KR101416810B1

KR101416810B1 - Super-Capacitor including a bipolar laminating collector and Manufacturing Method thereof

Info

Publication number: KR101416810B1
Application number: KR1020120123045A
Authority: KR
Inventors: 우대중
Original assignee: 비나텍주식회사
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-07-09
Also published as: KR20140067192A

Abstract

본 발명은 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터에 관한 것으로, 낮은 ESR(equivalent series resistance)을 가지면서도 단위 셀의 전압을 높이기 위한 것이다. 본 발명은 전후면에 단극성 집전반이 배치되고, 단극성 집전반들 사이에 바이폴라 집전 구조체와 집전반 및 집전 구조체 가장자리에 접촉되는 띠 형상의 패킹부가 반복하여 배치되며, 패킹부 내부에 수계 전해액과 활성탄 전극 및 분리막이 봉지되는 전지 적층체, 전지 적층체의 단극성 집전반, 집전 구조체 및 패킹부를 관통하여 배치되는 체결 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터 및 이의 제조 방법의 구성을 개시한다.The present invention relates to a bipolar layered supercapacitor and is intended to increase the voltage of a unit cell while having a low ESR (equivalent series resistance). The bipolar current collecting structure is disposed between the unipolar current collectors and the current collecting structure and the strip-shaped packing portion contacting with the edge of the current collecting structure are repeatedly disposed between the unipolar current collectors, and the aqueous electrolytic solution And a fastening member arranged to penetrate through the packing, a battery laminate to which the activated carbon electrode and the separator are sealed, a unipolar current collector of the battery laminate, and a packing part, and a structure of the method for manufacturing the bipolar laminated type supercapacitor. .

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a bipolar layered supercapacitor,

본 발명은 슈퍼 커패시터(Super-capacitor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상대적으로 고 전위 전압을 제공할 수 있도록 마련된 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a super-capacitor, and more particularly, to a bipolar layered supercapacitor provided to provide a relatively high potential voltage and a method of manufacturing the same.

전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제를 대처하기 위하여 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 및 연료전지 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.As consumers' demands have changed due to digitization and high performance of electronic products, market demand is changing due to the development of batteries with high capacity due to thinness, light weight and high energy density. In addition, in order to cope with future energy and environmental problems, hybrid electric vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles are being actively developed, and it is required to increase the size of batteries for automobile power sources.

고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼 커패시터(전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor) 및 슈도 커패시터(Pseudo capacitor))를 포함하는 이차전지는 한 쌍의 전극과 분리막 및 전해질을 포함하고 있다. A secondary battery including a high energy density and large capacity lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer battery, a supercapacitor (electric double layer capacitor and a pseudo capacitor) includes a pair of electrodes, a separator and an electrolyte .

우선, 슈퍼 커패시터 중 슈도 커패시터는 전극활물질로 루테늄 산화물(ruthenium oxide)과 이리듐 산화물(Iridium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide) 등의 금속산화물을 사용하고 있고, 전기이중층 커패시터는 전극활물질로서 높은 전기전도성, 열전도성, 낮은 밀도, 적합한 내부식성, 낮은 열팽창율 그리고 높은 순도를 지닌 다공성 탄소계 물질을 사용하고 있다.First, among the super capacitors, the pseudo capacitor uses metal oxide such as ruthenium oxide, iridium oxide, tantalum oxide, or vanadium oxide as the electrode active material, and the electric double layer capacitor Have used porous carbonaceous materials with high electrical conductivity, thermal conductivity, low density, suitable corrosion resistance, low thermal expansion rate and high purity as electrode active material.

한편, 슈퍼커패시터를 구성하는 중요한 요소 중 하나인 전해액은 그 사용 용도에 따라 유기계 전해액과 수계 전해액으로 구분한다. 유기계 전해액은 사용 전압 범위가 수계 전해액에 비해 높은 장점을 가지고 있으나, 높은 점도 및 상대적으로 낮은 전도도에 의해 셀 내부 저항이 증가하는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 수계 전해액은 용매로 물을 사용하기 때문에 수분 노출에 다소 덜 민감하며 무엇보다 우수한 전도도로 인해 낮은 ESR(equivalent series resistance) 값의 구현이 가능한 단점이 있다. 여기서 ESR은 메모리 백업 전원용이나 휴대기기의 베터리 보조 전원용으로 사용하기 위해서 낮은 수치 값을 요구하기 때문에 수계 전해액의 활용도를 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 용매로 물을 사용하기 때문에 물의 전기분해 전압인 약 1.2V이하의 전압범위 예컨대 최대 1.0V 정도에서 구동이 가능하도록 전지가 설계되어야 하기 때문에 상대적으로 정격전압이 낮은 단점이 있다.On the other hand, the electrolytic solution, which is one of the important components of the supercapacitor, is classified into an organic electrolytic solution and an aqueous electrolytic solution depending on its use. The organic electrolytic solution has the advantage that the operating voltage range is higher than that of the aqueous electrolytic solution, but has a drawback that the internal resistance of the cell increases due to the high viscosity and the relatively low conductivity. On the other hand, water-based electrolytes are somewhat less sensitive to water exposure due to the use of water as a solvent, and have a disadvantage in that a low ESR (equivalent series resistance) value can be realized due to excellent conductivity. Since ESR requires a low numerical value for use as a memory backup power source or a battery auxiliary power source for portable devices, various researches have been conducted to utilize the aqueous electrolyte. However, since water is used as the solvent, the battery has to be designed to be able to be driven at a voltage range of about 1.2 V or less, for example, about 1.0 V, which is the electrolysis voltage of water, so that the rated voltage is relatively low.

따라서 본 발명은 상술한 종래 문제를 해결하기 위한 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 바이폴라 적층 방식을 집전체에 도입하여 단위 셀의 정격전압을 높이면서도 안정적이 전해액 보관이 가능하도록 지원하는 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a bipolar laminated type super capacitor which can support a stable electrolyte storage while enhancing a rated voltage of a unit cell by introducing a bipolar lamination method into a current collector. And a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전후면에 단극성 집전반이 배치되고, 단극성 집전반들 사이에 바이폴라 집전 구조체와 상기 집전반 및 집전 구조체 가장자리에 접촉되는 띠 형상의 패킹부가 반복하여 배치되며, 패킹부 내부에 수계 전해액과 활성탄 전극 및 분리막이 봉지되는 전지 적층체, 상기 전지 적층체의 단극성 집전반, 상기 집전 구조체 및 상기 패킹부를 관통하여 배치되는 체결 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터의 구성을 개시한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a bipolar current collecting structure in which unipolar current collectors are disposed on the front and rear surfaces, a bipolar current collecting structure between the single polarity current collectors, And a fastening member which is arranged to penetrate the unipolar current collector of the battery stack body, the current collector structure, and the packing portion. A structure of a bipolar layered super capacitor is disclosed.

본 발명은 또한, 상기 집전 구조체는 상기 분리막보다 길게 형성되는 집전체, 상기 집전체 상에 상기 집전체 길이와 동일하게 또는 상기 집전체 길이보다 짧게 형성되는 제1 전극층 및 제2 전극층을 포함한다.The current collecting structure may further include a collector formed to be longer than the separator, a first electrode layer and a second electrode layer formed on the current collector in a length equal to or shorter than the current collector length.

