KR100971008B1 - Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction - Google Patents
Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction Download PDFInfo
- Publication number
- KR100971008B1 KR100971008B1 KR1020080041160A KR20080041160A KR100971008B1 KR 100971008 B1 KR100971008 B1 KR 100971008B1 KR 1020080041160 A KR1020080041160 A KR 1020080041160A KR 20080041160 A KR20080041160 A KR 20080041160A KR 100971008 B1 KR100971008 B1 KR 100971008B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- aluminum foil
- particles
- silicon
- double layer
- layer capacitor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
본 발명은 공정(eutectic) 반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전기이중층 커패시터 전극제조방법은, 알루미늄 호일(foil)을 준비하는 단계와; 상기 알루미늄 호일 표면에 실리콘(Si) 입자들을 도포하는 단계와; 상기 실리콘 입자가 도포된 알루미늄 호일 표면에 활성탄소(activated carbon) 입자들을 도포하는 단계와; 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일에 대한 열처리를 통한 공정 반응을 수행하여, 상기 활성탄소입자들을 상기 알루미늄 호일 표면에 부착시켜 알루미늄-탄소 복합체 전극을 형성하는 단계를 구비한다. 본 발명에 따르면, 공정이 간단하고, 공정시간이 짧은 장점이 있다. 또한 대형화, 양산화, 및 경제성 측면에서 우수한 전기이중층 커패시터 전극의 제조가 가능하다.The present invention relates to a method for forming an electric double layer capacitor electrode using an eutectic reaction, the method for manufacturing an electric double layer capacitor electrode according to the present invention comprises the steps of preparing an aluminum foil; Applying silicon (Si) particles to the surface of the aluminum foil; Applying activated carbon particles to a surface of the aluminum foil to which the silicon particles are applied; Performing a process reaction through heat treatment on the aluminum foil to which the silicon particles and the activated carbon particles are applied, and attaching the activated carbon particles to the surface of the aluminum foil to form an aluminum-carbon composite electrode. According to the present invention, there is an advantage that the process is simple and the process time is short. In addition, it is possible to manufacture an electric double layer capacitor electrode excellent in size, mass production, and economics.
공정반응, 전기이중층 커패시터 Process Reaction, Electric Double Layer Capacitor
Description
본 발명은 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극형성방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 공정이 간단하고, 공정시간이 짧으며, 전기적 특성이 우수한 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming an electric double layer capacitor electrode using a process reaction, and more particularly, to a method for forming an electric double layer capacitor electrode using a process reaction having a simple process, a short process time, and excellent electrical characteristics. .
최근의 휴대용 전자 및 통신기기, 전기자동차 등의 구동용 전원은 고에너지 밀도 뿐 만아니라 고출력의 에너지원을 요구하고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 개발되고 있는 에너지 저장장치는 전기화학적 원리를 이용한 리튬계 이차전지와 수퍼 커패시터(super-capacitor)가 대표적이다.Recently, driving power sources for portable electronic and communication devices and electric vehicles require not only high energy density but also high power energy sources. In order to meet these demands, recently developed energy storage devices are lithium-based secondary batteries and supercapacitors using electrochemical principles.
상기 리튬계 이차전지의 경우에는 고출력 에너지를 제공할 수 있는 능력이 부족하며, 가혹한 환경에서 작동시에는 전지수명의 현저한 저하를 초래하게 되는 단점이 있다. 상기 수퍼커패시터는 전극/전해질 계면에서의 가역적인 페러데이(faradaic) 산화/환원반응을 이용하는 것으로, 상기 이차전지에 비해 에너지 밀 도는 떨어지나, 월등히 높은 출력밀도를 보유하고 있어 고출력의 에너지를 공급할 수 있으며, 충전/방전시간 및 그 수명에 있어서도 월등히 우수한 값을 나타내는 것으로 알려져 있다.In the case of the lithium-based secondary battery, the ability to provide high output energy is insufficient, and when operating in a harsh environment, there is a disadvantage in that the battery life is significantly reduced. The supercapacitor uses a reversible Faradaic oxidation / reduction reaction at the electrode / electrolyte interface, but the energy density of the supercapacitor is lower than that of the secondary battery. It is known that the charge / discharge time and its lifetime are also excellent.
