KR101287435B1 - 전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용전극, 전기 이중층 커패시터, 및 그들의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해한 것을 알루미늄박 등의 도전성 시트에 도포하고 건조하여 피막a를 형성해 전기 이중층 커패시터용 집전체를 얻는다. 바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을 상기 전기 이중층 커패시터용 집전체의 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성해 전기 이중층 커패시터용 전극을 얻는다. 이 전극을 세퍼레이터와 포개 전해액에 침지해서 전기 이중층 커패시터를 얻는다.
전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용 전극, 전기 이중층 커패시터
Description
본 발명은 전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용 전극, 전기 이중층 커패시터, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.
전기 이중층 커패시터는 급속 충방전이 가능하고 과충방전에 강하며, 화학반응을 수반하지 않기 때문에 장수명, 넓은 온도 범위에서 사용 가능하고, 또 중금속을 함유하지 않기 때문에 환경 친화적인 점 등의 배터리에는 없는 특성을 가지고 있다. 전기 이중층 커패시터는 메모리 백업 전원 등에 주로 사용되고 있다. 또한 전기 이중층 커패시터는 태양전지나 연료전지와 조합시킨 전력 저장 시스템, 하이브리드카의 엔진 보조 등에의 활용도 검토되고 있다.
전기 이중층 커패시터는 활성탄 등을 함유하는 혼합제를 알루미늄박 등의 집전체에 적층시켜 이루어지는 한 쌍의 분극성 전극을, 전해질 이온을 함유하는 용액 속에서 세퍼레이터를 사이에 두고 대향시킨 구조로 되어 있다. 전극에 직류 전압을 인가하면 플러스(+)측으로 분극한 전극에는 용액 속의 음이온이, 마이너스(-)측으로 분극한 전극에는 용액 속의 양이온이 끌어당겨진다. 이것에 의해 전극과 용액의 계면에 형성된 전기 이중층을 전기 에너지로서 이용할 수 있다.
고출력 고용량의 전기 이중층 커패시터를 얻기 위해서는 커패시터가 갖는 내부 저항을 가능한 한 작게 하는 것이 필요하다. 커패시터의 내부 저항은 전해액, 분극성 전극, 집전체나 이들의 계면 등에 의해 생기는 것이 알려져 있어, 예를 들면 집전체 또는 전극이 갖는 체적 저항치를 작게 함으로써 커패시터의 내부 저항을 작게 하는 시도가 종래부터 행해져 왔다.
특허문헌1에는 두께 10∼50㎛의 알루미늄박, 두께 0.2∼20㎛의 도전층 및 두께 80∼500㎛의 전극층이 이 순서대로 적층된 전기 이중층 커패시터용 전극이 개시되어 있다. 이 도전층은 도전재로서 흑연분말 및 바인더로서 폴리아미드이미드 수지를 함유하는 도전성 도료로 이루어지는 것이다.
특허문헌1 : 일본 특허 공개 2002-270470호 공보
특허문헌2에는 전극 집전체 위에 비표면적 100∼2500㎡/g의 탄소재료를 함유하는 전극층과, 상기 전극층보다 도전성이 높고 다공질인 고(高)도전층이 이 순서대로 적층되어 이루어지는 전기 이중층 커패시터용 전극이 개시되어 있다. 전극 집전체 위에 비표면적 100∼2500㎡/g의 탄소재료를 함유하는 전극층을 카본을 함유하는 도전성 접착제를 이용해 서로 붙여 접합한다고 기재되어 있다.
특허문헌2 : 일본 특허 공개 2003-309045호 공보
또한 특허문헌3에는 도전제와 열가소성 수지로 이루어지는 필름과, 상기 필름 표면에 형성된 저(低)전기 저항층으로 이루어지는 전기 이중층 커패시터용 집전체가 개시되어 있다.
특허문헌3 : 일본 특허 공개 2004-31468호 공보
그러나 상기 공보에 제안되어 있는 것을 포함해 종래의 전기 이중층 커패시터는 내부 임피던스가 비교적 커서 급속 충방전의 점에서 만족할 수 없었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 저임피던스 그리고 고용량이며 높은 충방전 전류로 급속 충방전을 할 수 있는 고성능의 전기 이중층 커패시터를 얻기 위한 전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용 전극 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 지금까지 사용된 바인더 화합물 대신에 이온 투과성 화합물을 활용함으로써, 구체적으로는 전기 이중층 커패시터용의 종래의 집전체(알루미늄박 등) 위에 이온 투과성과 전기 도전성을 함께 가진 피막, 보다 구체적으로는 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a를 함유하는 피막a를 형성시킴으로써 저임피던스 그리고 고용량이며 급속 충방전이 가능한 전기 이중층 커패시터를 얻을 수 있다는 것을 찾아내었다.
본 발명은 이 지견에 근거하여 거듭 검토함으로써 완성에 이른 것이다.
즉 본 발명은 이하의 해결 수단을 제공한다.
[1] 도전성 시트와, 그 위에 구비한 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물 및 탄소 미립자a를 함유하는 피막a를 갖는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[2] 도전성 시트가 알루미늄박, 알루미늄 에칭박 또는 알루미늄 펀칭박인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[3] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물이 유기 용매에 대하여 팽윤성이 없는 화합물인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[4] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물이 유기 용매에 의한 마찰 박리 시험에 있어서 박리가 발생하지 않는 화합물인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[5] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×10-2S/㎝ 이상인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[6] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[7] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물이 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[8] 다당류가 키토산 또는 키틴인 [7]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[9] 피막a가 테이프 박리 시험(JIS D0202-1988)에 있어서 박리되지 않는 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[10] 피막a가 열경화에 의해 얻어진 것인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[11] 피막a에 활성탄a가 더 함유되는 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[12] 탄소 미립자a가 침상(針狀) 또는 봉상(棒狀)인 [1]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체.
