KR101056512B1 - 리튬이온 캐퍼시터 및 이를 위한 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 밀도가 높아 결국 소형화가 가능하며 내열성을 높아 리플로우가 가능한 리튬이온 캐퍼시터와 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이며, 본 발명의 구체적인 해결수단은 양극 집전체와 음극 집전체에 의하여 내부에 수용공간이 형성되고, 수용공간내에 전해액과 음극 및 양극이 설치된 리튬이온 캐퍼시터에 있어서: 상기 전해액은 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 전기이중층 용량을 발현하는 용질이 용매에 용해되어 이루어는 것이다.
리튬이온 캐퍼시터, 하이브리드 캐퍼시터, EDLC, 음극, 양극

Description

리튬이온 캐퍼시터 및 이를 위한 제조방법{lithium ionized capacitor and making methode therefor}
본 발명은 리튬이온 배터리와 전기이중층 캐퍼시터(EDLC)의 장점이 조합된 리튬이온 캐퍼시터와 리튬이온 캐퍼시터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 각종 전자기기가 첨단화되어 감에 따라서 전자기기는 다양한 제어가 가능한 마이크로컴퓨터와 IC가 설치되며 소형화, 디지탈화, 다기능화 및 고지능화가 급속히 진행되고 있는 실정이다. 이들 기기들에 설치되는 IC 메모리나 시계회로 등은 정전시의 백업용 전원은 코인형태로 프린트 기판등에 직접 실장하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 특히 휴대전자기기들은 주전원을 1차나 2차전지를 채용하는 것이 일반화 되어있고 장착된 전지의 전기를 모두 사용할 경우 전지를 교환하거나 충전하기 위해 전지를 기기에서 탈착해야한다. 이때 이들 기기 내부에 저장된 정보들은 대부분 플래시메모리 등의 저장장치에 저장되지만 시간에 대한 정보는 단순저장으로는 해결할 수 없고 시간정보를 제어하는 RTC(Real Time Clock) IC와 이 IC를 구동시키도록 전원을 공급하여 IC가 시간정보를 유지할 수 있도록 백업(back up)용 전원을 사용하여 주전원이 없는 상태에서 IC를 구동시켜 시간 정보를 유지시 켜주어야 한다.
이때 사용되는 백업용 전원을 1차전지, 2차전지 및 EDLC 등을 사용하며 기기의 사이즈와 백업조건에 따라 다양하게 선택된다.
최근 전자기기가 소형화 되고 환경규제가 중요하게 다루어짐에 따라서 1차 전지와 중금속이 포함된 2차 전지의 적용이 급속하게 줄어드는 반면 친환경적인 EDLC가 전자기기 백업용 전원으로 각광을 받고 있는 추세이며, EDLC는 자동표면실장(SMD) 시에 200℃ 이상의 고온 분위기의 로 안을 통과시키는 리플로우가 가능하기 때문에 다른 어떠한 에너지 저장수단보다도 백업용 전원으로 각광을 받고 있다.
그러나 EDLC는 리튬이차전지에 비하여 전압과 에너지밀도가 낮은 단점을 갖기 때문에 음극이 리튬이온전지의 음극 성질이 발현되고, 양극은 EDLC의 양극의 성질이 발현됨으로써 EDLC의 물리적 성격과 리튬이온전지의 고 에너지밀도를 갖도록 하는 리튬이온 캐퍼시터, 소위 하이브리드 캐퍼시터가 연구되었으나, 현재 까지 백업용 전원으로 사용할 수 있는 소형화되고, 에너지 밀도가 높으며 SMD 시에 리플로우가 가능한 리튬이온 캐퍼시터가 개발되지 않은 상태이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 에너지 밀도가 높아 결국 소형화가 가능하며 내열성을 높아 리플로우가 가능한 리튬이온 캐퍼시터와 이를 제조하기 위한 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 양극 집전체와 음극 집전체에 의하여 내부에 수용공간이 형성되고, 수용공간내에 전해액과 음극 