상기 수퍼커패시터는 크게 3가지 종류로 나눌 수 있다. 전극/전해질 계면부근의 전기이중층(electric double layer)에서의 정전기적 인력에 의한 전하의 분리(charge separation)에 의하여 전기적 에너지가 축적되는 전기이중층 커패시터(EDLC: electric double layer capacitor)와, 전극/전해질 계면에서의 가역적인 전기화학적 산화/환원(redox) 반응에 의해 전기적 에너지가 축적되는 의사커패시터(pseudo-capacitor)와 하이브리드커패시터(hybrid-capacitor)가 있다. The supercapacitors can be broadly divided into three types. Electric double layer capacitors (EDLC), in which electrical energy is accumulated by charge separation due to electrostatic attraction in the electric double layer near the electrode / electrolyte interface, and the electrode / electrolyte There are pseudo-capacitors and hybrid-capacitors in which electrical energy is accumulated by reversible electrochemical redox reactions at the interface.
특히 상기 전기 이중층 커패시터는, 양극측의 분극성 전극과, 음극측의 분극성 전극과, 이들 전극 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖는 커패시터 소자를 구비한다. 2개의 분극성 전극은 세퍼레이터를 사이에 끼고 서로 대향하고 있다.In particular, the electric double layer capacitor includes a capacitor element having a polarizable electrode on the anode side, a polarizable electrode on the cathode side, and a separator provided between these electrodes. The two polarizable electrodes face each other with a separator interposed therebetween.
상기 분극성 전극 즉, 전기 이중층 커패시터용의 전극은, 활성탄 등의 전극 활물질이 바인더에 의해 집전체에 부착된 구조를 갖고 있다. 따라서 활성탄 등의 전극 활물질을 집전체에 결합 또는 부착시키는 것이 필요한대, 종래에는 바인더가 사용되었다. 상기 바인더로는, 일반적으로 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등의 불소계 폴리머가 사용되고 있다. 그러나 상기 바인더를 사용하는 경우, 사용량이 적으면 집전체와의 결착성이 충분하지 않고, 사용량이 많으면 전극의 내부 저항이 높아진다는 문제가 있다. 또한, 이들 폴리머를 이용하여 수득되는 전극의 평활성이 불충분해져, 전극이 불균일하게 되고 커패시터 제작시 단락할 우려 가 있었다.The polarizable electrode, that is, the electrode for an electric double layer capacitor, has a structure in which an electrode active material such as activated carbon is attached to a current collector by a binder. Therefore, when it is necessary to bond or adhere electrode active materials, such as activated carbon, to an electrical power collector, the binder was used conventionally. Generally as the binder, a fluorine-based polymer such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride is used. However, when the binder is used, there is a problem that when the amount is small, the binding property with the current collector is not sufficient, and when the amount is large, the internal resistance of the electrode is increased. In addition, the smoothness of the electrodes obtained using these polymers was insufficient, resulting in uneven electrodes and short circuits during capacitor fabrication.
이러한 문제점을 극복하기 위한 종래기술로서는 일본특허공개 제2006-100477호(2006.4.13)가 있다.As a conventional technique for overcoming such a problem, there is Japanese Patent Laid-Open No. 2006-100477 (2006.4.13).
상기 일본특허공개 제2006-100477호는 알루미늄 호일에 탄소를 코팅하고 CnHm 가스를 주입한 상태에서 열처리를 수행하면, 알루미늄 표면에 휘스커가 발생되어 종래의 바인더 대신에 탄소원자를 고정시키는 기술이다. 상기 기술은 종래의 바인더를 사용함에 따른 문제점을 해결할 수 있으나, 공정을 위해 CnHm 등의 가스가 필요하고, 공정시간이 7시간 정도로써 오래 걸리며, 상기 휘스커에 의해 고정되는 탄소층이 여러 층이 존재하게 되어 콘택저항이 큰 문제점이 생길 수 있다.Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2006-100477 is a technique of fixing carbon atoms in place of a conventional binder because whiskers are generated on an aluminum surface when heat treatment is performed while coating carbon on aluminum foil and injecting C n H m gas. . The technique can solve the problems caused by using a conventional binder, but for the process, such as C n H m Gas is required, the process takes a long time as about 7 hours, and the carbon layer fixed by the whisker is present several layers may cause a large contact resistance problem.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor electrode manufacturing method using a process reaction that can overcome the above-mentioned conventional problems.