[13] 상기 [1]∼[12] 중 어느 하나에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체와, 그 집전체의 피막a 위에 구비한 바인더, 탄소 미립자b 및 활성탄b를 함유하는 피막b를 갖는 전기 이중층 커패시터용 전극.
[14] 탄소 미립자b가 침상 또는 봉상인 [13]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극.
[15] 활성탄b는 BET 비표면적이 800∼2500㎡/g인 [13]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극.
[16] 바인더가 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물을 함유하는 [13]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극.
[17] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해한 것을 도전성 시트에 도포하고 건조하여 피막a를 형성하는 공정을 포함하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
[18] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×10-2S/㎝ 이상인 [17]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
[19] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 [17]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
[20] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물이 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 [17]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
[21] 탄소 미립자a가 침상 또는 봉상인 [17]∼[20] 중 어느 하나에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
[22] 바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을 [1]∼[12] 중 어느 하나에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성하는 공정을 포함하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[23] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해한 것을 도전성 시트에 도포하고 건조하여 피막a를 형성하고,
바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성하는 공정을 포함하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성하는 공정을 포함하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[24] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×1O-2S/㎝ 이상인 [23]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[25] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 [23]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[26] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물이 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[27] 탄소 미립자a가 침상 또는 봉상인 [23]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[28] 탄소 미립자b가 침상 또는 봉상인 [22]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[29] 활성탄b는 BET 비표면적이 800∼2500㎡/g인 [22]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
[30] 상기 [13]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극과, 세퍼레이터와, 전해액를 구비하는 전기 이중층 커패시터.
[31] 전기 이중층 커패시터가 적층형 또는 권회형인 [30]에 기재된 전기 이중층 커패시터.
[32] 상기 [13]에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극과 세퍼레이터를 중합시키는 공정, 중합시킨 전극 및 세퍼레이터를 전해액에 침지하는 공정을 포함하는 전기 이중층 커패시터의 제조 방법.
[33] 상기 [30]에 기재된 전기 이중층 커패시터를 포함하는 전원 시스템.
[34] 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해하여 이루어지는 전기 이중층 커패시터를 제조하기 위한 도포제.
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또한 본 명세서에 있어서 「x 이상」 및 「y 이하」라고 나타내고 있을 때에는 그 경계치 x 및 y를 포함한다.「x 미만」 및 「y 초과」라고 나타내고 있을 때는 그 경계치 x 및 y를 포함하지 않는다. 또 「x∼y」로 나타내어진 범위의 경계치 x 및 y는 그 범위에 포함된다.
<발명의 효과>
본 발명에 있어서의 전기 이중층 커패시터용 집전체, 상기 집전체에 전극층(피막b)을 형성한 전기 이중층 커패시터용 전극을 사용한 전기 이중층 커패시터는 저임피던스 그리고 고용량이며, 높은 충방전 전류로 급속 충방전을 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 제조 방법에 의해 상기 전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용 전극 및 전기 이중층 커패시터를 용이하게 얻을 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 얻어진 전기 이중층 커패시터용 집전체의 단면 구조를 나타내는 개념도이다.
도 2는 실시예 2에서 얻어진 전기 이중층 커패시터용 전극의 단면 구조를 나타내는 개념도이다.
도 3은 불소 이온 투과도를 측정하기 위해 사용한 유리 셀을 나타내는 도면 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 … 알루미늄박 2 … 피막a
3 … 탄소 미립자 4 … 이온 도전성 화합물
5 … 활성탄b 6 … 피막b(분극성 전극층)
7 … 바인더
[전기 이중층 커패시터용 집전체]
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터용 집전체는 도전성 시트와, 그 위에 구비한 이온 투과성 화합물 및 탄소 미립자a를 함유하는 피막a를 갖는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터용 집전체를 구성하는 도전성 시트는 구멍이 뚫려 있지 않은 박 뿐만 아니라, 펀칭 메탈 박이나 망과 같은 구멍이 뚫린 박 등을 포함한다. 도전성 시트는 도전성 재료로 구성되는 것이면 특별히 제한되지 않고, 도전성 금속제의 것이나 도전성 수지제의 것을 들 수 있다. 특히 알루미늄제, 알루미늄 합금제의 것을 바람직한 것으로 들 수 있다. 알루미늄박으로는 A1085재, A3003재 등의 박이 통상 사용된다.
도전성 시트는 표면이 평활한 것도 좋지만, 전기적 또는 화학적인 에칭 처리 등에 의해 표면이 조면화된 것(에칭박)이 바람직하다.
도전성 시트는 두께에 의해 특별히 제한받지 않지만, 보통 5㎛∼100㎛의 것 이 바람직하다. 두께가 지나치게 얇으면 기계적 강도가 부족하게 되어 도전성 시트의 파단 등이 생기기 쉬워진다. 반대로 두께가 지나치게 두꺼우면 전기 이중층 커패시터의 체적 중 도전성 시트가 차지하는 체적이 불필요하게 커져서 커패시터의 체적당 전기 용량이 낮아지기 쉽다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 집전체를 구성하는 피막a는 탄소 미립자a와 이온 투과성 화합물을 함유하는 것이다.