상기 슈퍼 커패시터는 상기 체결 부재가 결합된 전지 적층체를 봉지하는 케이스 및 상기 단극성 집전반 외부면 각각에 배치되는 앤드 플레이트들을 더 포함하며, 상기 앤드 플레이트들은 상기 체결부재가 관통하는 나사홀이 상기 집전반들에 형성된 나사홀들과 정렬되어 배치될 수 있다.Wherein the supercapacitor further comprises a case sealing the battery laminate to which the fastening member is coupled, and end plates disposed on the outer surfaces of the unipolar current collector, wherein the end plates have threaded holes through which the fastening members pass, And may be arranged in alignment with the screw holes formed in the collectors.

또한 상기 슈퍼 커패시터는 상기 앤드 플레이트와 상기 체결부재 사이에 배치되는 개스킷을 더 포함하며, 상기 패킹부 중 상기 집전반에 배치되는 패킹부는 상기 앤드 플레이트의 나사홀과 정렬되는 나사홀, 반대측 집전반에 형성된 나사홀과 정렬되는 나사홈을 포함할 수 있다.The supercapacitor may further include a gasket disposed between the end plate and the fastening member. The packing portion disposed in the entirety of the packed portion may include a screw hole aligned with the screw hole of the end plate, And a screw groove aligned with the screw hole formed.

또한 상기 패킹부 및 상기 집전 구조체는 상기 체결부재가 관통하도록 마련되는 나사홀을 포함할 수 있다.Further, the packing portion and the current collecting structure may include a screw hole provided so as to penetrate the fastening member.

한편, 상기 패킹부는 가압 가열에 의하여 상기 집전 구조체 및 상기 집전반에 열 융착될 수 있다.On the other hand, the packing part can be thermally fused to the current collecting structure and the current collector by pressurized heating.

본 발명은 또한, 전후면에 단극성 집전반이 배치되고, 단극성 집전반들 사이에 바이폴라 집전 구조체와 상기 집전반 및 집전 구조체 가장자리에 접촉되는 띠 형상의 패킹부가 반복하여 배치되며, 패킹부 내부에 수계 전해액과 활성탄 전극 및 분리막이 봉지되는 전지 적층체를 마련하는 단계, 상기 전지 적층체의 가장자리 영역에서 상기 패킹부들과 상기 집전 구조체를 체결하기 위하여 체결부재를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터 제조 방법의 구성을 개시한다.The bipolar current collecting structure is disposed between the unipolar current collectors, and the strip-shaped packing portions contacting the edges of the collector and the current collecting structure are repeatedly arranged. A step of preparing a battery laminate in which an aqueous electrolyte solution, an activated carbon electrode and a separator are sealed, and a coupling member for coupling the packing parts and the current collector structure in an edge region of the battery laminate. A method of manufacturing a bipolar layer type super capacitor is disclosed.

여기서 상기 방법은 상기 패킹부 배치 이후 가압 및 가열하여 상기 패킹부를 상기 집전 구조체에 열 융착하는 단계, 상기 체결부재를 결합한 적어도 하나의 전지 적층체를 케이스에 봉지하는 단계, 상기 집전 구조체와 상기 패킹부 사이에 접착층을 형성하는 단계 중 어느 하나의 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes the steps of: pressing and heating the packing portion after the packing portion is disposed to thermally fuse the packing portion to the current collecting structure; sealing at least one battery laminate body coupled with the fastening member to the case; And forming an adhesive layer therebetween.

상기 전지 적층체를 마련하는 단계는 제1 리드형 집전반을 배치하는 단계, 상기 제1 리드형 집전반의 가장자리와 접촉되는 띠 형상의 패킹부를 배치하는 단계, 상기 패킹부 내부에 활성탄 전극층 및 분리막을 배치하고, 상기 패킹부 전면을 덮는 집전 구조체를 배치한 후 그 상부에 패킹부를 배치하는 단계를 제2 리드형 집전반을 배치할 때까지 반복하는 단계, 상기 패킹부의 일측에 마련된 개방 영역을 통하여 수계 전해액을 주입하는 단계, 상기 패킹부의 개방 영역을 봉지하는 단계를 포함할 수 있다.The step of providing the battery laminate includes the steps of disposing a first lead-shaped collector, disposing a strip-shaped packing part in contact with an edge of the first lead-shaped collector, Repeating the steps of disposing a current collecting structure covering the whole surface of the packing part and disposing a packing part thereon until the second lead-type current collector is disposed, through an open area provided on one side of the packing part Injecting an aqueous liquid electrolyte, and sealing the open region of the packing portion.

또는, 상기 전지 적층체를 마련하는 단계는 상기 제1 리드형 집전반을 배치하는 단계, 상기 제1 리드형 집전반의 가장자리에 띠 형상의 상기 패킹부를 배치하는 단계, 상기 패킹부 내부에 활성탄 전극층들과 분리막을 배치하면서 수계 전해액을 주입하고 그 상부에 집전 구조체를 덮는 단계를 제2 리드형 집전반 배치까지 반복하는 단계를 포함할 수 있다.Alternatively, the step of providing the battery laminate may include the steps of disposing the first lead-shaped collector, disposing the strip-shaped packing at the edge of the first lead-shaped collector, And repeating the step of injecting the aqueous electrolyte solution and covering the current collecting structure on the upper portion thereof up to the second lead-type collector lay-up.

상술한 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터 및 이의 제조 방법에 따르면, 본 발명은 낮은 ESR을 가지면서도 단위 셀의 전압을 높일 수 있다.According to the bipolar layered supercapacitor and the method of manufacturing the same, the present invention can increase the voltage of a unit cell with a low ESR.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 집전 구조체의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 집전 구조체를 이용한 바이폴라 적층체의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 슈퍼 커패시터 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 슈퍼 커패시터 제조 방법을 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a structure of a bipolar current collector structure according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a view for explaining a structure of a bipolar laminate using the current collecting structure of FIG. 1; FIG.
3 is a view for explaining a supercapacitor structure of the present invention.
4 is a view for explaining a method of manufacturing a supercapacitor according to the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 집전 구조체(10)의 형태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a form of a current collector structure 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 집전 구조체(10)는 집전체(11), 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22)을 포함하여 구성된다. 특히 본 발명의 집전 구조체(10)는, 도 1의 (a)와 같이, 집전체(11)와 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22)이 동일한 길이를 가지며 형성될 수 있다. 또는 도 1의 (b)와 같이, 집전 구조체(10)에서 집전체(11)의 길이가 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 보다 길게 형성되어, 양끝단부가 일정 길이만큼 노출되도록 형성될 수도 있다. 이렇게 노출된 집전체(11)의 양끝단부는 패킹부가 접촉되는 위치가 되는 얼라인 마크 역할을 수행하여 슈퍼 커패시터 제조 과정에서 패킹부를 정렬하기 용이하게 할 수 있다. 한편 집전 구조체(10)의 가장자리에는 후술하는 체결부재의 결합을 위하여 나사홀이 가장자리 영역에 일정 간격으로 다수개가 마련될 수 있다.1, the current collector structure 10 of the present invention includes a current collector 11, a first electrode layer 21, and a second electrode layer 22. Particularly, the current collector structure 10 of the present invention can be formed such that the current collector 11, the first electrode layer 21, and the second electrode layer 22 have the same length, as shown in Fig. 1 (a). The length of the current collector 11 in the current collector structure 10 is longer than that of the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 so that both end portions are exposed by a predetermined length as shown in Fig. . Both end portions of the current collector 11 thus exposed serve as alignment marks which are positions where the packing portions are brought into contact with each other, thereby facilitating the alignment of the packing portions in the process of manufacturing the supercapacitor. On the other hand, at the edge of the current collector structure 10, a plurality of threaded holes may be provided in the edge region at predetermined intervals in order to engage the fastening members described later.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 집전 구조체(10)는 집전체(11)가 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22)과 동일한 길이 또는 상대적으로 양끝단부가 일정 길이만큼 노출되도록 긴 길이를 가지며 형성되고 후술하는 분리막의 길이보다 더 길게 형성됨으로써 양 끝단부가 패킹부와 접촉될 수 있도록 마련되며, 접촉 과정에서 양 끝단부가 패킹부에 밀접하게 접촉됨으로써 수계 전해액의 이출을 견고하게 방지할 수 있다.The current collector structure 10 according to the present invention having such a structure can be formed such that the collector 11 has the same length as the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 or a long length And is formed so as to be longer than the length of the separation membrane to be described later, so that both ends can be brought into contact with the packing portion, and both ends of the sealing portion are in intimate contact with the packing portion during the contact process, .