본 발명의 다른 목적은 공정시간을 짧게 할 수 있는 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor electrode manufacturing method using a process reaction that can shorten the process time.
본 발명의 또 다른 목적은 알루미늄과 실리콘 입자의 공정반응을 이용하여 활성탄소를 부착 또는 고정시키는 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극제조방법을 제공하는 데 있다. Still another object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor electrode manufacturing method using a process reaction of attaching or fixing activated carbon using a process reaction of aluminum and silicon particles.
본 발명의 또 다른 목적은 저온(600℃ 이하)에서 알루미늄-탄소 복합 전극을 제조할 수 있는 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극제조방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor electrode manufacturing method using a process reaction capable of manufacturing an aluminum-carbon composite electrode at low temperature (below 600 ° C.).
본 발명의 또 다른 목적은, 대형화, 양산화, 및 경제성 측면에서 우수한 공정반응을 이용한 전기이중층 커패시터 전극제조방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for producing an electric double layer capacitor electrode using a process reaction excellent in size, mass production, and economics.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위해 본 발명에 따른 전기이중층 커패시터 전극제조방법은, 알루미늄 호일(foil)을 준비하는 단계와; 상기 알루미늄 호일 표면에 실리콘(Si) 입자들을 도포하는 단계와; 상기 실리콘 입자가 도포된 알루미늄 호일 표면에 활성탄소(activated carbon) 입자들을 도포하는 단계와; 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일에 대한 열처리를 통한 공정반응을 수행하여, 상기 활성탄소입자들을 상기 알루미늄 호일 표면에 부착시켜 알루미늄-탄소 복합체 전극을 형성하는 단계를 구비한다.In order to achieve some of the above technical problems, an electric double layer capacitor electrode manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: preparing an aluminum foil; Applying silicon (Si) particles to the surface of the aluminum foil; Applying activated carbon particles to a surface of the aluminum foil to which the silicon particles are applied; Performing a process reaction through heat treatment on the aluminum foil to which the silicon particles and the activated carbon particles are applied, and attaching the activated carbon particles to the surface of the aluminum foil to form an aluminum-carbon composite electrode.
상기 알루미늄 호일은 징케이트 처리된 알루미늄 호일일 수 있다.The aluminum foil may be zinc cast aluminum foil.
상기 알루미늄 호일 전면에 실리콘(Si) 입자들을 도포하는 단계에서, 상기 실리콘 입자들의 도포는, 상기 실리콘 입자들을 솔벤트에 분산시켜 잉크젯(ink-jet)방식으로 도포할 수 있다.In the step of applying the silicon (Si) particles to the entire surface of the aluminum foil, the application of the silicon particles, the silicon particles may be dispersed in a solvent and applied in an ink-jet (ink-jet) method.
상기 알루미늄 호일 전면에 실리콘(Si) 입자들을 도포하는 단계에서, 상기 실리콘 입자들의 도포는, 상기 실리콘 입자들을 플럭스(flux) 에 분산시켜 잉크 젯(ink-jet)방식으로 도포할 수 있다.In the step of applying silicon (Si) particles on the entire surface of the aluminum foil, the application of the silicon particles, the silicon particles may be dispersed in a flux (flux) can be applied in an ink jet (ink-jet) method.
상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일에 대한 열처리는 RTA( Rapid Thermal Annealing) 장치를 이용하여 수행될 수 있다.Heat treatment of the aluminum foil coated with the silicon particles and the activated carbon particles may be performed using a Rapid Thermal Annealing (RTA) apparatus.
상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일에 대한 열처리는 580 내지 600℃ 의 온도에서 수행될 수 있다.The heat treatment for the aluminum foil coated with the silicon particles and the activated carbon particles may be performed at a temperature of 580 to 600 ℃.
상기 활성탄소입자들을 알루미늄 호일 표면에 부탁시키는 것은 상기 알루미늄 호일 양쪽 표면 모두에 대해 수행될 수 있다.Placing the activated carbon particles on the surface of the aluminum foil may be performed on both surfaces of the aluminum foil.