본 발명에 사용되는 탄소 미립자a는 탄소를 주 구성 성분으로 하는 도전성의 미립자이다. 탄소 미립자a로서는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 기상법 탄소 섬유, 그래파이트(흑연) 등이 바람직하다.
탄소 미립자a는 분체에서의 전기저항이 100%의 압분체에서 1×10-1Ω·㎝ 이하의 것이 바람직하다. 탄소 미립자a는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
탄소 미립자a는 그 입자 사이즈에 의해 특별히 제한되지 않지만, 체적기준의 평균 입경이 10nm∼50㎛의 것이 바람직하고, 10nm∼100nm의 것이 더욱 바람직하다.
탄소 미립자a는 형상이 구상인 것이어도 좋지만, 침상 또는 봉상인 것(이방 형상의 것)이 바람직하다. 이방 형상의 탄소 미립자a는 중량당 표면적이 커서 도전성 시트나 후술의 활성탄b 등과의 접촉 면적이 커지므로, 소량의 첨가량으로도 알루미늄박과 활성탄b 사이의 도전성을 높일 수 있다. 이방 형상의 탄소 미립자a로서 는 카본 나노튜브나 카본 나노파이버를 들 수 있다. 카본 나노튜브나 카본 나노파이버는 섬유 지름이 통상 0.001∼0.5㎛, 바람직하게는 0.003∼0.2㎛이며, 섬유 길이가 통상 1∼100㎛, 바람직하게는 1∼30㎛인 것이 도전성 향상에 있어서 바람직하다. 또한 금속 탄화물이나 금속 질화물 등의 도전성 미립자를 탄소 미립자a와 병용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 이온 투과성 화합물은 이온이 투과될 수 있는 성능을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
이온 투과성 화합물은 이온 투과도가 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는 불소 이온 투과도가 1×10-2S/㎝ 이상을 갖는 화합물이 바람직하다. 불소 이온 투과도는 다음과 같이 해서 구할 수 있다. 이온 투과성 화합물을 물 또는 n-메틸피롤리돈에 용해하고 점도 조정하여 기재에 도포해 건조시켜, 공기 분위기 하 150℃에서 5분간 방치해서 박막(이온 투과막)을 얻었다. 박막을 기재로부터 벗기고 두께 d[㎛]를 측정했다. 도 3에 나타나 있는 바와 같은 내치의 지름 6㎝, 깊이 7.5㎝의 유리 셀에 온도 25℃, 전기 전도도 σ0[S/㎝]의 순수 212㎤를 채우고 상기 박막으로 유리 셀을 밀봉했다. 온도 25℃, 농도 0.005질량%의 불화 수소 수용액 3.18㎤(지름 4.5㎝, 높이 2㎜)를 상기 박막의 표면에 접촉 면적 15.9㎠로 60초간 접촉시켰다. 이어서 박막을 유리 셀로부터 제거하고 유리 셀 안의 순수 전기 전도도 σ1[S/㎝]을 측정했다. 밀봉시의 순수 전기 전도도 σ0과 불화 수소의 수용액에 접촉시킨 후의 순수 전기 전도도 σ1로부터 다음 식에 의해 이온 투과도 T[S/㎝]를 구했다.
T=(σ1－σ0)×d／0.1
또 이온 투과성 화합물은 수평균 분자량이 5만 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 이온 투과성 화합물은 유기 용매에 대하여 팽윤성이 없는 화합물인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 사용되는 이온 투과성 화합물은 유기 용매에 의한 마찰 박리 시험에 있어서 박리가 발생하지 않는 화합물인 것이 바람직하다. 전기 이중층 커패시터의 전해액에 유기 용매를 사용하는 경우가 있으므로, 전해액에 의해 피막이 팽윤 또는 용해되지 않는 것이 바람직하기 때문이다.
또 유기용제에 대한 팽윤성은 이온 투과성 화합물의 막을 전해액에 사용하는 유기 용매(30℃)에 60분간 침지시켜 팽윤되었는지의 여부로 판단한다.
유기용제에 의한 마찰 박리 시험은 이온 투과성 화합물의 막 표면을 전해액에 사용하는 유기 용매가 스며든 천으로 100g중의 힘을 가해 10회 문질러 막이 벗겨지는지의 여부를 관찰했다.
이온 투과성 화합물의 바람직한 예로는 다당류 또는 다당류를 가교시킨 것을 들 수 있다.
다당류는 단당류(탄당류의 치환체 및 유도체를 포함)가 글리코시드 결합에 의해 다수 중합된 고분자 화합물이다. 가수분해에 의해 다수의 단당류를 생성하는 것이다. 통상 10 이상의 단당류가 중합된 것을 다당류라고 한다. 다당류는 치환기를 가지고 있어도 되고, 예를 들면 알코올성 수산기가 아미노기로 치환된 다당류 (아미노당), 카르복실기나 알킬기로 치환된 것, 다당류를 탈아세틸화한 것 등이 포함된다. 다당류는 단순 다당, 복합 다당의 어느 것이라도 좋다.