상기 집전체(11)는 상기 제1 및 제2 전극층들(21, 22)이 형성되도록 일정 면과 두께를 가지며 형성될 수 있다. 이러한 집전체(11)는 예를 들면 발포 금속(foamed metal), 금속 파이버(metal fiber), 다공성 금속(porous metal), 에칭된 금속(etched metal) 등에 의한 다공성의 3차원 형태로 구성될 수 있다. 상기 집전체(11)의 재질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 루테늄(Ru), 플레티늄(Pt), 이리듐(Ir), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 비스무스(Bi), 안티모니(Sb) 등으로 이루어질 수 있다.The current collector 11 may have a predetermined thickness and thickness to form the first and second electrode layers 21 and 22. The current collector 11 may be formed in a porous three-dimensional form by, for example, foamed metal, metal fiber, porous metal, etched metal, or the like . The material of the current collector 11 may be at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, SUS, Ti, V, Cr, Mn, (Al), iridium (Ir), platinum (Pt), iridium (Ir), iridium (Co), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten Tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb), and the like.

한편 상기 집전체(11) 상부에는 제1 전극층(21)이 형성될 수 있으며, 집전체(11) 하부에는 제2 전극층(22)이 형성될 수 있다. 이때 형성되는 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22)은 동일한 재질 및 동일한 두께를 가지며 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 및 제2 전극층들(21, 22)은 1-200um 두께를 가지며 형성될 수 있다. The first electrode layer 21 may be formed on the current collector 11 and the second electrode layer 22 may be formed on the bottom of the current collector 11. The first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 formed at this time may have the same material and the same thickness. For example, the first and second electrode layers 21 and 22 may have a thickness of about 1-200 μm.

상술한 제1 및 제2 전극층들(21, 22)은 전극 활물질, 도전재, 결착제 등의 조합으로 구성된 슬러리를 도포한 후 건식하거나 열처리하여 형성될 수 있다. 이를 위하여 전극 활물질과 도전재 및 결착제를 일정 비율로 혼합하여 슬러리를 제작하고 제작된 슬러리를 상술한 방식으로 집전체(11) 상에 배치하여 제1 및 제2 전극층들(21, 22)을 형성할 수 있다.The first and second electrode layers 21 and 22 may be formed by applying a slurry composed of a combination of an electrode active material, a conductive material, a binder, etc., followed by dry or heat treatment. For this, a slurry is prepared by mixing the electrode active material, the conductive material and the binder at a predetermined ratio, and the slurry thus prepared is placed on the current collector 11 to form the first and second electrode layers 21 and 22 .

본 발명의 제1 및 제2 전극층들(21, 22)을 형성하기 위해 사용되는 전극 활물질은 리튬 이온 커패시터용 전극 내에서 전자를 주고받는 물질이 될 수 있다. 상기 전극 활물질로는 리튬 이온과, 예를 들어, 테트라플루오로보레이트와 같은 아니온을 가역적으로 담지할 수 있는 물질이 될 수 있다. 상기 전극 활물질의 형성을 위하여 활성탄, 폴리아센 (PAS), 카본 위스커 및 그라파이트 등이 이용될 수 있으며, 이들의 분말 또는 섬유를 이용하여 형성될 수 있다. 특히 본 발명의 전극 활물질은 활성탄으로 형성될 수 있다. 활성탄은 페놀 수지, 레이온, 아크릴로니트릴 수지, 피치, 및 야자 껍질 등을 원료로 하는 활성탄을 포함할 수 있다. The electrode active material used for forming the first and second electrode layers 21 and 22 of the present invention may be a material for transferring electrons in the electrode for a lithium ion capacitor. The electrode active material may be a material capable of reversibly supporting lithium ions and anions such as tetrafluoroborate. Activated carbon, polyacene (PAS), carbon whisker, and graphite may be used for forming the electrode active material, and they may be formed using powders or fibers thereof. In particular, the electrode active material of the present invention may be formed of activated carbon. Activated carbon may include activated carbon made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, and coconut husk.

정극에 사용하는 전극 활물질로서, 상기 물질 이외에, 방향족계 축합 폴리머의 열처리물로서, 수소원자/탄소 원자의 원자비가 0.50 ∼ 0.05 인 폴리아센계 골격 구조를 갖는 폴리아센계 유기 반도체(PAS)도 이용될 수 있다. As the electrode active material used for the positive electrode, a polyacene-based organic semiconductor (PAS) having a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.50 to 0.05 can be used as a heat treatment product of an aromatic condensation polymer in addition to the above- have.

리튬 이온 커패시터용 전극의 음극에 사용하는 전극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 담지할 수 있는 물질이 될 수 있다. 예를 들어 음극에 사용되는 전극 활물질은 흑연, 난흑연화 탄소 등의 결정성 탄소 재료, 하드 카본, 코크스 등의 탄소 재료, 상기 정극의 전극 활물질로서도 기재한 폴리아센계 물질(PAS)이 사용될 수 있다. The electrode active material used for the negative electrode of the lithium ion capacitor electrode may be a material capable of reversibly carrying lithium ions. For example, the electrode active material used for the negative electrode may be a crystalline carbon material such as graphite or non-graphitized carbon, a carbon material such as hard carbon or coke, or a polyacene material (PAS) described as an electrode active material of the positive electrode .

리튬 이온 커패시터용 전극에 사용하는 전극 활물질의 형상은 입자 형상으로 정립된 것이 바람직하다. 또한, 입자의 형상이 구형이면, 전극 성형 시에 보다 고밀도인 전극을 형성할 수 있다. 상술한 전극 활물질들은 각각 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.It is preferable that the shape of the electrode active material used for the electrode for the lithium ion capacitor is formed into a particle shape. Further, when the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed at the time of electrode formation. The above electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