상기 징케이트 처리는, 상기 알루미늄 호일 표면의 자연산화막을 제거하는 단계와; 상기 자연산화막이 제거된 알루미늄 호일을, 징케이트 용액에 침지하여, 아연이 상기 알루미늄 호일 표면에 석출되도록 하는 제1징케이트 처리단계를 구비할 수 있다.The gating process may include removing a natural oxide film on the surface of the aluminum foil; The aluminum foil, from which the natural oxide film is removed, may be immersed in a zinc casting solution, so that zinc may be deposited on the surface of the aluminum foil.
상기 제1징케이트 처리 단계 이후에, 상기 제1징케이트 처리된 알루미늄 호일을 산세 처리하는 단계와; 상기 석출된 아연을 산화 용해시키는 단계와; 상기 제1징케이트 처리단계와 동일한 조건에서 제2징케이트 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the first gating step, pickling the first gating aluminum foil; Oxidizing and dissolving the precipitated zinc; The method may further include performing a second gating process under the same conditions as the first gating process.
그리고 징케이트 용액은 산화아연(ZnO)을 수산화나트륨(NaOH)용액에 용해한 물질일 수 있다.The zincate solution may be a substance obtained by dissolving zinc oxide (ZnO) in a sodium hydroxide (NaOH) solution.
또 본 발명에 따른 전기이중층 커패시터 전극제조방법은, 알루미늄 호일과 실리콘 입자들의 공정 반응을 통해 활성탄소입자들을 상기 알루미늄 호일에 부착시켜 알루미늄-탄소 복합체 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing an electric double layer capacitor electrode according to the present invention is characterized in that the aluminum-carbon composite electrode is formed by attaching activated carbon particles to the aluminum foil through a process reaction of aluminum foil and silicon particles.
본 발명에 따르면, 알루미늄과 실리콘 입자의 공정 반응을 통해 알루미늄-탄소 복합 전극을 형성함에 따라, 공정이 간단하고, 공정시간이 짧은 장점이 있다. 또한 대형화, 양산화, 및 경제성 측면에서 우수한 전기이중층 커패시터 전극의 제조가 가능하다.According to the present invention, by forming an aluminum-carbon composite electrode through a process reaction of aluminum and silicon particles, there is an advantage that the process is simple, the process time is short. In addition, it is possible to manufacture an electric double layer capacitor electrode excellent in size, mass production, and economics.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 첨부 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기이중층 커패시터 전극 제조를 위한 공정순서도이다.1 is a process flowchart for manufacturing an electric double layer capacitor electrode according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전기이중층 커패시터 전극 제조를 위해 집전체로 사용할 수 있는 알루미늄 호일을 준비한다(S12). 여기서 알루미늄 호일은, 알루미늄 시트를 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 호일은 시트보다 얇은 판 또는 막을 의미하나, 상기 시드층으로 형성가능하고 일정두께를 가지는 알루미늄 박판이면, 알루미늄 호일이든 알루미늄 시트이든 불문하고 사용될 수 있다. 본 발명에서는 용어의 통일을 위해 알루미늄 시트 및 알루미늄 호일을, 알루미늄 호일로 통칭하기로 한다.As shown in Figure 1, to prepare an aluminum foil that can be used as a current collector for manufacturing the electrical double layer capacitor electrode (S12). Aluminum foil is to be interpreted here as meaning including an aluminum sheet. Foil means a plate or film thinner than a sheet, but may be used as an aluminum foil or an aluminum sheet as long as it is formed of the seed layer and has a predetermined thickness. In the present invention, the aluminum sheet and the aluminum foil will be collectively referred to as aluminum foil for the purpose of unification of the term.
상기 알루미늄 호일은 알루미늄의 자연산화막 제거 및 재산화 방지를 위하여 징케이트(zincate) 처리가 수행된 알루미늄 호일이 바람직하다.The aluminum foil is preferably an aluminum foil subjected to a zincate treatment to remove the natural oxide film and prevent reoxidation of aluminum.
상기 징케이트 처리는 다음과 같은 공정에 의해 수행된다.The gating process is performed by the following process.