및 양극이 설치된 리튬이온 캐퍼시터에 있어서: 상기 전해액은 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 전기이중층 용량을 발현하는 용질이 용매에 용해되어 이루어는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 해결수단은 원판 바닥면과 바닥면으로부터 상향 절곡된 측벽으로 이루어져 상부에 개구부가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성되는 양극 집전체인 하부 캡; 상기 하부 캡의 개구부를 덮는 상면과 상기 상면으로 부터 절곡되어 상기 하부 캡의 측벽 내측에 대향하는 측벽으로 이루어지며 음극 집전체인 상부 캡; 상기 상부 캡과 상기 하부 캡의 측벽이 대향하는 공간을 밀봉하는 가스 캣; 상기 상부 캡의 내측면에 접착되는 알루미늄 클레이드; 상기 알루미늄 클레이드와 상기 하부 캡 사이에 설치되는 세퍼레이터; 상기 알루미늄 클레이드와 상기 세퍼레이터 사이에 설치되는 음극; 상기 세퍼레이터와 상기 하부 캡의 바닥면 사이 에 설치되는 양극; 상기 상부 캡과 상기 하부 캡이 형성하는 내부 공간에 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 전기이중층 용량을 발현하도록 하는 용질이 용매에 용해되어 주입된 전해액을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 해결수단은 내측에 알루미늄 클레이드가 융착된 양극 집전체와, 음극 집전체를 준비하는 단계; 양극 집전체 내부에 도전 접착재로 양극을 접착시키고, 양극에 세퍼레이터와 음극을 설치하는 단계; 음극의 일면에 상기 알루미늄 클레이드가 접촉되도록 설치하는 단계; 상기 양극 집전체와 음극 집전체가 형성하는 공간에 상기 음극에서 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 상기 양극에서 전기이중층 용량을 발현하도록 하는 용질이 용매에 용해된 전해액을 주입하는 단계; 상기 음극집전체와 상기 양극집전체를 가스켓으로 밀봉하는 단계; 상기 밀봉하는 단계에서 밀봉체를 상기 알루미늄 클레이드와 상기 양극이 융착되도록 가열하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명의 리튬이온 캐퍼시터는 음극에서 리튬이온이 흡장, 배출되고 양극에서 전기이중층 성능이 발현됨으로써 전기에너지 밀도가 높고, 방전 전압이 높아 전자기기의 백업용 전원으로 효과적으로 사용될 수 있으며, 내열성이 강하여 SMD를 위한 리플로우가 가능하도록 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 구성예의 단면도이다.
도 1에 도시된 리튬이온 캐퍼시터는 원판 바닥면과 바닥면으로부터 상향 절곡된 측벽으로 이루어져 상부에 개구부가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성되는 양극 집전체인 하부캡(13)과 하부 캡(13)의 상부 개구부를 덮는 상면과 상면으로 부터 절곡되어 하부 캡(13)의 측벽 내측에 대향하는 측벽으로 이루어지며 음극 집전체인 상부 캡(7)과, 상부 캡(7)과 하부 캡(13)의 측벽이 대향하는 공간을 밀봉하는 가스 캣(11)과 상부 캡(7)의 내측면에 접착되는 알루미늄 클레이드(1)와 알루미늄 클레이드(1)와 하부 캡(13) 사이에 설치되는 세퍼레이터(9)와, 알루미늄 클레이드(1)와 세퍼레이터(9) 사이에 설치되는 리튬 메탈(3)과, 세퍼레이터(9)와 하부 캡(13)의 바닥면 사이에 설치되는 활성탄(13)과, 상부 캡(7)과 하부 캡(13)이 형성하는 내부 공간에 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 전해질과 전기이중층 용량을 발현하는 전해질을 함께 고내열의 용매에 용해한 전해액으로 이루어진다.