상기 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용하는 도전재는, 도전성을 갖고, 전기 이중층을 형성할 수 있는 세공을 갖지 않는, 입자 형상의 탄소의 동소체로 이루어지고, 구체적으로는, 퍼네이스 블랙, 아세틸렌 블랙, 및 케첸 블랙 등의 도전성 카본 블랙을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아세틸렌 블랙 및 퍼네이스 블랙이 바람직하다. The conductive material used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor is made of an isotropic material of carbon having particle shape and having no pores capable of forming an electric double layer Specific examples thereof include conductive carbon blacks such as purne black, acetylene black, and Ketjen black. Of these, acetylene black and furnace black are preferred.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용하는 도전재의 체적 평균 입자 직경은, 전극 활물질의 체적 평균 입자 직경보다 작은 것이 바람직하다. 상기 도전재의 양은 전극 활물질 100 wt% 대비 0.1 ∼ 50 wt%, 바람직하게는 1 ∼ 15 wt%의 범위를 가질 수 있다. The volume average particle diameter of the conductive material used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor of the present invention is preferably smaller than the volume average particle diameter of the electrode active material. The amount of the conductive material may be 0.1 to 50 wt%, preferably 1 to 15 wt%, based on 100 wt% of the electrode active material.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용되는 결착제는 전극 활물질 및 도전재를 서로 결착시킬 수 있는 화합물로서 다양한 재료들이 이용될 수 있다. 특히 상기 결착제는 용매에 분산되는 성질이 있는 분산형 결착제가 될 수 있다. 이러한 분산형 결착제는 예를 들어, 불소 중합체, 디엔 중합체, 아크릴레이트 중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 중합체 등의 고분자 화합물을 들 수 있고, 불소 중합체, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체가 바람직하고, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체 등이 될 수 있다. 이러한 결착제는 리튬 이온 커패시터의 내전압 및 에너지 밀도를 높게 할 수 있는 이점을 제공한다.The binder used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor of the present invention is a compound capable of bonding the electrode active material and the conductive material to each other, and various materials can be used. In particular, the binder may be a dispersion type binder having properties of being dispersed in a solvent. Such a dispersion type binder may, for example, be a polymer compound such as a fluoropolymer, a diene polymer, an acrylate polymer, a polyimide, a polyamide or a polyurethane polymer, and a fluoropolymer, a diene polymer or an acrylate polymer is preferable , A diene polymer or an acrylate polymer, and the like. Such a binder provides an advantage that the withstand voltage and energy density of the lithium ion capacitor can be increased.

여기서 디엔 중합체는 폴리부타디엔이나 폴리이소프렌 등의 공액 디엔 단독 중합체, 카르복시 변성되는 스티렌·부타디엔 공중합체 (SBR) 등의 방향족 비닐·공액 디엔 공중합체, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 (NBR) 등의 시안화 비닐·공액 디엔 공중합체, 수소화 SBR, 수소화 NBR 등이 될 수 있다. 그리고 아크릴레이트 중합체는 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산n-아밀, 아크릴산이소아밀, 아크릴산n-핵실, 아크릴산2-에틸핵실, 아크릴산핵실, 아크릴산노닐, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴 등의 아크릴레이트, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산n-아밀, 메타크릴산이소아밀, 메타크릴산n-핵실, 메타크릴산2-에틸핵실, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산이소데실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산트리데실, 메타크릴산스테아릴 등의 메타아크릴레이트 등이 될 수 있다.Here, the diene polymer may be at least one selected from the group consisting of conjugated diene homopolymers such as polybutadiene and polyisoprene, aromatic vinyl-conjugated diene copolymers such as carboxy-modified styrene / butadiene copolymer (SBR), acrylonitrile / butadiene copolymer Vinyl-conjugated diene copolymer, hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like. And the acrylate polymer is selected from the group consisting of ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, Acrylate such as acrylic acid novolac, nonyl acrylate, lauryl acrylate and stearyl acrylate; acrylates such as ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl acrylate, n-amyl methacrylate, n-amyl methacrylate, n-nylon methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, Acrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, methacrylonitrile, and the like.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 전극의 전극 조성물층에 사용하는 결착제의 형상은 집전체와의 결착성이 양호하고, 또, 제조한 전극의 용량의 저하나 충방전의 반복에 의한 열화를 억제하기 위하여 입자 형상이 될 수 있다. 입자 형상의 결착제는 예를 들어 라텍스와 같은 결착제의 입자가 물에 분산된 상태인 것이나, 이와 같은 분산액을 건조시켜 얻어지는 분말 형상인 것이 될 수 있다.The shape of the binder used in the electrode composition layer of the electrode for a lithium ion capacitor of the present invention is preferably such that the binding property with the current collector is good and the deterioration due to repetition of charging and discharging is suppressed It can be a particle shape. The binder in the form of particles may be, for example, a state in which particles of a binder such as latex are dispersed in water, or a powder obtained by drying such a dispersion.

상기 결착제의 양은 전극 활물질 100 wt%에 대비하여 0.1 ∼ 50 wt%, 바람직하게는 1 ∼ 20 wt% 범위가 될 수 있다. 이러한 결착제는 전극층과 집전체(11)와의 밀착성을 충분히 확보할 수 있고, 리튬 이온 커패시터의 내부 저항을 낮게 할 수 있다.The amount of the binder may be in the range of 0.1 to 50 wt%, preferably 1 to 20 wt%, relative to 100 wt% of the electrode active material. Such a binder can ensure sufficient adhesion between the electrode layer and the current collector 11, and can reduce the internal resistance of the lithium ion capacitor.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 적층체(90)의 형태를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the shape of the bipolar laminate 90 according to the embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바이폴라 적층체(90)는 집전 구조체(10)들 사이의 양 끝단에 배치되는 패킹부(30)들, 집전 구조체(10)들 사이에 배치되는 활성탄 전극층들(41, 42), 활성탄 전극층들(41, 42) 사이에 배치되는 분리막(50), 집전 구조체(10)들 사이에 배치되는 수계 전해액(60)을 포함하여 구성되는 단위 셀들이 다단으로 구성될 수 있다. 이러한 구조의 바이폴라 적층체(90)는 집전 구조체(10)가 바이폴라 특성으로 설계됨으로써 단위 셀에서 낼 수 있는 출력 전압을 높이면서도 수계 전해액(60)에 대면되는 부분의 전압을 낮게 유지하도록 지원한다. 결과적으로 수계 전해액(60)의 가스 발생을 위한 해리를 방지하면서도 상대적으로 높은 출력 전압을 유지할 수 있다.2, the bipolar laminate 90 of the present invention includes packing portions 30 disposed at both ends of the current collector structures 10, activated carbon electrode layers (not shown) disposed between the current collector structures 10 The separator 50 disposed between the active carbon electrode layers 41 and 42 and the aqueous electrolyte 60 disposed between the collector structures 10 may be formed in multiple stages have. The bipolar laminate 90 having such a structure supports the current collector structure 10 to be designed with bipolar characteristics so as to increase the output voltage that can be generated in the unit cell and maintain the voltage at the portion facing the aqueous electrolyte 60 at a low level. As a result, a relatively high output voltage can be maintained while preventing dissociation for the generation of gas of the aqueous electrolyte 60.

한편 본 발명의 바이폴라 적층체(90)는 수계 전해액(60)을 채택함으로 해당 수계 전해액(60)의 이출을 방지하기 위한 구조물을 가진다. 특히 본 바이폴라 적층체(90)는 집전 구조체(10)들의 양 끝단에 탄성을 가지는 패킹부(30)들을 배치함으로써 집전 구조체(10)들 사이의 밀폐 공간을 형성하고, 해당 밀폐 공간에 수계 전해액(60)을 주입하도록 배치할 수 있다. 그리고 수계 전해액(60) 내부에 활성탄 전극층들(41, 42)이 분리막(50)을 사이에 두고 배치되어 수계 전해액(60)의 이온화 특성을 높이도록 지원할 수 있다. 여기서 활성탄 전극층들(41, 42)은 집전 구조체(10)에 배치된 전극층들에 대향되는 극성을 가지도록 배치됨으로써 집전 구조체(10)에 보다 많은 이온이 집전될 수 있도록 지원한다.Meanwhile, the bipolar laminate 90 of the present invention has a structure for preventing the water-based electrolytic solution 60 from being discharged by adopting the water-based electrolytic solution 60. Particularly, the present bipolar laminate 90 forms packing spaces 30 having elasticity at both ends of the current collector structures 10 to form a closed space between the current collector structures 10, 60 may be injected. The active carbon electrode layers 41 and 42 are disposed in the aqueous electrolyte solution 60 with the separator 50 interposed therebetween to enhance the ionization characteristics of the aqueous electrolyte solution 60. Here, the activated carbon electrode layers 41 and 42 are disposed so as to have polarities opposite to the electrode layers disposed in the current collector structure 10, so that more ions can be collected on the current collector structure 10.