상기 징케이트 처리를 위한 아연(Zn) 치환반응은 순수 알루미늄 표면에서는 쉽게 일어나지만, 일반적으로 알루미늄 표면에 존재하는 자연산화막(Al2O3)이 존재하기 때문에 아연치환석출반응이 잘 일어나지 않는다. 따라서 알루미늄 산화막을 제거하는 공정이 선행되어야 한다. 상기 알루미늄의 자연산화막을 제거하기 위하여 알루미늄 표면을 알칼리 용액과 산성용액에서 교대로 수세하는 전처리 공정이 수행된다. 여기서 상기 자연산화막을 제거하기 전에 상기 알루미늄의 표면의 유분이나 기타 불순물을 제거하기 위한 탈지 공정 등이 수행될 수 있다.The zinc (Zn) substitution reaction for the zincate treatment occurs easily on the pure aluminum surface, but the zinc substitution precipitation reaction does not occur because the natural oxide film (Al 2 O 3 ) generally exists on the aluminum surface. Therefore, the process of removing the aluminum oxide film must be preceded. In order to remove the natural oxide film of the aluminum, a pretreatment step of washing the aluminum surface alternately in an alkaline solution and an acidic solution is performed. Here, before removing the natural oxide layer, a degreasing process for removing oil or other impurities on the surface of the aluminum may be performed.
다음으로 산화막이 제거된 알루미늄을 산화아연(ZnO)을 수산화나트륨(NaOH) 용액에 용해한 징케이트 용액에 침지하여, 알루미늄과의 치환반응을 통하여 아연(Zn)을 알루미늄의 표면에 석출시킨다. 이 과정을 제1징케이트 처리라고 한다.Next, aluminum from which the oxide film is removed is immersed in a zincate solution in which zinc oxide (ZnO) is dissolved in a sodium hydroxide (NaOH) solution, and zinc (Zn) is deposited on the surface of aluminum through a substitution reaction with aluminum. This process is called a first gating process.
상기 알루미늄 치환반응식은 식 1과 같다.The aluminum substitution reaction formula is shown in Equation 1.
[식1][Equation 1]
3Zn2+ + 2Al = 3Zn + 2Al3+ 3Zn 2+ + 2Al = 3Zn + 2Al 3+
상기 제1징케이트 처리를 통해 석출된 아연(Zn)은 입도가 크고 균일하지 않은 경우가 대부분이므로, 약산 등으로 표면처리하는 산세처리과정을 통해, 상기 석출된 아연(Zn)을 산화용해 시킨 후 다시 징케이트 처리를 한다. 즉 산화아연(ZnO) 을 수산화나트륨(NaOH) 용액에 용해한 징케이트 용액에 침지하여 아연(Zn)을 석출시키는 제2차 징케이트 처리를 수행한다. 상기 제2차 징케이트 처리에 의해 알루미늄 표면에는 입도가 작은 아연(Zn)이 균일하게 석출되게 된다. 물론 여기서 제1차 징케이트 처리에 의해 입도가 작은 아연(Zn)이 균일하게 석출되는 경우(만족할 만한 징케이트 처리가 된 경우)에는 제2차 징케이트 처리가 수행될 필요가 없을 것이다. 상술한 징케이트 처리를 위해 상업용 징케이트 처리제인 알룸실(Alumseal W 2000, Atotech사 제공)이 이용될 수도 있다.Since zinc (Zn) precipitated through the first gating process is large in size and not uniform, most of the zinc (Zn) is oxidized and dissolved in the precipitated zinc (Zn) through a pickling process for surface treatment with a weak acid. The gating is done again. That is, a second zinc gating treatment is performed in which zinc oxide (ZnO) is immersed in a zincate solution dissolved in a sodium hydroxide (NaOH) solution to precipitate zinc (Zn). By the second zinc gating treatment, zinc (Zn) having a small particle size is uniformly deposited on the aluminum surface. Of course, in the case where zinc (Zn) having a small particle size is uniformly deposited by the first gating process (when satisfactory gating is performed), the second gating process may not need to be performed. Alumsil (commercial Alumseal W 2000, provided by Atotech), which is a commercial ginkgo treatment agent, may also be used for the above-described gating treatment.