다당류의 구체 예로는 아가로오스, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 아라반, 아라비난, 아라비노갈락탄, 알긴산, 이눌린, 카라기난, 갈락탄, 갈락토사민(콘드로사민), 글루칸, 크실란, 자일로글루칸, 카르복시알킬키틴, 키틴, 글리코겐, 글루코만난, 케라탄 설페이트, 콜로민산, 콘드로이틴 설페이트 A, 콘드로이틴 설페이트 B, 콘드로이틴 설페이트 C, 셀룰로오스, 덱스트란, 전분, 히알루론산, 프럭탄, 펙틴산, 펙틴질, 헤파란산, 헤파린, 헤미셀룰로오스, 펜토산, β-1,4'-만난, α-1,6'-만난, 리케난, 레반, 렌티난, 키토산 등을 들 수 있다. 이들 중 키틴, 키토산이 바람직하다.
다당류를 가교시키기 위해서 사용하는 가교제로서는 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 산무수물 중 어느 하나가 바람직하다.
이온 투과성 화합물의 보다 구체적인 예로서는 셀룰로오스의 아크릴아미드에 의한 가교 중합체, 셀룰로오스의 키토산피롤리돈카르복실레이트에 의한 가교 중합체, 키토산, 키틴 등을 가교제로 가교시킨 것, 다당류를 아크릴계 첨가제나 산무수물로 가교시킨 것 등을 들 수 있다. 이온 투과성 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜서 사용할 수 있다.
피막a 속에 함유되는 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a의 질량비(=이온 투 과성 화합물/탄소 미립자a)는 바람직하게는 20/80∼99/1, 보다 바람직하게는 40/60∼90/10이다.
피막a에는 필요에 따라 활성탄a가 함유되어 있어도 된다. 활성탄a가 피막a에 함유됨으로써, 전기 이중층 커패시터의 전기 용량이 높아진다. 또 사용하는 활성탄a는 후기의 활성탄b로서 예시한 것 중에서 선택할 수 있다.
피막a는 그 형성 방법에 의해 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a와, 필요에 따라 활성탄a를 용제에 분산 또는 용해해서 도포제를 조제하고, 이 도포제를 도전성 시트에 도포해 건조함으로써 피막a를 형성할 수 있다.
도포방법으로는 캐스팅법, 바 코팅법, 디핑법, 인쇄법 등을 들 수 있다. 이들의 방법 중 피막의 두께를 제어하기 쉬운 점으로부터 바 코팅법, 캐스팅법이 바람직하다.
도포제에 사용하는 용제는 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a를 분산 또는 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 도포제의 점도를 조정하기 위해서 도포제의 고형분율을 10질량%∼100질량%가 되도록 용제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또 용제는 도포 후 건조에 의해 거의 100%가 제거된다.
그리고 건조 후 도막a를 열경화시키는 것이 바람직하다. 다당류 또는 다당류를 가교시킨 것 등으로 이루어지는 이온 투과성 화합물에는 가열에 의해 경화되는 것이 포함되어 있다. 피막a를 열로 더욱 경화시키기 위해서 상술의 가교제를 도포제에 첨가할 수 있다.
피막a의 두께는 바람직하게는 0.01㎛ 이상 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이다. 두께가 지나치게 얇으면 내부 저항 저하 등의 원하는 효과를 얻을 수 없는 경향이 나타난다. 두께가 지나치게 두꺼우면 전기 이중층 커패시터의 체적 중 피막a가 차지하는 체적이 불필요하게 커져서, 커패시터의 체적당 전기 용량이 낮아지기 쉽다.
피막a는 도전성 시트에 밀착하여 박리되지 않는 것이 바람직하며, 구체적으로는 테이프 박리 시험(JIS D0202-1988)에 있어서 박리되지 않는 것이 바람직하다.
[전기 이중층 커패시터용 전극]
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터용 전극은 상기 전기 이중층 커패시터용 집전체와 상기 집전체의 피막a 위에 구비한 바인더, 탄소 미립자b 및 활성탄b를 함유하는 피막b를 갖는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터용 전극을 구성하는 피막b는 바인더, 탄소 미립자b 및 활성탄b를 함유하는 것이다.
바인더는 전기 이중층 커패시터용 전극에 사용되는 공지의 바인더이다. 바인더로서는 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 스티렌부타디엔 고무 등을 들 수 있다. 이 바인더를 N-메틸피롤리돈, 크실렌, 물 등의 용제에 용해 또는 분산시켜 액상으로 한 것이 후술의 활성탄b 등과의 혼합에 적합하다. 또 피막b에는 상술의 이온 투과성 화합물을 함유하고 있어도 된다.
활성탄b는 전기 용량을 높이는 관점에서 비표면적이 큰 것이 바람직하다. 구체적으로 활성탄b는 BET 비표면적이 800∼2500㎡/g인 것이 바람직하다. 활성탄b는 평균 입경(D50)이 1㎛∼50㎛인 것이 바람직하다. 여기에서 활성탄의 평균 입경(D50)은 마이크로 트랙 입도 분포계에 의해 측정한 50% 누적 입자지름(㎛)이다.