집전 구조체(10)들은 앞서 도 1에서 설명한 형태에서와 같이 전후면에 제1 및 제2 전극층들(21, 22)이 형성된 구조를 가지며, 패킹부(30)의 두께를 간격으로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 특히 집전 구조체(10)들은 서로 대향되는 극성들이 복층으로 배치될 수 있다. 예컨대 집전 구조체(10)들은 도시된 도면을 기준으로 상측부터 제1 전극층(21), 집전체(11), 제2 전극층(22)의 순서를 가지며 배치될 수 있다. 1, the first and second electrode layers 21 and 22 are formed on the front and rear surfaces of the current collector structures 10, and the thicknesses of the packing portions 30 are spaced apart from each other by a predetermined distance . In particular, the current collecting structures 10 can be arranged in a multi-layered structure in which the polarities opposite to each other. For example, the current collecting structures 10 may be arranged in the order of the first electrode layer 21, the current collector 11, and the second electrode layer 22 from the upper side with reference to the drawing.

패킹부(30)들은 일정 두께와 폭을 가지는 띠 형상으로 집전 구조체(10)들의 가장자리에 배치된다. 패킹부(30)의 중앙에 빈 공간을 전후면에 배치되는 집전 구조체(10)들에 의하여 밀폐 공간으로 구성되며, 이 밀폐 공간 내에는 앞서 설명한 바와 같이 분리막(50)과 활성탄 전극층들(41, 42)이 배치되고, 그 내부에는 수계 전해액(60)이 배치될 수 있다. 이때 패킹부(30)는 내부 공간을 밀폐시킬 수 있도록 열 융착에 의하여 집전 구조체(10)들과 면밀하게 결합될 수 있다.The packing portions 30 are disposed at the edges of the current collecting structures 10 in a strip shape having a certain thickness and width. The separation space 50 and the activated carbon electrode layers 41 and 42 are formed in the closed space by the current collecting structures 10 disposed on the front and rear sides of the empty space at the center of the packing part 30. As described above, 42, and an aqueous electrolytic solution 60 may be disposed therein. At this time, the packing part 30 can be closely coupled with the current collecting structures 10 by thermal fusion so as to seal the internal space.

이러한 패킹부(30)를 구성하는 충전재는 예컨대 일-액체 비경화성 에폭시 수지가 될 수 있다. 그러나 본 발명의 패킹부(30)는 상술한 충전재의 재료에 한정되지는 않으며 그 밖의 열경화성 수지(폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)나 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 패킹부(30)는 설계자의 의도에 따라 또는 적용되는 전지의 타입에 따라 원하는 충진(Seal) 효과를 가지는 재료가 선택될 수 있을 것이다. The filler constituting the packing portion 30 may be, for example, a one-liquid non-curable epoxy resin. However, the packing portion 30 of the present invention is not limited to the above-mentioned material of the filler, but may include other thermosetting resin (polypropylene or polyethylene) or thermoplastic resin. Also, the packing part 30 of the present invention may be selected according to the designer's intention or a material having a desired sealing effect according to the type of the battery to be applied.

집전 구조체(10)들 사이에 배치되는 활성탄 전극층들(41, 42)은 분리막(50)을 사이에 두고 서로 다른 극성을 가지며 배치될 수 있다. 특히 활성탄 전극층들(41, 42)은 전후면에 대면되는 집전 구조체(10)에 배치된 전극층들과 대향되는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 집전 구조체(10)의 제1 전극층(21)과 대면되는 제1 활성탄 전극층(41)은 제1 전극층(21)과 상반된 특성을 가질 수 있다. 동일한 방식으로 집전 구조체(10)의 제2 전극층(22)과 대면되는 제2 활성탄 전극층(42) 역시 제2 전극층(22)과 상반된 특성을 가질 수 있다. 상술한 활성탄 전극층들(41, 42)은 각각 수계 전해액의 이온화 특성 지원을 위하여 수계 전해액 용매를 포함할 수 있다. 수계 전해액의 용매로는, 물, HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, 아세트산/아세트산 리튬, LiOH, KOH, 해수, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, LiI, NH₄Cl, NH₄Br, 과산화 수소수 및 이들 조합을 용매로서 사용할 수 있다.The activated carbon electrode layers 41 and 42 disposed between the current collecting structures 10 may be arranged with different polarities with the separator 50 therebetween. Particularly, the activated carbon electrode layers 41 and 42 may have a property of being opposed to the electrode layers disposed on the current collector structure 10 facing the front and rear surfaces. For example, the first active carbon electrode layer 41 facing the first electrode layer 21 of the current collector structure 10 may have properties opposite to those of the first electrode layer 21. The second active carbon electrode layer 42 facing the second electrode layer 22 of the current collecting structure 10 may have a property opposite to that of the second electrode layer 22 in the same manner. The activated carbon electrode layers 41 and 42 may include an aqueous electrolyte solution solvent to support the ionization characteristics of the aqueous electrolyte solution. Examples of the solvent of the aqueous electrolytic solution include water, HCl, H ₂ SO ₄ , H ₃ PO ₄ , acetic acid / lithium acetate, LiOH, KOH, seawater, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, LiI, NH ₄ Cl, NH ₄ Br, Hydrogen peroxide and combinations thereof may be used as the solvent.

분리막(50)은 활성탄 전극층들(41, 42) 사이에 배치되어 활성탄 전극층들(41, 42)이 물리적으로 접촉되는 것을 방지하는 한편 활성탄 전극층들(41, 42) 사이의 전해질이 침투할 수 있도록 지원하는 역할을 수행한다. 이를 위하여 본 발명의 분리막(50)을 위한 재료는 전해질이 분리막 안으로 침투할 수 있는 투과성을 갖는 다공성 PE(폴리에틸렌)으로 구성될 수 있다. 또한 본 발명의 분리막(50) 재료는 PP(폴리프로필렌)과 같은 그 밖의 폴리올레핀, PP/PE/PP의 삼층 구조 적층체, 폴리아미드, 폴리이미드, 아라미드 또는 부직포를 포함할 수 있다. 부직포는 예컨대, 면화, 레이온(rayon), 아세테이트, 나일론 또는 폴리에스테르를 포함한다.The separator 50 is disposed between the activated carbon electrode layers 41 and 42 to prevent the active carbon electrode layers 41 and 42 from being physically contacted with each other while allowing the electrolyte between the activated carbon electrode layers 41 and 42 to permeate. Performs a supporting role. To this end, the material for the separator 50 of the present invention may be composed of porous PE (polyethylene) having permeability through which the electrolyte can permeate into the separator. The material of the separator 50 of the present invention may also include other polyolefins such as PP (polypropylene), a three-layered structure of PP / PE / PP, polyamide, polyimide, aramid or nonwoven fabric. Nonwoven fabrics include, for example, cotton, rayon, acetate, nylon or polyester.