다음으로 상기 징케이트 처리된 알루미늄 호일 표면에 실리콘(Si) 입자를 도포한다(S14). 여기서 상기 실리콘 입자의 평균크기는 대략 5 μm 정도일 수 있다.Next, the silicon (Si) particles are applied to the surface of the queried aluminum foil (S14). Here, the average size of the silicon particles may be about 5 μm.
상기 실리콘 입자들의 도포는, 상기 실리콘 입자들을 솔벤트에 분산시켜 잉크젯(ink-jet)방식으로 도포하는 방법이 이용될 수 있다. 또는, 상기 실리콘 입자들의 도포는, 상기 실리콘 입자들을 플럭스에 분산시켜 잉크젯방식으로 도포하는 방법이 이용될 수 있다. 이외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다양한 방법에 의해 상기 실리콘 입자들의 도포가 수행될 수 있다.In the application of the silicon particles, a method of dispersing the silicon particles in a solvent and applying in an ink-jet method may be used. Alternatively, the silicon particles may be coated with an inkjet method by dispersing the silicon particles in a flux. In addition, the application of the silicon particles may be performed by various methods well known to those skilled in the art.
경우에 따라, 상기 실리콘 입자를 도포하지 않고, 증착 등의 공정을 이용하여 상기 알루미늄 호일 표면에 실리콘 층을 형성할 수도 있다.In some cases, the silicon layer may be formed on the surface of the aluminum foil using a process such as deposition without applying the silicon particles.
다음으로, 상기 실리콘 입자가 도포된 알루미늄 호일 표면에 활성탄소(activated carbon) 입자들을 도포한다(S16). 상기 활성탄소입자들의 도포는 상기 실리콘 입자들의 도포 방식과 동일하게 수행되거나, 본 발명이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.Next, activated carbon particles are coated on the surface of the aluminum foil to which the silicon particles are applied (S16). The coating of the activated carbon particles may be performed in the same manner as the coating method of the silicon particles, or may be performed by various methods well known to those skilled in the art.
이후에는 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일에 대한 열처리를 통한 공정 반응을 수행하여, 상기 활성탄소입자들을 상기 알루미늄 호일 표면에 부착시키게 된다(S18). 이는 도 2 및 도 3을 통해 자세히 설명한다.Thereafter, a process reaction is performed through heat treatment on the aluminum foil to which the silicon particles and the activated carbon particles are applied, thereby attaching the activated carbon particles to the surface of the aluminum foil (S18). This will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
상기 공정 반응에 의해 알루미늄과 탄소 복합체 구조의 커패시터 전극이 형성되게 된다(S20).The process reaction is to form a capacitor electrode of the aluminum and carbon composite structure (S20).
이하 도 2 및 도 3을 통해 공정반응이 수행되는 단계(S18)의 열처리 및 공정반응을 자세히 설명한다.Hereinafter, the heat treatment and the process reaction of the step (S18) in which the process reaction is performed through FIGS. 2 and 3 will be described in detail.
도 2는 알루미늄과 실리콘의 조성비 및 온도에 따른 상태도를 나타낸 것이다. 도 2에서 상태도의 가로축은 알루미늄과 실리콘의 조성비를 나타내고, 세로축은 온도를 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄이 100%일 경우에는 660℃ 정도에 용융되어 고체가 액체로 변화하게 되고, 실리콘이 100%일 경우에는 1414℃ 정도에서 용융되어 고체가 액체로 변화하게 된다. 그러나 알루미늄과 실리콘 고용체의 조성을 특정값으로 조절하면, 냉각시, 낮은 온도에서 알루미늄 및 실리콘 고용체가 정출되어 나오는 공정 반응이 일어난다.Figure 2 shows a state diagram according to the composition ratio and temperature of aluminum and silicon. In Figure 2, the horizontal axis of the state diagram represents the composition ratio of aluminum and silicon, and the vertical axis represents the temperature. As shown in FIG. 2, when aluminum is 100%, the solid is melted at about 660 ° C., and the solid is changed into a liquid. When silicon is 100%, the solid is melted at about 1414 ° C., and the solid is changed to liquid. However, if the composition of the aluminum and silicon solid solution is adjusted to a specific value, during cooling, a process reaction occurs in which aluminum and silicon solid solution are crystallized at a low temperature.