활성탄b는 공지의 것에서 채용 가능하다. 예를 들면 야자껍질 활성탄, 섬유상 활성탄 등을 들 수 있다. 활성탄은 그 부활(賦活) 방법에 의해서도 특별히 한정되지 않고, 수증기 부활법, 약품 부활법 등에 의해 얻은 것이 채용 가능하다. 또 고용량의 커패시터를 얻기 위해서는 알칼리 부활 처리를 실시한 것(알칼리 부활탄)이 바람직하다. 알칼리 부활탄은 예를 들면 야자껍질, 코크스, 폴리머 탄화물, 난흑연화성 탄화물, 이흑연화성 탄화물을 알칼리 금속 화합물의 존재 하에 열처리함으로써 얻어진다. 이흑연화성 탄화물로서는 예를 들면 석유계 피치, 석탄계 피치 및 그들의 유기 용매 가용성분 등의 피치를 열처리해서 얻어지는 것이나, 폴리염화비닐계 화합물의 탄화물이 사용된다. 알칼리 금속 화합물로서는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 칼륨 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용하는 활성탄b는 단단한 벌크 밀도(태핑 밀도)가 0.3g/㎤ ∼0.9g/㎤의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 단단한 벌크 밀도가 지나치게 작으면 충전 밀도가 작아지고 전기 이중층 커패시터의 체적당이나 셀당 전기 용량의 저하 경향이 생긴다. 단단한 벌크 밀도가 지나치게 크면 중량당 전기 용량이 저하하고, 전해액을 유지할 수 있는 양의 감소 경향이 생기기 때문에 용량 유지율이 저하되는 경우가 있다.
피막b 속의 바인더와 활성탄b의 질량비(=바인더/활성탄b)는 바람직하게는 50/50∼1/99, 보다 바람직하게는 30/70∼3/97이다.
탄소 미립자b로서는 상기의 탄소 미립자a로서 예시한 것과 같은 것, 구체적으로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 기상법 탄소 섬유, 그래파이트(흑연) 등이 사용된다. 탄소 미립자b는 피막b 속에 2∼10질량%의 범위 내에서 함유시키는 것이 바람직하다.
피막b의 두께는 소망하는 전기 용량에 따라 적당하게 조정할 수 있지만 바람직하게는 10㎛ 이상 500㎛ 이하이다.
피막b는 그 형성 방법에 의해 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해해서 도포제를 조제하고, 이 도포제를 피막a 위에 도포하고 건조함으로써 피막b를 형성할 수 있다.
도포방법으로는 캐스팅법, 바 코팅법, 디핑법, 인쇄법 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않고 공지의 방법이 채용 가능하다. 이들 방법 중 피막의 두께를 제어하기 쉬운 점으로부터 바 코팅법, 캐스팅법이 바람직하다.
도포제에 사용하는 용제는 바인더, 활성탄b 및 탄소 미립자b를 분산 또는 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 도포제의 점도를 조정하기 위해서 도포제에 용제를 적당량 첨가하는 것이 바람직하다. 또 용제는 도포 후 건조 및 열처리에 의해 거의 100%가 제거된다.
[전기 이중층 커패시터]
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터는 상기 전기 이중층 커패시터용 전극과, 상기 전극과 중합된 세퍼레이터와, 상기 전극 및 세퍼레이터를 침지하는 전해액을 구비하는 것이다.
전기 이중층 커패시터의 전해액으로서는 공지의 비수용매 전해질 용액, 수용성 전해질 용액 모두 사용 가능하고, 또 다른 전해액 이외에 비수계 전해질인 고분자 고체 전해질 및 고분자 겔 전해질, 이온성 액체도 사용할 수 있다.
수계(수용성 전해질 용액)의 것으로서는 황산 수용액, 황산 나트륨 수용액, 수산화 나트륨 수용액 등을 들 수 있다.
또 비수계(비수용매 전해질 용액)의 것으로서는 R1R2R3R4N+ 또는 R1R2R3R4P+로 나타내어지는 양이온(R1, R2, R3, R4는 각각 독립으로 탄소수 1∼10의 알킬기 또는 알릴기임)과 BF4 -, PF6 -, ClO4 - 등의 음이온으로 이루어지는 4급 암모늄염 또는 4급 포스포늄염을 전해질로 사용하고, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등의 카보네이트계 비수용매를 용매로서 사용한 것을 들 수 있다. 또한 전해질 또는 용매는 각각 2종류 이상을 조합시켜서 사용할 수도 있다.
전극과 중합되는 세퍼레이터는 이온을 투과하는 다공질 세퍼레이터면 되고, 예를 들면 미공성 폴리에틸렌 필름, 미공성 폴리프로필렌 필름, 에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 유리섬유 혼초 부직포 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터는 한 쌍의 시트상 전극 사이에 세퍼레이터를 두고 전해액과 함께 금속 케이스에 수납한 코인형, 한 쌍의 전극을 세퍼레이터를 사이에 두고 권회해서 이루어지는 권회형, 세퍼레이터와 전극을 여러 장 적층한 적층형 등 어떠한 구성의 것이라도 된다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 전기 이중층 커패시터는 전원 시스템에 적용할 수 있다. 또한 본 발명의 전기 이중층 커패시터는 자동차, 철도 등의 차량용 전원 시스템; 선박용 전원 시스템; 항공기용 전원 시스템; 휴대전화, 휴대 정보 단말, 휴대 전자 계산기 등의 휴대 전자기기용 전원 시스템; 사무기기용 전원 시스템; 태양전지 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 연료전지 시스템 등의 발전 시스템용 전원 시스템; 통신기기, 전자태그 등에 적용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
두께 30㎛의 A1085재로 이루어지는 알루미늄박을 준비했다.
이온 투과성 화합물로서 다당류인 키토산을 무수피로멜리트산으로 가교시킨 것을 준비했다. 이 이온 투과성 화합물의 수평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피(GPC)의 측정에 의해 35000이었다. 또한 이 이온 투과성 화합물의 이온 투과도는 2.05×10-2S/㎝(σ0=4.54×10-6S/㎝, σ1=33.5×10-6S/㎝, 막두께 d=71㎛)이었다.
이 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a(아세틸렌 블랙 : 평균 입자 지름 40nm)와 물을 질량 비율로 40:40:20으로 혼합하고 개어 페이스트를 얻었다.
어플리케이터(간극:10㎛)를 이용하여 캐스팅법에 따라 알루미늄박에 상기 페이스트를 도포하고, 이어서 180℃의 공기 중에서 3분간 건조시켜 알루미늄박 위에 이온 투과성 화합물과 탄소 미립자a를 함유하는 피막a를 형성해 전기 이중층 커패시터용 집전체를 얻었다.
건조 후 피막a의 두께는 5㎛이며, 피막a 속의 탄소 미립자a의 함유율은 60질량%이었다. 통상의 테스터에서 전기 전도도를 측정한 결과 충분한 통전이 있는 것이 확인되었다.
도 1은 상기에서 얻어진 집전체의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 전기 이중층 커패시터용 집전체는 알루미늄박(1) 위에 피막a(2)가 적층되어 있다. 피막a(2) 속에는 탄소 미립자(3)와 이온 투과성 화합물(4)이 함유되어 있다.
(실시예 2)
실시예 1에서 얻어진 집전체 위에 하기 처방의 활성탄, 탄소 미립자b, 바인더 및 용제로 이루어지는 페이스트를 도포하고, 두께 200㎛의 활성탄을 주성분으로 하는 분극성 전극층(피막b)을 형성시켜 전기 이중층 커패시터용 전극을 작성했다.
활성탄 : 비표면적 1500㎡/g의 알칼리 부활활성탄 85질량부
탄소 미립자b : 아세틸렌 블랙(평균 입자지름 40nm) 5질량부
바인더 : 폴리불화비닐리덴(PVDF) 10질량부
용제 : N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 8.5질량부
(활성탄의 10질량%)
다음으로 전기 이중층 커패시터용 전극을 평가용 커패시터 용기의 크기에 맞추어 지름 20㎜ø로 2장 펀칭했다. 세퍼레이터를 사이에 끼워 2장의 전극을 포개 평가용 커패시터 용기에 넣고, 유기 전해액을 상기 용기에 주입하여 전극 등을 침지시키고, 마지막으로 용기에 뚜껑을 덮어 평가용의 전기 이중층 커패시터를 작성했다.
유기 전해액은 용매가 프로필렌카보네이트, 전해질이 (C2H5)4NBF4인 토미야마 야쿠힝 고교(주)제의 상품명 LIPASTE-P/EAFIN(1mol/L)을 사용했다.
도 2는 상기에서 얻어진 전극의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 전기 이중층 커패시터용 전극은 알루미늄박(1) 위에 피막a(2)가 적층되고, 그 피막a 위에 피막b(6)가 더 적층되어 있다. 피막b(6) 속에는 바인더(7), 활성탄(5) 및 탄소 미립자b(3)가 함유되어 있다.
상기에서 얻어진 전기 이중층 커패시터의 임피던스 및 전기 용량을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타냈다.
임피던스의 측정은 KIKUSUI사제의 임피던스 측정기(PAN110-5AM)를 사용하여 1kHz의 조건에서 행하였다. 전기 용량의 측정은 호쿠토 덴코(주)제 충방전 시험장치(HJ-101SM6)를 사용하여 전류 밀도 1.59㎃/㎠에서 0∼2.5V로 충방전을 하였다. 2회째의 정전류 방전시에 측정한 방전 곡선으로부터 전기 이중층 커패시터의 셀당 전기 용량(F/셀)을 산출하였다. 용량 유지율(%)은 (20사이클째의 전기 용량)/(2사이클째의 전기 용량)×100으로 해서 산출했다.
표 1로부터 본 발명의 집전체를 이용하여 얻어진 전기 이중층 커패시터는 임피던스가 낮고 셀당의 전기 용량이 높으며 용량 유지율도 양호한 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
실시예 1에서 사용한 탄소 미립자a(아세틸렌 블랙)를 기상법 탄소 섬유(VGCF(등록상표) 쇼와덴코사제, 섬유 길이 20㎛)로 바꾼 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 전기 이중층 커패시터용 집전체를 얻었다. 이 집전체를 사용한 것 외에는 실시예 2와 같은 방법으로 전기 이중층 커패시터용 전극 및 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
(실시예 4)
실시예 2에서 사용한 탄소 미립자b(아세틸렌 블랙)를 기상법 탄소 섬유(VGCF 쇼와덴코사제, 섬유 길이 20㎛)로 바꾼 것 외에는 실시예 2와 같은 방법으로 전기 이중층 커패시터용 전극 및 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 평가 결과를 표 1에 나타냈다.
(실시예 5)
이온 투과성 화합물로서 다당류인 키틴을 무수말레산으로 가교시킨 것을 준비했다. 이 수평균 분자량은 GPC 측정에 의해 30000이었다. 이것을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 페이스트를 작성하여 이온 투과성 화합물 및 탄소 미립자를 함유하는 피막과 알루미늄박으로 이루어지는 집전체를 얻었다.