집전 구조체(10)들 사이에 배치되는 수계 전해액(60)은 물에 리튬염을 함유시킨 형태가 적용될 수 있다. 여기서 리튬염은 예를 들어 LiPF₆, LiBF₄, LiClO₄ 및 LiAsF₆ 등의 무기 리튬염 및 LiCF₃SO₃, LiN(SO₂CF₃)₂(Li-TFSI), LiN(SO₂C₂F₅)₂, LiC(SO₂CF₃)₃ 등의 유기 리튬염 등이 될 수 있다.The water-based electrolytic solution 60 disposed between the current collecting structures 10 may be a form in which a lithium salt is contained in water. The lithium salt, for example, LiPF _6, LiBF _{_4,} LiClO ₄ and LiAsF ₆ inorganic lithium salts such as, and _{_{LiCF 3 SO 3, LiN (SO}} 2 CF 3) 2 (Li-TFSI), LiN (SO 2 C 2 F ₅ ) ₂ , LiC (SO ₂ CF ₃ ) _3, and the like.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 적층체(90)가 적용된 슈퍼 커패시터(100)의 전체 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining the overall structure of a supercapacitor 100 to which a bipolar laminate 90 according to an embodiment of the present invention is applied.

도 3을 참조하면, 본 발명의 슈퍼 커패시터(100)는 바이폴라 적층체(90), 바이폴라 적층체(90)의 양 끝단에 배치되는 제1 리드형 집전반(121) 및 제2 리드형 집전반(122), 제1 리드형 집전반(121)의 바깥쪽 방향에 배치되는 제1 앤드 플레이트(111), 제2 리드형 집전반(122)의 바깥쪽 방향에 배치되는 제2 앤드 플레이트(112)를 포함하며, 패킹부(30)들을 견고하게 결합하는 체결 부재(80)가 배치되는 전지 적층체(200)를 포함하며, 상기 전지 적층체(200)를 포함하는 케이스(70)를 포함한다. 3, the supercapacitor 100 of the present invention includes a bipolar laminate 90, a first lead-shaped collector 121 disposed at both ends of the bipolar laminate 90, and a second lead- A first end plate 111 disposed on the outer side of the first lead-shaped collector 121, a second end plate 112 disposed on the outer side of the second lead-shaped collector 122, And a case 70 including the battery stack 200 including the battery stack 200 in which a fastening member 80 for firmly coupling the packing portions 30 is disposed .

이와 같은 구조의 슈퍼 커패시터(100)는 전지 적층체(200)를 기반으로 단위 셀들의 출력을 상대적으로 고전위 전압으로 구성할 수 있도록 하면서도 수계 전해액과 대면되는 면적은 넓히도록 함으로써 전해질의 해리를 최소화하여 가스 발생을 방지할 수 있다. 그리고 본 발명의 슈퍼 커패시터(100)는 기본적으로 수계 전해액(60)을 사용함으로써 낮은 ESR을 기반으로 동작하게 된다.The supercapacitor 100 having such a structure allows the output of the unit cells to be relatively high voltage based on the battery stack 200 while minimizing dissociation of the electrolyte by making the surface area facing the aqueous electrolyte solution widen So that the generation of gas can be prevented. The supercapacitor 100 according to the present invention basically operates based on a low ESR by using the aqueous electrolyte 60.

한편 본 발명의 슈퍼 커패시터(100)는 도시된 바와 같이 전지 적층체(200)가 바이폴라 적층체(90)로 구성되는 집전 구조체(10)들과 외부 돌출형 전극을 형성하는 리드 배치를 위하여 단극성 집전반들이 전면층과 저면층에 각각 배치되는 구조를 채택할 수 있다. The supercapacitor 100 of the present invention may be configured such that the battery stack 200 includes the current collecting structures 10 composed of the bipolar laminate 90 and the unipolar The structure in which the collectors are arranged in the front layer and the bottom layer can be adopted.

예컨대 전면층에 배치되는 제1 리드형 집전반(121)은 정극성 리드와 상기 정극성 리드에 연결되는 전면 집전체를 포함할 수 있다. 전면 집전체는 앞서 설명한 집전체와 동일한 형태로 구성되며, 다만 집전체 하부면에 캐소드 극성의 전극층이 형성되어 단극성 집전반을 구성한다. 정극성 리드 역시 집전체와 동일 재질로 형서오딜 수 있으며, 전면 집전체의 가장자리 일측에서 케이스(70)의 개구된 방향으로 일정 두께와 길이를 가지며 돌출되는 형태로 마련될 수 있다. 특히 제1 리드형 집전반(121)의 전면에는 적어도 두 곳에 나사홀이 마련될 수 있다. For example, the first lead-shaped collector 121 disposed on the front layer may include a positive lead and a front collector connected to the positive lead. The front current collector is formed in the same shape as the current collector described above, but an electrode layer having a cathode polarity is formed on the bottom surface of the current collector to form a unipolar current collector. The positive lead may be formed of the same material as that of the current collector, and may be provided in a shape protruding from a side of the edge of the front collector to a direction of opening the case 70 with a certain thickness and length. In particular, at least two screw holes may be provided on the front surface of the first lead-shaped collector 121.

제1 리드형 집전반(121)의 상면에는 제1 앤드 플레이트(111)가 배치될 수 있다. 제1 앤드 플레이트(111)는 제1 리드형 집전반(121)의 상면에 배치되어 제1 리드형 집전반(121) 전체를 지지하는 역할을 수행한다. 특히 제1 앤드 플레이트(111)에는 적어도 두 곳에 나사홀이 마련될 수 있다. 제1 앤드 플레이트(111)에 형성된 나사홀들은 제1 리드형 집전반(121)에 마련된 나사홀들과 나란하게 정렬되어 배치될 수 있다. 그리고 제1 앤드 플레이트(111)에 형성된 나사홀의 상면에는 체결 부재(80)의 나사작업 과정에서 제1 앤드 플레이트(111)의 나사홀 주변이 파손되지 않도록 개스킷(81)이 배치될 수 있다.The first end plate 111 may be disposed on the upper surface of the first lead-shaped collector 121. The first end plate 111 is disposed on the upper surface of the first lead-shaped collector 121 to support the entire first lead-shaped collector 121. In particular, at least two screw holes may be provided in the first end plate 111. The screw holes formed in the first end plate 111 may be arranged in alignment with the screw holes provided in the first lead-shaped collector 121. The gasket 81 may be disposed on the upper surface of the screw hole formed in the first end plate 111 so as not to break the screw holes of the first end plate 111 during the screwing operation of the fastening member 80.

저면층에 배치되는 제2 리드형 집전반(122)은 부극성 리드와 상기 부극성 리드에 연결되는 저면 집전체를 포함할 수 있다. 저면 집전체는 앞서 도 1에서 설명한 집전체와 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 단지 집전체의 상부면에 애노드 극성의 전극층이 형성되어 단극성 집전반을 구성하게 된다. 부극성 리드는 집전체와 동일한 재질로 형성되어 저면 집전체에서 일정 두께와 길이를 가지며 돌출되는 형태로 마련될 수 있다.The second lead-shaped collector 122 disposed in the bottom layer may include a negative-polarity lead and a bottom-side current collector connected to the negative-polarity lead. The bottom current collector may be formed in the same manner as the current collector described with reference to FIG. 1, and an electrode layer having an anode polarity is formed on the upper surface of the current collector to form a unipolar current collector. The negative lead may be formed of the same material as the current collector, and may be provided in a shape protruding from the bottom current collector with a predetermined thickness and length.

제2 앤드 플레이트(112)는 제2 리드형 집전반(122)의 배면에 일정 두께를 가지며 배치되어 제2 리드형 집전반(122)을 지지함과 아울러, 제2 리드형 집전반(122)의 집전 용량을 극대화하기 위해 배치될 수 있다. 또한 제2 앤드 플레이트(112)는 제2 리드형 집전반(122)을 가압하는 형상으로 마련될 수 있다. 한편 도시된 도면에서는 제2 앤드 플레이트(112)에 별다른 체결 부재를 배치하지 않는 것으로 나타내었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제2 앤드 플레이트(112) 역시 제1 앤드 플레이트(111)의 적어도 두 곳을 관통하여 패킹부(30)들을 체결하는 체결 부재(80)의 배치를 위하여 다수개의 나사홀이 마련될 수 있다. 제2 앤드 플레이트(112)에 형성된 나사홀은 제2 리드형 집전반(122)을 관통하도록 배치되기 때문에 제2 리드형 집전반(122)의 적어도 두 곳 역시 나사홀이 배치될 수 있으며, 제2 앤드 플레이트(112)에 형성되는 나사홀과 정렬될 수 있다. 특히 제2 리드형 집전반(122) 및 제2 앤드 플레이트(112)에 형성되는 나사홀들은 패킹부(30)와 제2 리드형 집전반(122)이 대면되는 가장자리 영역에 각각 배치될 수 있다. 제2 앤드 플레이트(112) 및 제2 리드형 집전반(122)을 관통하여 패킹부(30)들을 체결하는 체결부재는 제1 앤드 플레이트(111) 및 제1 리드형 집전반(121)을 관통하며 해당 위치에 배치된 패킹부(30)들을 체결하는 체결부재와 전기적으로 그리고 물리적으로 접촉되지 않도록 서로 엇갈린 위치에 배치된다. 이에 따라 제2 앤드 플레이트(112)의 저면에 체결부재가 관통하여 배치될 수 있으며, 체결부재가 제2 앤드 플레이트(112)의 나사홀 주변을 파손하지 않도록 개스킷 역시 배치될 수 있다. The second end plate 112 has a predetermined thickness on the rear surface of the second lead-shaped collector 122 to support the second lead-shaped collector 122 and the second lead-shaped collector 122, In order to maximize the current collection capacity of the battery. The second end plate 112 may be provided to press the second lead-shaped collector 122. In the illustrated embodiment, the second end plate 112 is not provided with any fastening member, but the present invention is not limited thereto. That is, the second end plate 112 may also be provided with a plurality of screw holes for arranging the fastening members 80 that pass through at least two of the first end plates 111 and fasten the packing portions 30. Since the screw holes formed in the second end plate 112 are arranged to pass through the second lead-shaped collector 122, screw holes can be arranged in at least two places of the second lead-shaped collector 122, Can be aligned with a screw hole formed in the end plate (112). The screw holes formed in the second lead-shaped collector 122 and the second end plate 112 may be respectively disposed in the edge regions where the packing portion 30 and the second lead-shaped collector 122 face each other . The fastening member for fastening the packing portions 30 through the second end plate 112 and the second lead type current collector 122 penetrates the first end plate 111 and the first lead- And are disposed at positions staggered from each other so as not to be electrically and physically contacted with the fastening members for fastening the packing portions 30 disposed at the corresponding positions. Accordingly, a fastening member may be disposed through the bottom surface of the second end plate 112, and a gasket may be disposed so that the fastening member does not break around the screw hole of the second end plate 112.

한편 도시된 도면에서 체결 부재(80)가 두 개의 패킹부(30)들을 관통하여 체결되는 형태로 나타내었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 체결 부재(80)의 볼트는 전체 패킹부(30)들을 모두 관통할 수 있는 길이를 가지며 패킹부(30)들을 관통하여 체결할 수 있다. 다만 체결 부재(80)의 볼트 길이는 저면에 배치된 마지막 패킹부를 관통하지 않도록 설계되어야 할 것이다. 제2 앤드 플레이트(112)를 관통하는 체결부재 역시 상부에 배치된 두 개의 패킹부(30)들만 체결하는 것이 아니라 보다 길게 설계되어 제1 앤드 플레이트(111)에 근접한 패킹부(30)의 일부를 체결하도록 배치될 수도 있다. 상술한 체결 부재(80)는 직사각형의 판 형상으로 마련되는 제1 앤드 플레이트(111) 및 제2 앤드 플레이트(112) 상에서 적어도 4 곳의 모서리에 배치될 수 있으며, 설계자의 의도에 따라 보다 견고한 밀폐 구조 지원을 위하여 측면 가장자리마다 추가로 더 배치될 수 있다. 한편 제1 앤드 플레이트(111) 및 제2 앤드 플레이트(112)의 적어도 일측에는 가스 배출구(82)가 마련되어 내부에서 발생하는 가스를 배출을 지원할 수도 있을 것이다.Although the fastening member 80 is illustrated as being fastened through two packing portions 30 in the drawing, the present invention is not limited thereto. That is, the bolt of the fastening member 80 has a length enough to pass through all the packing parts 30 and can be fastened through the packing parts 30. [ However, the bolt length of the fastening member 80 should be designed not to pass through the last packing portion disposed on the bottom surface. The fastening member passing through the second end plate 112 is not designed to fasten only the two packing portions 30 disposed on the upper side but may be designed to be longer so that a part of the packing portion 30 close to the first end plate 111 As shown in Fig. The fastening member 80 may be disposed at at least four corners on the first end plate 111 and the second end plate 112 provided in a rectangular plate shape, Additional additional per side edges may be provided for structural support. Meanwhile, at least one side of the first end plate 111 and the second end plate 112 may be provided with a gas discharge port 82 to assist in discharging gas generated therein.