상술한 바와 같은 공정 반응을 통해 상기 알루미늄 호일에 활성탄소를 부착할 수 있다. 즉 실리콘 입자가 도포된 알루미늄 호일 표면에서 상술한 바와 같은 공정반응이 일어나면, 용융된 실리콘과 활성탄소의 반응으로"SiC"의 안정되며 결합력이 높은 결합구조를 가지게 된다. 즉 알루미늄(Al)-실리콘(Si)-탄소(C) 복합체 전극구조가 형성된다. 여기서 상기 알루미늄 호일에 징케이트 처리에 의해 형성된 아연(Zn)층은 얇은 층으로써 공정반응에 거의 영향을 미치지 않는다.Activated carbon may be attached to the aluminum foil through the process reaction as described above. That is, when the above-described process reaction occurs on the surface of the aluminum foil coated with silicon particles, the molten silicon reacts with activated carbon to have a stable and high bonding structure of "SiC". That is, an aluminum (Al) -silicon (Si) -carbon (C) composite electrode structure is formed. In this case, the zinc (Zn) layer formed by the gating process on the aluminum foil is a thin layer and hardly affects the process reaction.
도 3은 도 2의 공정반응을 위한 열처리 장치(100)의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a
도 3에 도시된 바와 같이, RTA (Rapid Thermal Annealing) 장치를 이용하여 스캔방식으로 열처리를 수행한다.As shown in FIG. 3, heat treatment is performed by a scan method using a rapid thermal annealing (RTA) device.
우선 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일(110)을 컨베이어 벨트(150) 상에 놓은 상태에서, 포커싱 히팅 램프(focusing heating lamp)(120)를 통해 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일(110) 표면의 일정라인(130)에 열을 가하는 라인 히팅(line heating) 방식으로 열처리를 수행한다. 이때 상기 컨베이어 벨트(150)는 일정속도로 일정방향(예를 들면 좌우방향)으로 움직이게 된다. 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일(110)의 하부에는 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포된 알루미늄 호일(110)에 열을 가하기 위한 할로겐 램프(halogen lamp)가 구비된다.First, with the
상술한 바와 같은 열처리는 순간적으로 일정온도(예를 들면, 580 내지 600℃)가 유지되도록 하여 짧은 시간 동안 수행된다.The heat treatment as described above is performed for a short time to maintain a constant temperature (for example, 580 to 600 ℃).
상술한 실시예에서는 알루미늄 호일(110)의 일측 표면에만 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자가 도포되는 것으로 설명하였으나, 알루미늄 호일의 양 표면 모두에 대하여 상기 실리콘 입자 및 활성탄소 입자를 도포하고 열처리를 수행하여, 알루미늄 호일 양쪽 표면 모두에 알루미늄(Al)-실리콘(Si)-탄소(C) 복합체 전극구조를 형성할 수도 있다.In the above-described embodiment, the silicon particles and the activated carbon particles are applied to only one surface of the
상술한 바와 같은 공정을 통해 전기 이중층 커패시터 전극을 제조하게 되면, 공정이 간단하고, 짧은 공정시간을 가짐으로 인하여 대형화, 양산화, 경제성 측면에서 우수한 효과가 있다.When the electrical double layer capacitor electrode is manufactured through the process as described above, the process is simple and has an excellent effect in terms of size, mass production, and economics due to a short process time.