그리고 이 집전체를 이용하여 실시예 2와 같은 공정에 의해 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 마찬가지로 전기 용량, 용량 유지율, 내부 저항, 임피던스를 측정하여 결과를 표 1에 나타냈다.
(실시예 6)
실시예 1에 있어서 알루미늄박의 재료를 A1085재에서 A3003재로 변경하고, 이온 투과성 화합물을 다당류인 키토산을 아크릴로니트릴로 가교시킨 것(수평균 분자량은 GPC 측정에 의해 31000이었음)으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 페이스트를 작성하여, 이온 투과성 화합물 및 탄소 미립자를 함유하는 피막과 알루미늄박으로 이루어지는 집전체를 얻었다.
그리고 이 집전체를 이용하여 실시예 2와 같은 공정에 의해 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 마찬가지로 전기 용량, 용량 유지율, 내부 저항, 임피던스를 측정하여 결과를 표 1에 나타냈다.
(실시예 7)
실시예 1에 있어서 이온 투과성 화합물을 다당류인 키토산을 무수트리멜리트산으로 가교시킨 것(이 수평균 분자량은 GPC 측정에 의해 22000이었다.)으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 페이스트를 작성하여, 이온 투과성 화합물 및 탄소 미립자를 함유하는 피막과 알루미늄박으로 이루어지는 집전체를 얻었다.
그리고 이 집전체를 이용하여 실시예 2와 같은 공정에 의해 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 마찬가지로 전기 용량, 용량 유지율, 내부 저항, 임피던스를 측정하여 결과를 표 2에 나타냈다.
(실시예 8)
이온 투과성 화합물로서 다당류인 키토산을 아크릴로니트릴로 가교시킨 것을 준비했다. 이 화합물을 0.5㎛의 두께로 성막하여 테이프 박리 시험을 행했다. 100매스 모두 박리는 확인되지 않았다. 또한 이 화합물의 수평균 분자량은 GPC 측정에 의해 26000이었다.
이 키토산을 아크릴로니트릴로 가교시킨 것과 키토산을 무수트리멜리트산으로 가교시킨 것(수평균 분자량은 GPC 측정에 의해 22000이었음)을 함께 사용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 페이스트를 작성하여, 이온 투과성 화합물 및 탄소 미립자를 함유하는 피막과 알루미늄박으로 이루어지는 집전체를 얻었다.
그리고 실시예 2와 같은 공정에 의해 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 마찬가지로 전기 용량, 용량 유지율, 내부 저항, 임피던스를 측정하여 결과를 표 2에 나타냈다.
(비교예 1)
탄소 미립자a를 사용하지 않았다. 즉 실시예 1에서 사용한 페이스트를 대신하여 이온 투과성 화합물 및 물만을 함유하는 액을 사용한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 전기 이중층 커패시터용 집전체를 얻었다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다. 통상의 테스터에서 전기 전도도를 측정했지만 전류가 흐르지 않았다.
(비교예 2)
실시예 2에서 사용한 집전체를 표면이 에칭 처리된 A1085재로 이루어지는 알루미늄박으로 바꾼 것 외에는 실시예 2와 같은 방법으로 하여 전기 이중층 커패시터용 전극 및 전기 이중층 커패시터를 얻었다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.
(비교예 3)
이온 투과성 화합물을 PVDF로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 및 실시예 2와 같은 방법으로 하여 전기 이중층 커패시터를 작성하였다. PVDF의 이온 투과도는 0.81 ×10-2S/㎝(σ0=4.54×10-6S/㎝, σ1=6.42×10-6S/㎝, 막두께 d=433㎛)이었다. 용량 유지율, 내부 저항을 실시예 2와 같은 조건에서 측정했다. 결과를 표 2에 나타냈다. 전기 이중층 커패시터의 제조는 가능했지만, 프로필렌카보네이트를 침지시킨 천으로 집전체 표면을 문지르자 큰 박리를 일으켰다. 비교예 3에서 얻어진 전기 이중층 커패시터는 초기특성이 설령 양호할지라도, 장기간 사용에는 견딜 수 없다고 생각된다.
(비교예 4)
이온 투과성 화합물을 PVA(폴리비닐알콜) 바인더로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 및 실시예 2와 같은 방법으로 전기 이중층 커패시터를 작성했다. 용량 유지율, 내부 저항을 실시예 2와 같은 조건에서 측정했다. 결과를 표 2에 나타냈다. 전기 이중층 커패시터의 제조는 가능했지만, 집전체 단계에서 비교예 3과 같은 테이프 박리 시험을 실시한 결과 집전체 표면이 크게 박리되었다. 비교예 4에서 얻어진 전기 이중층 커패시터는 초기 특성이 설령 양호할지라도, 장기간 사용에는 견딜 수 없다고 생각된다.