도 1에 도시된 실시예는 상부 캡(7)과 하부 캡(13)과 이들을 밀봉시키는 가스 캣으로 이루어지는 코인 형상의 리튬이온 캐퍼시터로 이루어져 있으나, 본 발명은 이러한 코인 형상에 국한되지 않고 다양한 형태로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명에서 양극(15)은 비표면적이 200~3000㎡/g의 활성탄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 음극(3)은 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 리튬금속합금, LixMnyOz, LixTiyOz, LixCoyOz 의 리튬이 함유된 산화물 또는 리튬이온이 흡장된 그라파이트, 하드카본, 소프트카본과 같은 탄소류로 이루어지는 것이 바람직하며, 음극집전 체(7)는 스테인레스로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 음극은 전해액 내에서 60℃로 가열될 때 전해액과 반응하여 리튬이온을 방출하면서 알루미늄 클레이드(1)와 결합되어 융착이 이루어져 260℃ 내열성을 갖기 때문에 SMD의 리플로우 공정이 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에서 상부 캡(7)과 상부 캡의 내부에 접착 또는 융착되는 알루미늄 클레이드는 정전용량(capacitance)을 결정하며 상부 캡(7)에 대한 알루미늄 클레이드의 부피비가 20~80%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 전기이중층의 용량을 발현하는 양극은 목분계(hard wood), 야자수계, 코코넛계, 석유피치계, 페놀계(합성수지)를 탄화하여 비표면적이 300~3000㎡/g 가되는 활성탄 중 적어도 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 전해액에 사용되는 용질은 양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질과 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할 수 있는 용질이 혼합되고, 이들 각각의 용질의 전체 전해액 용질의 20~80%wt로 이루어지며,
양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질은 테트라에틸암모늄헥사플루오르포스페이트 (Tetraethylammoniumhexafluorophosphate, (C2H5)44NPF6)), 테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트(TetraethylammoniumTetrafluoroborate, (C2H5)44NPF4)), 테트라에틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드(Tetraethylammoniumbis(tr ifluoromethanesulfonyl)imide,(C2H5)44N－N(CF3SO2)2, Et4NTFSI, TEATFSI), 트리에틸메틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드(Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (C2H5)3CH3N-N(SO2CF3)2, Et3MeNTFSI, TEMATFSI),트리에틸 메틸암모늄비스(트리플루오르메탄술포닐)이미드(Triethylmethylammoniumbis (trifluoromethanesulfonyl) imide, (CH4(C2H5)3N－N(CF3SO2)2), 스피로-(1, 1＇)－비피로리지니움테트라플루오르보레이트(SPB－BF4) 중 적어도 하나 또는 2개 이상이 선택적으로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질은 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium tetrafluoro - borate(EMIBF4), 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium bis ( trifluoromethylsulfonyl ) imide ( EMITFSI ) 1 - butylpyridinium tetrafluoroborage(BPBF4), 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium hexafluorophosphate(EMIPF6), 1 - buthylpyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(BPTFSI) 중 하나 또는 두 개 이상이 선택적으로 혼합되는 이온성 액체가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 음극에서 리튬이 리튬이온을 흡장방출할수 있는 용질로는 과염소산리튬(Lithium perchlorate, LiClO4) , 6불화인산리튬(Lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 4불화붕산리튬(Lithium tetrafluoroborate, LiBF4), 3플루오르메틸설폰산리튬(Lithium trifluoromethanesulfonate, LiCF3SO3, LiTFS), 비스트리플루오르메틸술포닐이미드리튬(Lithium bis(trifluoro methanesulfonyl)imide, LiN(CF3SO2)2, LiTFSI), 비스펜타플루오르에탄술포닐이미드리튬(Lithium bis(pentafluoroethanesulfony)imide, LiN(SO2C2F5)2, LiBETI) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 혼합되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 전해질을 형성하는 용매는 PropyleneCarbonate(PC), EthyleneCarbonate (EC), ButyleneCarbonate (BC), VinyleneCarbonate (VC), VinylEthyleneCarbonate (VEC), DimethylCarbonate (DMC), DiethylCarbonate (DEC), EthylMethylCarbonate (EMC), γ - Butyrolactone (GBL), γ - Valerolactone (GVL), N - Methyl-2-Pyrrolidone (NMP), N,N - Dimethyl Formamide (DMF), 1,3 - Dimethyl - 2 - Imidazolidinone (DMI), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC), Sulfolane (SL), Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Acetonitorile (AN), Propionitorile (PN), Tetrahydrofuran (THF) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 솔(sol) 상태에 전해액을 사용할 수 있으나, 솔상태의 전해액에 을 제조한 후 흄실리카(SiO2)를 전체 중량비 0~10% 를 첨가하여 겔(gel)화시켜 요변성을 갖도록 하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 세퍼레이터는 리플로우가 가능한 200℃ 이상의 내열성을 갖는 재질인 유리섬유, PPS, PEEK 부직포 중 하나 또는 이들 중 2개 이상을 선택하 여 적층하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 가스켓은 200℃ 이상의 고온에서 견딜 수 있는 PPS, PEEK로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 양극의 활성탄을 슬러리로 만드는 바이더로는 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스, 불화 고무 중 적어도 하나 이상이 선택되어 혼합 사용되는 것이 바람직하다.
실시예 1)
양극(15)은 비표면적인 2000~3000 m2/g인 활성탄 85 wt%, 도전재 10 wt%, 바인더 5 wt%로 구성하였다. 양극(15)의 도전재로서는 Super p(상품명 M.M.M) (제조사 CARBON)를 사용하였고, 바인더로는 폴리 테트라 플루오르 에틸레(PTFE)를 사용하여 시트 상태로 제조하였다. 그리고 시트 상태의 양극을 2.7mm, 두께 0.8mm로 커팅한 후 하부 캔(13) 바다면에 도전성 접착재를 도포하여 커팅된 부착한 후 고온의 로안에서 건조 하였다.
이와 같이 양극(15)을 하부 캔(13)에 설치하고, 세퍼레이터(9)와 리튬의 음극(3)을 적층 조립하고, 상부 캡(7)에 대한 부피비가 약 50%인 알루미늄 클레이드(1)의 적층체를 도 1과 같이 조립한 후 이슬점이 -45℃인 드라이룸 안에서 6불산인산이미다졸리윰(EMIPF6)에 6불화인산리튬(LiPF6)을 1mol 용해 시킨 전해액을 충진시킨 후 가스 캣으로 밀봉시켜 60℃로 가열하여 알루미늄 클레이드(1)와 음극(3) 이 융착되도록 하여 도 1에 도시된 형태의 코인형 리튬이온 커패시터를 제작하였다. 이 코인형 리튬이온 커패시터는 직경 4.8mm, 높이 1.4 mm였으며. 이러한 리튬이온커패시터를 100개 제작하여 도 2와 같은 조건으로 리플로우 납땜을 실시하였다.
실시예 2)
상기 실시예1과 비교하여 음극에 대해 비표면적인 2000~3000 m2/g인 활성탄 42 wt%, 그라파이트 43 wt%, 도전제 10 wt%, 바인더 5 wt%의 시트 전극에 리튬을 도핑시킨것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 코인형 리튬이온커패시터를 100개 제작하였다. 이러한 리튬이온커패시터를 100개 제작하여 도 2와 같은 조건으로 리플로우 납땜을 실시하였다.
실시예 1)
상기 실시예1과 비교하여 스테인레스에 대한 알루미늄의 부피비가 약 15%인 스테인레스-알루미늄 클레이드 합금을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 코인형 리튬이온커패시터를 100개 제작하였으며, 도 2와 같은 조건으로 리플로우 납땜을 실시하였다.
비교예 2)
상기 실시예 1과 비교하여 한 쌍의 분극성 전극 모두를 비표면적인 2000~3000 m2/g인 활성탄 85 wt%, 도전재 10 wt%, 바인더 5 wt%로 구성하였다. 도전재로서는 Super p를 사용한 것을 제외하고는 실시에 1과 동일하게 코인형 EDLC를 100개 제작하였으며, 도 2와 같은 조건으로 리플로우 납땜을 실시하였다.
비교예 3)
상기 비교예 2와 비교하여 전해액을 사용함에 있어서, 1 mol 테트라 에틸 아모늄 테트라 플루오르 버레이트(TEABF4)를 프로필렌 카보네이트(PC) 1L중에 용해시킨 것을 제외하고는 비교 1과 동일하게 실시하여 EDLC를 100개 제작하였으며, 도 2와 같은 조건으로 리플로우 납땜을 실시하였다.
다음의 표 1은 실시예 1, 2와 비교예 1, 2, 3들의 성능을 비교하기 위한 것이다.
표 1
양극 음극 전해액 전압[V] 용량[F] 리플로우후누액 리플로우후 용량
실시예1 활성탄 리튬-알루미늄 (알루미늄과스테인레스부피비 50% 1mol
LiPF6- EMIPF6 		3.8 0.14 0 0.14
실시예2 활성탄 그레파이트 1mol
LiPF6- EMIPF6 		3.8 0.14 0 0.15
비교예1 활성탄 리튬-알루미늄 (알루미늄과스테인레스부피비 15% 1mol
LiPF6- EMIPF6 		3.8 0.08 0 0.08
비교예2 활성탄 활성탄 1mol
EMIPF6 		3.3 0.07 0 0.07
비교예3 활성탄 활성탄 1moL
PC/TEABF4 		2.5 0.07 89 0.06
상기 표 1에서 나타나는 바와 같이 실시예 1, 2는 높은 충전전압과 높은 용량을 얻을 수 있으며, 리플로우 후에 누액발생이 전혀 일어나지 않았으며, 리플로우 후의 용량변화도 없었다. 그러나 비교예 1에서와 같이 알루미늄 클레이드 비가 본 발명에서 규정되는 부피비 보다 적을 때에는 용량 감소가 크게 일어나며, 비교예2, 3과 같이 EDLC에서는 용량이 실시예들보다 현격히 떨어지면서 충전전압이 낮아지게 된다. 특히 비교예 3에서는 심각하게 전해액의 누액이 발생됨으로써 리플로우가 불가능함으로 알 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 실시예 1은 10 uA 로 방전할 때에 방전제한 전압까지 도달하는 데 걸리는 시간이 25000 sec가 걸리는 반면 EDLC는 10000sec이 걸리게 되어 실시예들의 에너지 밀도가 높아 전자기기의 백업용 전원으로 사용하기에 적합함을 알 수 있으며, 리플로우가 가능하기 때문에 SMD에 설치되는 전원 백업소자로도 안전하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 구성예의 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 적용되는 리플로우의 환경을 설명하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예의 방전특성을 설명하는 그래프이다.

Claims (14)

  1. 양극 집전체와 음극 집전체에 의하여 내부에 수용공간이 형성되고, 수용공간내에 전해액과 음극 및 양극이 설치된 리튬이온 캐퍼시터에 있어서:
    상기 전해액은 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 전기이중층 용량을 발현하는 용질이 용매에 용해되어 이루어는 지며,
    양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질과 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질이 혼합될 때, 전체 혼합된 용질에 대한 전기이중층 용량을 발현하는 용질의 비는 20~80wt%이고, 상기 혼합된 용질에 대한 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질의 비는 20~80wt% 인것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  2. 원판 바닥면과 바닥면으로부터 상향 절곡된 측벽으로 이루어져 상부에 개구부가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성되는 양극 집전체인 하부 캡;
    상기 하부 캡의 개구부를 덮는 상면과 상기 상면으로 부터 절곡되어 상기 하부 캡의 측벽 내측에 대향하는 측벽으로 이루어지며 음극 집전체인 상부 캡;
    상기 상부 캡과 상기 하부 캡의 측벽이 대향하는 공간을 밀봉하는 가스 캣;
    상기 상부 캡의 내측면에 접착되는 알루미늄 클레이드;
    상기 알루미늄 클레이드와 상기 하부 캡 사이에 설치되는 세퍼레이터;
    상기 알루미늄 클레이드와 상기 세퍼레이터 사이에 설치되는 음극;
    상기 세퍼레이터와 상기 하부 캡의 바닥면 사이에 설치되는 양극;
    상기 상부 캡과 상기 하부 캡이 형성하는 내부 공간에 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 전기이중층 용량을 발현하도록 하는 용질이 용매에 용해되어 주입된 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  3. 청구항 제1항 또는 제2항에서, 상기 음극은 리튬을 흡장 방출할수 있는 리튬금속합금, 리튬이 함유된 산화물 또는 리튬이온이 흡장된 그라파이트, 하드카본, 소프트카본과 같은 탄소류 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  4. 청구항 제2항에서, 상기 상부 캡에 대한 상기 알루미늄 클레이드의 부피 비는 20~80%인 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  5. 청구항 제1항 또는 제2항에서, 상기 양극은 목분계(hard wood), 야자수계, 코코넛계, 석유피치계, 페놀계(합성수지)를 탄화하여 비표면적이 300~3000㎡/g 가되는 활성탄 중 적어도 어느 하나을 선택하여 혼합한 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  6. 청구항 제2항에서, 상기 알루미늄 클래이드는 상기 양극과 전해액 내에서 상온보다 높은 온도에 가열되어 상호 융착되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  7. 청구항 제2항에서, 양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질과 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질이 혼합될 때, 전체 혼합된 용질에 대한 전기이중층 용량을 발현하는 용질의 비는 20~80wt%이고, 상기 혼합된 용질에 대한 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질의 비는 20~80wt% 인것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  8. 삭제
  9. 청구항 제7항에서, 상기 전기이중층 용량을 발현하는 용질은 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium tetrafluoro - borate(EMIBF4), 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium bis ( trifluoromethylsulfonyl ) imide ( EMITFSI ) 1 - butylpyridinium tetrafluoroborage(BPBF4), 1 - ethyl - 3 - methylimidazolium hexafluorophosphate(EMIPF6), 1 - buthylpyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(BPTFSI) 중 적어도 하나 이상이 선택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  10. 청구항 제7항에서, 상기 전해액에 대하여 흄실리카(SiO2)가 0~10%wt 첨가되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  11. 청구항 제2항에서 상기 세퍼레이터는 유리섬유, PPS, PEEK 부직포 중 적어도 하나 이상이 선택되어 적층되고, 상기 가스켓은 PPS, PEEK 중 하나 또는 두개가 적층되어 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터.
  12. 내측에 알루미늄 클레이드가 융착된 양극 집전체와, 음극 집전체를 준비하는 단계;
    양극 집전체 내부에 도전 접착재로 양극을 접착시키고, 양극에 세퍼레이터와 음극을 설치하는 단계;
    음극의 일면에 상기 알루미늄 클레이드가 접촉되도록 설치하는 단계;
    상기 양극 집전체와 음극 집전체가 형성하는 공간에 상기 음극에서 리튬이온의 흡장· 배출이 가능한 용질과 상기 양극에서 전기이중층 용량을 발현하도록 하 는 용질이 용매에 용해된 전해액을 주입하는 단계;
    상기 음극집전체와 상기 양극집전체를 가스켓으로 밀봉하는 단계;
    상기 밀봉하는 단계에서 밀봉체를 상기 알루미늄 클레이드와 상기 양극이 융착되도록 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터 제조방법.
  13. 청구항 제12항에서, 양극에서 전기이중층 용량을 발현하는 용질과 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질이 혼합될 때, 전체 혼합된 용질에 대한 전기이중층 용량을 발현하는 용질의 비는 20~80wt%이고, 상기 혼합된 용질에 대한 음극에서 리튬이온을 흡장 방출할수 있는 용질의 비는 20~80wt% 인것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터의 제조방법.
  14. 청구항 제13항에서, 상기 전기이중층 용량을 발현하는 용질은 테트라에틸암모늄헥사플루오르포스페이트 (Tetraethylammoniumhexafluorophosphate, (C2H5)44NPF6)), 테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트(TetraethylammoniumTetrafluoroborate, (C2H5)44NPF4)), 테트라에틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드(Tetraethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide,(C2H5)44N－N(CF3SO2)2, Et4NTFSI, TEATFSI), 트리에틸메틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드(Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)im ide, (C2H5)3CH3N-N(SO2CF3)2, Et3MeNTFSI, TEMATFSI),트리에틸 메틸암모늄비스(트리플루오르메탄술포닐)이미드(Triethylmethylammoniumbis (trifluoromethanesulfonyl) imide, (CH4(C2H5)3N－N(CF3SO2)2), 스피로-(1, 1＇)－비피로리지니움테트라플루오르보레이트(SPB－BF4) 중 적어도 이상이 선택되어 혼합되어 사용되고,
    상기 리튬이 리튬이온을 흡장방출할수 있는 용질로는 과염소산리튬(Lithium perchlorate, LiClO4) , 6불화인산리튬(Lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 4불화붕산리튬(Lithium tetrafluoroborate, LiBF4), 3플루오르메틸설폰산리튬(Lithium trifluoromethanesulfonate, LiCF3SO3, LiTFS), 비스트리플루오르메틸술포닐이미드리튬(Lithium bis(trifluoro methanesulfonyl)imide, LiN(CF3SO2)2, LiTFSI), 비스펜타플루오르에탄술포닐이미드리튬(Lithium bis(pentafluoroethanesulfony)imide, LiN(SO2C2F5)2, LiBETI) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 혼합되어 사용되고,
    상기 용매는 PropyleneCarbonate(PC), EthyleneCarbonate (EC), ButyleneCarbonate (BC), VinyleneCarbonate (VC), VinylEthyleneCarbonate (VEC), DimethylCarbonate (DMC), DiethylCarbonate (DEC), EthylMethylCarbonate (EMC), γ - Butyrolactone (GBL), γ - Valerolactone (GVL), N - Methyl-2-Pyrrolidone (NMP), N,N - Dimethyl Formamide (DMF), 1,3 - Dimethyl - 2 - Imidazolidinone (DMI), N,N-Dimethyl Acetamide (DMAC), Sulfolane (SL), Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Acetonitorile (AN), Propionitorile (PN), Tetrahydrofuran (THF) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 캐퍼시터 제조방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033102A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Asahi Glass Co Ltd 二次電源及び二次電源用負極の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033102A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Asahi Glass Co Ltd 二次電源及び二次電源用負極の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018147486A1 (ko) * 2017-02-08 2018-08-16 캡솔루션 주식회사 리튬이온 커패시터 및 이의 제조 방법

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