상기 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.The description of the above embodiment is only given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, it should not be construed as limiting the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기이중층 커패시터 전극 제조를 위한 공정순서도이고,1 is a process flowchart for manufacturing an electric double layer capacitor electrode according to an embodiment of the present invention,
도 2는 알루미늄과 실리콘의 조성 및 온도에 따른 상태도를 나타낸 것이고,Figure 2 shows a state diagram according to the composition and temperature of aluminum and silicon,
도 3은 도 2의 공정반응을 위한 열처리 장치의 개략도이고,3 is a schematic view of a heat treatment apparatus for the process reaction of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110: 알루미늄 호일 120: 히팅램프110: aluminum foil 120: heating lamp
140: 할로겐 램프 150: 컨베이어 벨트140: halogen lamp 150: conveyor belt
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080041160A KR100971008B1 (en) | 2008-05-02 | 2008-05-02 | Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080041160A KR100971008B1 (en) | 2008-05-02 | 2008-05-02 | Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090115348A KR20090115348A (en) | 2009-11-05 |
| KR100971008B1 true KR100971008B1 (en) | 2010-07-20 |
Family
ID=41556492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080041160A KR100971008B1 (en) | 2008-05-02 | 2008-05-02 | Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100971008B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR910021301A (en) * | 1990-02-20 | 1991-12-20 | 제임스 제이.플린 | Thermoforming Composite Sheet |
| JP2002043192A (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Awi Mach:Kk | Manufacturing method of sheet-like electrode |
| KR20030085252A (en) * | 2002-04-29 | 2003-11-05 | 광주과학기술원 | Fabrication method of cathod film for thin-film battery through rapid thermal annealing method |
| JP2007254866A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Dowa Holdings Co Ltd | Plating pretreatment method for aluminum or aluminum alloy raw material |
-
2008
- 2008-05-02 KR KR1020080041160A patent/KR100971008B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR910021301A (en) * | 1990-02-20 | 1991-12-20 | 제임스 제이.플린 | Thermoforming Composite Sheet |
| JP2002043192A (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Awi Mach:Kk | Manufacturing method of sheet-like electrode |
| KR20030085252A (en) * | 2002-04-29 | 2003-11-05 | 광주과학기술원 | Fabrication method of cathod film for thin-film battery through rapid thermal annealing method |
| JP2007254866A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Dowa Holdings Co Ltd | Plating pretreatment method for aluminum or aluminum alloy raw material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090115348A (en) | 2009-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9118087B2 (en) | Electrode for lithium secondary battery | |
| KR101594661B1 (en) | Coating liquid, conductive coating film, electrode plate for electricity storage device, and electricity storage device | |
| JP6058609B2 (en) | Improved battery and assembly method | |
| KR101915483B1 (en) | Aluminum plate | |
| EP2043116A1 (en) | Method for pretreating electrochemical capacitor negative electrode, method for manufacturing the electrochemical capacitor negative electrode, and method for manufacturing electrochemical capacitor using the method for manufacturing the electrochemical capacitor negative electrode | |
| KR102112746B1 (en) | Electrode material and energy storage device | |
| JP2010103051A (en) | Composite electrode for power storage device, its manufacturing method, and power storage device | |
| JP2007087789A (en) | Negative electrode for lithium ion secondary battery and its manufacturing method | |
| JP5524877B2 (en) | Aluminum alloy plate and manufacturing method thereof | |
| US20230231099A1 (en) | Method for manufacturing an assembly comprising a separator and porous electrode, an assembly comprising a separator and porous electrode, and microbattery containing such an assembly | |
| KR20090074253A (en) | Mesophorous electrodes for electrochemical cells | |
| CN105340115A (en) | Method and apparatus for energy storage | |
| CN115803903A (en) | Method for manufacturing assembly composed of separator and porous electrode, and electrochemical device comprising same | |
| KR100971008B1 (en) | Method for fabricating electric double layer capacitor electrode using eutectic reaction | |
| JP2007172963A (en) | Negative electrode for lithium-ion secondary battery, and its manufacturing method | |
| KR102643400B1 (en) | Rolled copper foil for lithium ion battery current collector and lithium ion battery | |
| JP2007095772A (en) | Electric double-layer capacitor | |
| KR102176482B1 (en) | Manufacturing method of three dimensional current collector for lithium secondary battery of cathode and cathode using the same | |
| CN113594410A (en) | Cathode structure, preparation method thereof and solid-state battery | |
| JP2009205903A (en) | Negative electrode for lithium ion secondary battery | |
| JP2017073423A (en) | Conductive substance-coated aluminum material and method for manufacturing the same | |
| KR100949177B1 (en) | Method for fabricating pseudo-capacitor electrode using copper-oxide nanobelt | |
| JP2016219285A (en) | Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same | |
| TWI686003B (en) | Rolled copper foil for lithium ion battery collector and lithium ion battery | |
| JP2019175802A (en) | Rolled copper foil for lithium ion battery current collector and lithium ion battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130530 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140617 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |