissolved in an environmentally friendly electrolyte such as propylene carbonate. This enables high output and high voltage stability while maintaining high capacity.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전기에너지 저장 장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrical energy storage device according to exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기에너지 저장 장치의 단위 셀의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기에너지 저장 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a unit cell of an electrical energy storage device according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view schematically showing the electrical energy storage device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전기에너지 저장 장치의 단위 셀(unit cell)은 양극(10)과 음극(12)이 분리막(14)에 의해 분리되어 있고 상기 양극(10)과 상기 음극(12) 사이의 공간에는 전해액(16)이 채워져 있는 구조를 갖는다. 상기 단위 셀은 분리막으로 분리되어 무수히 많은 수가 순차적으로 적층되고 이들은 유기계 전해액과 함께 직육면체 혹은 원통 형상의 알루미늄 또는 몰딩수지로 이루어진 케이스에 내장되어 직육면체 형상의 적층형 셀을 형성하거나 또는 원통형의 권취형 셀을 형성한다. 상기 양극(10) 및 음극(12)에는 동일방향으로 양극 리드선(20) 및 음극 리드선(22)이 돌출되어 형성되고, 상기 양극 리드선(20) 및 음극 리드선(22)이 돌출된 방향에는 양극 단자(24) 및 음극 단자(26)가 조립되는 두 개의 관통공이 형성된다. 상기 관통공을 관통하여 설치되는 상기 양극 단자(24) 및 상기 음극 단자 (26)는 머리부를 갖는 볼트 형상이며, 상기 돌출된 단부에 너트(28)가 체결되어 상기 케이스(30)에 고정된다. 상기 양극 단자(24) 및 상기 음극 단자(26)의 머리부는 권취체(32)의 양극 리드선(20) 및 음극 리드선(22)과 각각 연결된다.1 and 2, a unit cell of the electrical energy storage device has a positive electrode 10 and a negative electrode 12 separated by a separator 14, and the positive electrode 10 and the negative electrode ( The space between 12 has a structure in which the electrolyte solution 16 is filled. The unit cells are separated by a separator, and a large number of layers are sequentially stacked, and they are embedded in a case made of a rectangular parallelepiped or cylindrical aluminum or a molding resin together with an organic electrolyte to form a rectangular parallelepiped stacked cell or a cylindrical wound cell. Form. The positive lead 10 and the negative lead 22 are formed to protrude from the positive electrode 10 and the negative electrode 12 in the same direction, and the positive electrode terminal is formed in the direction from which the positive lead 20 and the negative lead 22 extend. Two through holes are formed in which the 24 and the negative electrode terminal 26 are assembled. The positive electrode terminal 24 and the negative electrode terminal 26 installed through the through hole have a bolt shape having a head, and a nut 28 is fastened to the protruding end and fixed to the case 30. Head portions of the positive electrode terminal 24 and the negative electrode terminal 26 are connected to the positive electrode lead wire 20 and the negative electrode lead wire 22 of the winding body 32, respectively.