|
|
피막a | 피막b | 테스터 통전시험 |
임피던스 (Ω) |
전기 용량 (F/셀) |
용량 유지율 (%) |
||
| 탄소 미립자a |
이온 투과성 화합물 |
탄소 미립자b |
||||||
| 실 시 예 |
1 | 아세틸렌 블랙 | 키토산 － 무수피로멜리트산 |
－ | 통전 | － | － | － |
| 2 | 아세틸렌 블랙 |
키토산 － 무수피로멜리트산 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.51 | 1.69 | 98 | |
| 3 | VGCF | 키토산 － 무수피로멜리트산 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.54 | 1.20 | 98 | |
| 4 | 아세틸렌 블랙 |
키토산 － 무수피로멜리트산 |
VGCF | 통전 | 1.39 | 1.79 | 99 | |
| 5 | 아세틸렌 블랙 |
키틴 － 무수말레산 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.39 | 1.72 | 98 | |
| 6 | 아세틸렌 블랙 |
키토산 － 아크릴로니트릴 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.51 | 1.69 | 98 | |
|
|
피막a | 피막b | 테스터 통전시험 |
임피던스 (Ω) |
전기 용량 (F/셀) |
용량 유지율 (%) |
||
| 탄소 미립자a |
이온 투과성 화합물 |
탄소 미립자b |
||||||
| 실 시 예 |
7 | 아세틸렌 블랙 | 키토산 － 무수트리멜리트산 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.52 | 1.68 | 98 |
| 8 | 아세틸렌 블랙 |
키토산 － 무수트리멜리트산 ＋ 키토산 － 아크릴로니트릴 |
아세틸렌 블랙 |
통전 | 1.53 | 1.72 | 98 | |
| 비 교 예 |
1 | － | 키토산 － 무수피로멜리트산 |
－ | 절연 | － | － | － |
| 2 | － | － | 아세틸렌 블랙 |
통전 | 4.32 | 1.22 | 97 | |
| 3 | 아세틸렌 블랙 |
PVDF | 아세틸렌 블랙 |
통전 | 17.0 | 1.65 | 80 | |
| 4 | 아세틸렌 블랙 |
PVA | 아세틸렌 블랙 |
통전 | 15.2 | 1.62 | 70 | |
표 1 및 표 2에 의하면, 비교예에 비해 본 발명의 전기 이중층 커패시터용 집전체를 사용한 전기 이중층 커패시터(실시예)는 모두 임피던스가 낮고 전기 용량이 크며, 용량 유지율에도 뛰어난 것을 알 수 있다. 즉 대전류에 의한 충방전(급속 충방전)이 가능해 종래의 전기 이중층 커패시터보다 고성능이라고 결론지을 수 있다.
본 발명의 전기 이중층 커패시터가 저임피던스이며 고전기 용량이 되는 원리의 상세한 것은 알지 못하지만, 피막a 속의 이온 투과성 화합물 및 도전성 탄소 미립자a가 이온 및 전자의 이동을 각각 분담하고, 분극성 전극층(피막b)과 도전성 시트(알루미늄박) 사이의 이온 및 전자의 교환을 원활히 행하게 하기 때문이라고 추찰된다.
Claims (46)
- 도전성 시트와, 상기 도전성 시트의 위에 구비한 피막a를 갖는 전기 이중층 커패시터용 집전체로서,상기 피막a는, 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물 및 탄소 미립자a를 함유하고, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 시트는 알루미늄박, 알루미늄 에칭박 또는 알루미늄 펀칭박인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 유기 용매에 대하여 팽윤성이 없는 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 유기 용매에 의한 마찰 박리 시험에 있어서 박리가 발생하지 않는 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×10-2S/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 7 항에 있어서, 상기 다당류는 키토산 또는 키틴인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피막a는 테이프 박리 시험(JIS D0202-1988)에 있어서 박리되지 않는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피막a는 열경화에 의해 얻어진 것임을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피막a에 활성탄a가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 탄소 미립자a는 침상 또는 봉상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체와, 그 집전체의 피막a 위에 구비한 바인더, 탄소 미립자b 및 활성탄b를 함유하는 피막b를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극.
- 제 13 항에 있어서, 상기 탄소 미립자b는 침상 또는 봉상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극.
- 제 13 항에 있어서, 상기 활성탄b는 BET 비표면적이 800∼2500㎡/g인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극.
- 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 13 항에 있어서, 상기 바인더는 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극.
- 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해한 것을 도전성 시트에 도포하고 건조하여 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하의 두께를 가지는 피막a를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×10-2S/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
- 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소 미립자a는 침상 또는 봉상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 집전체의 제조 방법.
- 바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 이중층 커패시터용 집전체의 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물과 탄소 미립자a를 용제에 분산 또는 용해한 것을 도전성 시트에 도포하고 건조하여 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하의 두께를 가지는 피막a를 형성하고,바인더와 탄소 미립자b와 활성탄b를 용제에 분산 또는 용해한 것을 피막a 위에 도포하고 건조하여 피막b를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 불소 이온의 투과도가 1×1O-2S/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 평균 분자량이 5만 이하인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 다당류 또는 다당류를 가교시킨 화합물은 다당류를 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 키토산피롤리돈카르복실레이트, 히드록시프로필키토산, 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 또는 산무수물 중 어느 하나로 가교시킨 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 탄소 미립자a는 침상 또는 봉상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 탄소 미립자b는 침상 또는 봉상인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 활성탄b는 BET 비표면적이 800∼2500㎡/g인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터용 전극의 제조 방법.
- 제 13 항에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극과, 세퍼레이터와, 전해액을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
- 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 30 항에 있어서, 상기 전기 이중층 커패시터는 적층형 또는 권회형인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
- 제 13 항에 기재된 전기 이중층 커패시터용 전극과 세퍼레이터를 겹치는 공정, 및서로 겹친 전극 및 세퍼레이터를 전해액에 침지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터의 제조 방법.
- 제 30 항에 기재된 전기 이중층 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
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