본 발명에 따른 전기에너지 저장 장치는 전극의 활물질로서 활성탄을 포함한다. 상기 활성탄은 양극 또는 음극에 사용될 수 있으나 양극 및 음극 모두에 사용되는 것이 바람직하다. 활성탄을 전극의 활물질로 사용하는 전기에너지 저장 장치에서 전기 이중층 용량(electric double layer capacitance)은 활성탄의 비표면적의 크기에 비례한다. 이러한 활성탄의 비표면적은 대부분 20Å이하의 크기를 갖는 미세기공에 의한 것이며, 그 크기가 10Å이하가 되면 프로필렌 카보네이트를 전해액으로 하는 시스템에서는 전기 이중층을 형성하기 어려우므로 고용량을 구현할 수 없다. 따라서 전기 이중층이 형성될 수 있는 최소 크기의 미세 기공들이 많을수록 전기에너지 저장 장치에 저장할 수 있는 에너지의 양은 증가한다. 따라서 본 발명에 따라 바람직한 활성탄의 평균 기공크기는 10 내지 20Å이고, 보다 바람직하게는 13 내지 15Å이다. 여기서 상기 평균 기공크기는 중기공(mesopore) 500Å이하의 범위에서 활성탄 내 미세기공(micropore)의 평균 크기를 의미한다. 또한, 본 발명에 따른 전기에너지 저장 장치에 있어서, 고용량을 확보하기 위하여 상기 활성탄의 비표면적의 크기는 1000 m2/g 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2000 m2/g 이상이다. The electrical energy storage device according to the present invention includes activated carbon as an active material of the electrode. The activated carbon may be used for the positive electrode or the negative electrode, but is preferably used for both the positive electrode and the negative electrode. In an electric energy storage device using activated carbon as an active material of an electrode, the electric double layer capacitance is proportional to the size of the specific surface area of the activated carbon. The specific surface area of the activated carbon is mostly due to micropores having a size of 20 kPa or less, and when the size is 10 kPa or less, it is difficult to form an electric double layer in a system using propylene carbonate as an electrolyte, and thus high capacity cannot be realized. Thus, the more micropores of the minimum size at which the electric double layer can be formed, the greater the amount of energy that can be stored in the electrical energy storage device. Therefore, the preferred pore size of activated carbon according to the present invention is 10 to 20 kPa, more preferably 13 to 15 kPa. Here, the mean pore size means an average size of micropores in activated carbon in a range of 500 kPa or less of mesopores. In addition, in the electrical energy storage device according to the present invention, in order to ensure a high capacity, the size of the specific surface area of the activated carbon is preferably 1000 m 2 / g or more, and more preferably 2000 m 2 / g or more.

한편, 전기에너지 저장 장치의 고출력 특성은 활성탄의 극미세 기공 속으로 전해질 이온이 용이하게 이동하여 일정한 농도를 유지하느냐 달려있다. 동일한 전해질 염을 포함하는 전기에너지 저장 장치에 대해서 느린 속도로 충방전하면 아세토나이트릴이나 프로필렌 카보네이트 등의 전해액에 따른 전기 용량 차이는 없다. 하지만 아세토나이트릴보다 프로필렌 카보네이트의 점도가 상대적으로 크기 때문에 충방전 속도가 빨라질수록 프로필렌 카보네이트 전해액 내에서 이온의 응답속도가 느려지게 된다. On the other hand, the high power characteristics of the electrical energy storage device depends on whether the electrolyte ions easily move into the micropores of the activated carbon to maintain a constant concentration. When the electrical energy storage device including the same electrolyte salt is charged and discharged at a slow rate, there is no difference in capacitance according to electrolytes such as acetonitrile and propylene carbonate. However, since the viscosity of propylene carbonate is higher than that of acetonitrile, the faster the charge / discharge rate, the slower the response rate of ions in the propylene carbonate electrolyte.

전기에너지 저장 장치의 전기 이중층 용량(electric double layer capacitance)은 활성탄의 비표면적의 크기 외에도 전기 이중층을 형성하는 전해질의 농도에도 좌우된다. 고점도의 프로필렌 카보네이트를 전해액으로 사용할 경우 활성탄의 극미세 기공 속으로 전해질 이온이 신속히 들어가기 어렵게 되고 활성탄 미세기공 내의 전해질 농도는 점차 감소하게 된다. 고속의 충방전이 계속될수록 활성탄의 미세기공 속에서 전기 이중층을 형성하기 위한 유효 이온의 수가 점차 감소하기 때문에 전기 이중층 용량은 급격히 감소하게 된다. 따라서 고점도의 프로필렌 카보네이트를 전해액으로 사용할 경우에는 활성탄의 평균 기공크기에 비하여 이온 직경이 상대적으로 작은 전해질 염을 적용함으로써 전해질 내의 이온의 응답속도 저하에 따른 전기 용량의 저하를 극복할 수 있다. The electric double layer capacitance of the electrical energy storage device depends on the concentration of the electrolyte forming the electric double layer in addition to the size of the specific surface area of the activated carbon. When high viscosity propylene carbonate is used as the electrolyte, electrolyte ions are difficult to enter into the micropores of the activated carbon rapidly and the electrolyte concentration in the activated carbon micropores gradually decreases. As the high-speed charging and discharging continues, the number of effective ions for forming an electric double layer in the micropores of activated carbon gradually decreases, so the capacity of the electric double layer decreases rapidly. Therefore, when high viscosity propylene carbonate is used as the electrolyte, it is possible to overcome the lowering of the capacitance due to the decrease in the response speed of ions in the electrolyte by applying an electrolyte salt having a smaller ion diameter than the average pore size of activated carbon.

본 발명의 따른 전기에너지 저장 장치는 전해액으로 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 포함한다. 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 전해액은 프로필렌 카보네이트와 함께 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate) 등을 더 포함한다.The electrical energy storage device according to the present invention includes propylene carbonate as the electrolyte. According to a preferred embodiment of the present invention, the electrolyte further includes ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and the like together with propylene carbonate.

본 발명에 따른 전기에너지 저장 장치에서, 전해질 염의 평균 이온 직경은 상기 활성탄의 평균 기공크기의 25 % 이하인 것이 바람직하다. 상기 전해질 염의 예로서는 쿼터너리암모늄염(quaternary ammonium salt), 이미다졸리움(imidazolium)계 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. In the electrical energy storage device according to the present invention, the average ion diameter of the electrolyte salt is preferably 25% or less of the average pore size of the activated carbon. Examples of the electrolyte salt include quaternary ammonium salts, imidazolium compounds, and the like. These can be used individually or in mixture.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 쿼터너리암모늄염의 예로서는 테트라에틸암모늄염(tetraethylammonium salt), 트리에틸메틸암모늄염(triethylmethylammonium salt), 디에틸디메틸암모늄염(diethyldimethylammonium salt), 에틸트리메틸암모늄염(ethyltrimethylammonium salt) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 상기 쿼터너리암모늄염의 염으로 사용되는 물질의 예로서는 테트라플로로보레이트기(BF4), 헥사플로로포스페이트기(PF6), 퍼클로레이트(ClO4) 등을 들 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, examples of the quaternary ammonium salt include tetraethylammonium salt, triethylmethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, ethyltrimethylammonium salt, and the like. Can be mentioned. These can be used individually or in mixture. Here, examples of the material used as the salt of the quaternary ammonium salt include tetrafluoroborate group (BF 4 ), hexafluorophosphate group (PF 6 ), perchlorate (ClO 4 ), and the like.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 이미다졸리움계 화합물은 하기 화학식 1로 표기된다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the imidazolium compound is represented by the following formula (1). These can be used individually or in mixture.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112005023659521-pat00002
Figure 112005023659521-pat00002

(상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고 X는 테트라플로로보레이트기(BF4), 헥사플로로포스페이트기(PF6) 또는 트리플레이트기(CF3SO3)를 나타낸다.) (In Formula 1, R1 and R2 represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and X represents a tetrafluoroborate group (BF 4 ), a hexafluorophosphate group (PF 6 ) or a triflate group (CF 3 SO 3 ). Indicates.)

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기에너지 저장 장치에는 전해질 염으로 테트라에틸암모늄염, 상기 테트라에틸암모늄염보다 평균 이온 직경이 5% 이상 작은 쿼터너리암모늄염 및 상기 테트라에틸암모늄염보다 평균 이온 직경이 10% 이상 작은 이미다졸리움계 화합물을 포함한다. 상기 전해질 염의 총 중량을 기준으로 상기 테트라에틸암모늄염, 상기 테트라에틸암모늄염보다 평균 이온 직경이 5% 이상 작은 쿼터너리암모늄염 및 상기 이미다졸리움계 화합물의 중량 비율은 3 내지 5: 2 내지 4: 2 내지 4인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 테트라에틸암모늄염보다 평균 이온 직경이 5% 이상 작은 쿼터너리암모늄염의 예로는 트리에틸메틸암모늄염(triethylmethylammonium salt), 디에틸디메틸암모늄염(diethyldimethylammonium salt), 에틸트리메틸암모늄염 (ethyltrimethylammonium salt) 등을 포함한다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 쿼터너리암모늄염의 염으로 사용되는 물질의 예로서는 테트라플로로보레이트기(BF4), 헥사플로로포스페이트기(PF6), 퍼클로레이트(ClO4) 등을 들 수 있다.In the electrical energy storage device according to an embodiment of the present invention, tetraethylammonium salt, quaternary ammonium salt having an average ion diameter of 5% or more smaller than tetraethylammonium salt, and an average ion diameter of 10% or more than the tetraethylammonium salt as electrolyte salts. Small imidazolium-based compounds. Based on the total weight of the electrolyte salt, the weight ratio of the tetraethylammonium salt, the quaternary ammonium salt having an average ionic diameter of 5% or more than that of the tetraethylammonium salt, and the imidazolium compound is 3 to 5: 2 to 4: 2 to It is preferable that it is four. Here, examples of quaternary ammonium salts having an average ion diameter of 5% or more than the tetraethylammonium salt include triethylmethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, ethyltrimethylammonium salt, and the like. . These can be used individually or in mixture. Examples of the material used as the salt of the quaternary ammonium salt include tetrafluoroborate group (BF 4 ), hexafluorophosphate group (PF 6 ), perchlorate (ClO 4 ), and the like.

본 발명에 따르면, 상기와 같은 전기에너지 저장 장치는 프로필렌 카보네이트와 같은 친환경성 전해액에 용해된 쿼터너리암모늄염 및 이미다졸리움계 화합물과 같은 전해질 염이 비표면적이 큰 활성탄의 기공 속에서 용이하게 이동할 수 있어 고용량을 유지하면서도 고출력 및 고전압 안정성을 구현할 수 있다. According to the present invention, the electrical energy storage device as described above can easily move in the pores of activated carbon having a large specific surface area such as quaternary ammonium salt and imidazolium compound dissolved in an environmentally friendly electrolyte such as propylene carbonate. This enables high output and high voltage stability while maintaining high capacity.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 인지해야 할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, it will be appreciated that the following examples are intended to illustrate the invention and the invention is not limited to the following examples and can be modified and modified in various ways.

전해액의 용매 종류에 따른 전기 용량 평가Capacitance evaluation according to solvent type of electrolyte

실시예1Example 1

비표면적인 2120m2/g이고 중기공(mesopore) 500Å이하의 범위에서 미세기공의 평균크기가 13.9Å인 활성탄을 전극의 활물질로 사용하고, 1몰의 테트라에틸암모늄 테트라플로로보레이트를 프로필렌 카보네이트에 용해시킨 전해액을 사용하여 전기에너지 저장 장치를 제조하였다. Activated carbon having an average surface area of 2120 m 2 / g and a mesopore of 500 kPa or less and an average size of micropore of 13.9 kPa was used as an active material for the electrode, and 1 mol of tetraethylammonium tetrafluoroborate was added to propylene carbonate. An electric energy storage device was manufactured using the dissolved electrolyte solution.

비교예1Comparative Example 1

비표면적인 2120m2/g이고 중기공(mesopore) 500Å이하의 범위에서 미세기공 의 평균크기가 13.9Å인 활성탄을 전극의 활물질로 사용하고, 1몰의 테트라에틸암모늄 테트라플로로보레이트를 아세토나이트릴에 용해시킨 전해액을 사용하여 전기에너지 저장 장치를 제조하였다.Activated carbon having an average surface area of 2120 m 2 / g and a mesopore of 500 µm or less and having an average size of fine pores of 13.9 µm is used as an active material for the electrode, and 1 mol of tetraethylammonium tetrafluoroborate is acetonitrile. An electric energy storage device was manufactured using the electrolyte solution dissolved in the.

실시예 1 및 비교예 1에 따른 전기에너지 저장 장치에 대하여 활성탄의 중량을 기준으로 하는 전기 용량(specific gravimetric capacitance)을 측정해보았다. 전기 용량의 측정 결과는 하기 표 1에 나타난 바와 같다.Specific gravimetric capacitances based on the weight of activated carbon were measured for the electrical energy storage devices according to Example 1 and Comparative Example 1. The measurement results of the capacitance are as shown in Table 1 below.

전해액Electrolyte 활성탄Activated carbon 전기 용량(F/g)Electric capacity (F / g) 비표면적(m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 평균기공크기(Å)Average pore size 실시예1Example 1 프로필렌 카보네이트Propylene carbonate 21202120 13.913.9 37.837.8 비교예1Comparative Example 1 아세토나이트릴Acetonitrile 21202120 13.913.9 37.337.3

표 1을 참조하면, 실시예 1에 따른 전기에너지 저장 장치의 전기 용량은 비교예 1에 따른 전기에너지 저장 장치의 전기 용량보다 약간 더 큰 것으로 나타났다. 본 발명의 일 실시예에 따라 전해액의 용매로 프로필렌 카보네이트를 사용한 전기에너지 저장 장치가 아세토나이트릴을 전해액의 용매로 사용한 전기에너지 저장 장치와 비슷하거나 보다 나은 전기 용량을 갖는 것을 확인할 수 있다.  Referring to Table 1, the electrical capacity of the electrical energy storage device according to Example 1 was found to be slightly larger than the electrical capacity of the electrical energy storage device according to Comparative Example 1. According to an embodiment of the present invention, it can be seen that the electrical energy storage device using propylene carbonate as the solvent of the electrolyte has a similar or better electrical capacity than the electrical energy storage device using acetonitrile as the solvent of the electrolyte.

전해질 염의 종류에 따른 전기에너지 저장 장치의 성능 평가Performance Evaluation of Electrical Energy Storage Device According to Electrolytes Salts

실시예 2Example 2

비표면적인 2120m2/g이고 중기공(mesopore) 500Å이하의 범위에서 미세기공의 평균크기가 13.9Å인 활성탄을 전극의 활물질로 사용하고, 테트라에틸암모늄 테트라플로로보레이트, 트리에틸메틸암모늄 테트라플로로보레이트 및 에틸메틸이미다졸리움 테트라플로로보레이트를 전해질 염의 총 중량을 기준으로 4: 3: 3의 중량 비율의 전해질 염을 프로필렌 카보네이트에 용해시킨 전해액을 사용하여 전기에너지 저장 장치를 제조하였다. Activated carbon with a specific surface area of 2120 m 2 / g and an average size of fine pores in the range of 500 microns or less of mesopore is used as an electrode active material, Tetraethylammonium tetrafluoroborate, triethylmethylammonium tetrafluoroborate, and ethylmethylimidazolium tetrafluoroborate are dissolved in propylene carbonate in an electrolyte salt in a weight ratio of 4: 3: 3 based on the total weight of the electrolyte salt. The electrolytic storage device was manufactured using the prepared electrolyte solution.

비교예 2Comparative Example 2

비표면적인 2120m2/g이고 중기공(mesopore) 500Å이하의 범위에서 미세기공의 평균크기가 13.9Å인 활성탄을 전극의 활물질로 사용하고, 종래의 전해질 염을 프로필렌 카보네이트에 용해시킨 전해액을 사용하여 전기에너지 저장 장치를 제조하였다.Activated carbon with a specific surface area of 2120 m 2 / g and a mesopore of 500 kPa or less and an average size of micropore of 13.9 kW is used as an active material for the electrode, and an electrolyte solution in which a conventional electrolyte salt is dissolved in propylene carbonate is used. An electrical energy storage device was manufactured.

실시예 2 및 비교예 2에 따른 전기에너지 저장 장치에 대하여 미국에너지부의 울트라 캐패시터 시험조건에 따라 싸이클 시험 후 저전류와 고전류의 전기 용량비의 변화를 측정해 보았다. 이때, 1 싸이클의 충방전 시간은 1분으로 하였다.For the electrical energy storage device according to Example 2 and Comparative Example 2, the change of the capacitance ratio of low current and high current after the cycle test was measured according to the ultracapacitor test conditions of the US Department of Energy. At this time, the charge and discharge time of one cycle was 1 minute.

도 3은 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 저전류와 고전류의 용량비 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a change in capacity ratio of low current and high current after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts.

도 3을 참조하면, 종래의 전해질 염을 사용한 비교예 2에 따른 전기에너지 저장 장치는 싸이클의 경과에 따라 저전류와 고전류의 용량비 차이가 급격히 커지지만 본 발명의 일 실시예에 따른 전해질 염을 사용한 실시예 2에 따른 전기에너지 저장 장치는 장시간의 싸이클이 경과한 후에도 저전류와 고전류의 용량비가 장시간의 싸이클 후에도 초기와 거의 비슷한 비율을 유지하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the electrical energy storage device according to Comparative Example 2 using a conventional electrolyte salt rapidly increases in capacity ratio between low current and high current as the cycle progresses, but uses an electrolyte salt according to an embodiment of the present invention. In the electrical energy storage device according to Example 2, it can be seen that the capacity ratio of the low current and the high current maintains a ratio almost similar to the initial period even after a long cycle.

도 4a는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 전기 용량의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 싸이클 시험 후 내부 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 4A is a graph showing a change in electric capacity after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts, and FIG. 4B is a graph showing a change in internal resistance after a cycle test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts. to be.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 비교예 2에 따른 전기에너지 저장 장치는 싸이클의 경과에 따라 전기 용량이 직선적으로 감소하여 50,000 싸이클 후에는 초기 전기 용량의 60% 정도만 유지되지만, 실시예 2에 따른 전기에너지 저장 장치는 250,000 싸이클 후에도 초기 전기 용량의 85% 이상을 유지하는 것으로 나타났다. 따라서 본 발명에 따른 전기에너지 저장 장치는 기존의 전기에너지 저장 장치에 비하여 5배 이상 향상된 수명을 갖는 것을 확인할 수 있다. 4A and 4B, the electrical energy storage device according to Comparative Example 2 decreases linearly with the passage of the cycle, and maintains only about 60% of the initial capacitance after 50,000 cycles. Electrical energy storage devices have been shown to maintain more than 85% of their initial capacity after 250,000 cycles. Therefore, it can be seen that the electric energy storage device according to the present invention has a lifespan improved by five times or more compared with the existing electric energy storage device.

도 5a는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 고온 인가 시험 후 전기 용량의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 전해질 염의 종류가 다른 전기에너지 저장 장치에 대하여 고온 인가 시험 후 내부 저항의 변화를 나타내는 그래프이다. FIG. 5A is a graph showing a change in electric capacity after a high temperature application test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts, and FIG. 5B is a change in internal resistance after a high temperature application test for an electric energy storage device having different types of electrolyte salts. It is a graph showing.

도 5a 및 5b를 참조하면, 실시예 2와 비교에 2에 따른 전기에너지 저장 장치는 고온 인가하는 시간이 경과됨에 따라 전기 용량은 감소하고 내부 저항은 점차 증가하는 경향을 보인다. 그러나 실시예 2에 따른 전기에너지 저장 장치가 비교예 2에 따른 전기에너지 저장 장치에 비하여 전기 용량의 감소 및 내부 저항의 증가 정도가 적은 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 전기에너지 저장 장치가 전기 화학적으로 안정한 거동을 나타냄을 확인할 수 있다. 5A and 5B, the electric energy storage device according to 2 compared with Example 2 has a tendency that the electric capacity decreases and the internal resistance gradually increases with the application of high temperature. However, it can be seen that the electric energy storage device according to Example 2 has a smaller reduction in electric capacity and an increase in internal resistance than the electric energy storage device according to Comparative Example 2. Therefore, it can be seen that the electrical energy storage device according to the present invention exhibits electrochemically stable behavior.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 쿼터너리암모늄염 및 이미다졸리움계 화합물과 같은 전해질 염이 프로필렌 카보네이트와 같은 친환경적 전해액에 용해되어 비표면적이 큰 활성탄의 기공 속에서 용이하게 이동할 수 있으므로 고용량을 유지하면서도 고출력 및 고전압 안정성을 갖는 전기에너지 저장 장치를 구현할 수 있다. As described above, according to the present invention, electrolyte salts such as quaternary ammonium salts and imidazolium compounds can be dissolved in environmentally friendly electrolytes such as propylene carbonate and can easily move in pores of activated carbon having a large specific surface area, thereby maintaining high capacity. An electric energy storage device having high output and high voltage stability can be implemented.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 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. While the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 활물질로서 제1 사이즈의 평균 기공 크기를 갖는 활성탄을 포함하는 전극; 및 An electrode comprising activated carbon having an average pore size of a first size as an active material; And (i) 상기 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈의 평균 이온 직경을 갖는 테트라에틸암모늄염, (ii) 상기 테트라에틸암모늄염의 평균 이온 직경보다 작은 평균 이온 직경을 갖는 쿼터너리암모늄염 및 (iii) 상기 쿼터너리암모늄 염의 평균 이온 직경보다 작은 평균 이온 직경을 갖는 이미다졸리움계 화합물을 포함하고 상기 테트라에틸암모늄염, 상기 쿼터너리암모늄염 및 상기 이미다졸리움계 화합물의 중량 비율이 3 내지 5: 2 내지 4: 2 내지 4인 전해질 염 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)를 포함하는 전해액을 구비하는 전기에너지 저장 장치. (i) a tetraethylammonium salt having an average ion diameter of a second size smaller than the first size, (ii) a quaternary ammonium salt having an average ion diameter less than the average ion diameter of the tetraethylammonium salt, and (iii) the quaternary An imidazolium compound having an average ion diameter smaller than the average ion diameter of the ammonium salt, wherein the weight ratio of the tetraethylammonium salt, the quaternary ammonium salt and the imidazolium compound is 3 to 5: 2 to 4: 2 to An electrical energy storage device comprising an electrolyte solution comprising an electrolyte salt of 4 and propylene carbonate. 제13항에 있어서, 상기 제1 사이즈는 10 내지 20Å인 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.The electrical energy storage device according to claim 13, wherein the first size is 10 to 20 kW. 제14항에 있어서, 상기 제1 사이즈는 13 내지 15Å인 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.15. The electrical energy storage device of claim 14, wherein said first size is between 13 and 15 microns. 제13항에 있어서, 상기 전해액은 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate) 및 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.The electrical energy storage device of claim 13, wherein the electrolyte further comprises at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. 삭제delete 제13항에 있어서, 상기 쿼터너리암모늄염은 트리에틸메틸암모늄염 (triethylmethylammonium salt), 디에틸디메틸암모늄염(diethyldimethylammonium salt) 및 에틸트리메틸암모늄염 (ethyltrimethylammonium salt)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.The quaternary ammonium salt of claim 13, wherein the quaternary ammonium salt comprises at least one selected from the group consisting of triethylmethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, and ethyltrimethylammonium salt. Electrical energy storage devices. 제18항에 있어서, 상기 쿼터너리암모늄염의 염은 테트라플로로보레이트(BF4), 헥사플로로포스페이트(PF6) 및 퍼클로레이트(ClO4)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치. 20. The method of claim 18, wherein the salt of the quaternary ammonium salt is characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ) and perchlorate (ClO 4 ) Electric energy storage device. 제13항에 있어서, 상기 이미다졸리움(imidazolium)계 화합물은 하기 화학식 (1)으로 표기되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장 장치.The electrical energy storage device according to claim 13, wherein the imidazolium-based compound is represented by the following formula (1).
Figure 112005023659521-pat00004
Figure 112005023659521-pat00004
(1)(One) (상기 화학식에서 R1 및 R2는 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고 X는 테트라플로로보레이트기(BF4), 헥사플로로포스페이트기(PF6) 또는 트리플레이트기(CF3SO3)를 나타낸다.) (In the above formula, R1 and R2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, X represents a tetrafluoroborate group (BF 4 ), hexafluorophosphate group (PF 6 ) or triflate group (CF 3 SO 3 ) .)
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