케이스(70)는 상술한 전지 적층체(200)를 감싸는 역할을 수행한다. 즉 케이스(70)는 바이폴라 적층체(90)와, 제1 앤드 플레이트(111)와 제1 리드형 집전반(121), 제2 앤드 플레이트(112)와 제2 리드형 집전반(122)을 감싸도록 배치되며, 제1 리드형 집전반(121)의 부극성 리드와 제2 리드형 집전반(122)의 정극성 리드가 각각 외부로 돌출될 수 있도록 홀이 형성될 수 있다. 이러한 케이스(70)는 외부로부터의 충격, 환경 열화를 방지하기 위해 채용될 수 있으며, 충격 및 환경 열화를 방지하기 위해서 상술한 구조물 전체를 수용하는 형태로 마련될 수 있다. 경량화의 관점에서 케이스(70)는 금속을 고분자 절연체로 피복한 알루미늄 라미네이트 팩 등의 고분자-금속을 복합한 라미네이트 필름이 적용될 수 있다. 상기 고분자-금속 복합 라미네이트 필름 예로서 고분자 필름으로 이루어지는 외장 보호층(라미네이트 최외층), 금속 필름층, 고분자 필름으로 이루어지는 열 융착층(라미네이트 최내층)이 일체화되어 구성될 수 있다. 상기 금속 필름층은 알루미늄 필름 등이 될 수 있다. 케이스(70)에 고분자-금속 복합 라미네이트 필름을 이용하는 경우, 상기 부극 리드 및 정극 리드는 상기 열 융착부에 끼워져서 해당 케이스(70)의 외부로 노출되는 구조가 될 수 있다. The case 70 serves to wrap the battery stack 200 described above. That is, the case 70 includes the bipolar laminate 90, the first end plate 111 and the first lead-shaped collector 121, the second end plate 112, and the second lead- A hole may be formed so that the negative lead of the first lead-shaped collector 121 and the positive lead of the second lead-shaped collector 122 may protrude outwardly. The case 70 may be employed to prevent external impacts or environmental deterioration, and may be provided to accommodate the entire structure in order to prevent impact and environment deterioration. From the viewpoint of weight saving, the case 70 may be a laminate film of a polymer-metal composite such as an aluminum laminate pack in which a metal is coated with a polymer insulator. As an example of the polymer-metal composite laminate film, an outer protective layer (laminate outermost layer) comprising a polymer film, a metal film layer, and a heat-seal layer (laminate innermost layer) comprising a polymer film may be integrally formed. The metal film layer may be an aluminum film or the like. When the polymer-metal composite laminate film is used for the case 70, the negative electrode lead and the positive electrode lead may be inserted into the heat-sealed portion and exposed to the outside of the case 70.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터(100)는 수계 전해액(60)을 채용하여 낮은 ESR을 제공하면서도 단위 셀들의 전압을 높여 상대적으로 고전위 전압을 지원할 수 있다. As described above, the bipolar layered supercapacitor 100 of the present invention employs the aqueous electrolytic solution 60 to increase the voltage of the unit cells while supporting a relatively high voltage by providing a low ESR.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터(100) 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of manufacturing a bipolar layered supercapacitor 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 바이폴라 적층형 슈퍼 커패시터(100) 제조 방법은 먼저 S101 단계에서 전지 적층체(200)를 구성하기 위한 구성품들을 마련한다. 즉 본 발명의 슈퍼 커패시터 제조 방법은 전지 적층체(200) 구성을 위한 제1 리드형 집전반(121) 및 제2 리드형 집전반(122), 바이폴라 집전 구조체(10), 패킹부(30), 활성탄 전극층들(41, 42) 및 분리막(50), 수계 전해액(60)을 마련한다.Referring to FIG. 4, the method for fabricating a bipolar stack type supercapacitor 100 of the present invention includes components for constructing the battery stack 200 in step S101. That is, the method for manufacturing a supercapacitor of the present invention includes a first lead-shaped collector 121 and a second lead-shaped collector 122, a bipolar current collecting structure 10, a packing 30, Activated carbon electrode layers 41 and 42, a separation membrane 50, and an aqueous electrolyte solution 60 are provided.

그리고 이하에서 설명하는 S103 단계, S105 단계, S107 단계 및 S109 단계에서와 상술한 구조물들을 순차적으로 적층하여 전지 적층체(200)를 구성하거나, S102 단계, S104 단계, S106 단계 및 S108 단계를 통하여 전지 적층체(200)를 구성한다. The structures described above in steps S103, S105, S107, and S109, which will be described below, are sequentially stacked to construct the battery stack 200, or steps S102, S104, S106, Thereby forming a laminated body 200.

이를 보다 상세히 설명하면, S103 단계에서 제1 리드형 집전반(121) 상에 패킹부(30)를 배치하고, 내부에 분리막(50)을 기준으로 배치된 활성탄 전극층들(41, 42)을 배치한다. 그리고 S105 단계에서 패킹부(30)의 타측면에 바이폴라 집전 구조체(10)를 배치하는 한편 집전 구조체(10)의 타측면에 새로운 패킹부(30)를 배치하고 활성탄 전극층들(41, 42)과 분리막(50)을 배치한다. 상술한 배치를 설계 의도에 따른 두께를 가지도록 반복하여 작업하며 결과적으로 제2 리드형 집전반(122)을 배치하는 단계까지 반복하여 작업한다. 여기서 패킹부(30)는 띠 형상으로 마련되데, 일측부가 개방되도록 형성된 구조가 채용됨으로써, 적층 이후 내부에 수계 전해액(60)을 주입할 수 있는 통로를 가질 수 있다. 상술한 전지 적층체(200) 배치가 완료되면 가열 가압하여 열융착 방식으로 패킹부(30)와 바이폴라 집전 구조체(10) 간의 밀폐성을 높이도록 할 수 있다.More specifically, in step S103, the packing 30 is disposed on the first lead-shaped collector 121 and the activated carbon electrode layers 41 and 42 disposed on the separator 50 are disposed do. The bipolar current collecting structure 10 is disposed on the other side of the packing 30 in step S105 and a new packing 30 is disposed on the other side of the current collecting structure 10 to form active carbon electrode layers 41 and 42, The separation membrane 50 is disposed. The above arrangement is repeatedly performed so as to have a thickness according to the design intention, and as a result, the steps of arranging the second lead-shaped collector 122 are repeatedly performed. Here, the packing portion 30 is formed in a strip shape, and a structure in which one side portion is opened is employed, so that a passage through which the aqueous electrolyte solution 60 can be injected after lamination can be provided. When the arrangement of the battery stack 200 is completed, the sealing between the packing 30 and the bipolar current collecting structure 10 can be enhanced by heating and pressing.

다음으로, S107 단계에서 패킹부(30)의 개방된 영역을 통하여 수계 전해액(60)을 주입한다. 이때, 진공 주입법 등을 이용하여 패킹부(30)의 개방된 영역을 통하여 수계 전해액(60)을 주입할 수 있다. 그리고 S109 단계에서 수계 전해액(60)의 주입이 완료되면 패킹부(30)의 외주부의 일부에 남겨 둔 개방 영역에 패킹부(30)와 동일 재질의 수지 등을 이용하여 봉지할 수 있다. 이때 바람직하게는 해당 패킹부(30)의 개방 영역에 동일 재질의 수지를 배치한 후 가열 가압하여 열 융착 시켜 밀폐성을 높일 수 있다. Next, in step S107, the aqueous electrolyte solution 60 is injected through the open area of the packing part 30. [ At this time, the aqueous electrolyte solution 60 can be injected through the open area of the packing part 30 by using a vacuum injection method or the like. In step S109, when the injection of the aqueous electrolyte solution 60 is completed, the opening area left in a part of the outer circumferential part of the packing part 30 can be sealed with the resin of the same material as the packing part 30. At this time, it is preferable to arrange the resin of the same material in the open area of the packing part 30, and then heat-press and heat-seal the sealing part.

한편, 상술한 설명에서는 패킹부(30)의 형상이 띠 형상으로 이루어지되 일측벽이 개방된 형상을 채용하는 구조를 기준으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 패킹부(30)는 일측벽이 개방되지 않는 완전한 띠 형상의 일정 두께를 가지는 형태로 마련될 수 있으며, 이 경우 S102 단계, S104, S106 단계 및 S108 단계에서와 같이 본 발명의 슈퍼 커패시터 제조 방법은 수계 전해액(60)의 주입을 활성탄 전극층들(41, 42)과 분리막(50)을 배치하는 과정에서 순차적으로 주입하는 작업하게 된다. 즉 S102 단계에서 제1 리드형 집전반(121)을 배치하고, 이후 S104 단계에서 띠 형상의 패킹부(30)를 배치한 후, S106 단계에서 수계 전해액(60)을 주입하면서 활성탄 전극층들(41, 42)과 분리막(50)을 각각 배치할 수 있다. 이후 S108 단계에서 바이폴라 집전 구조체(10)를 이용하여 패킹부(30)의 전면을 덮는다. 그리고 상술한 S102 단계 내지 S108 단계를 제2 리드형 집전반(122)을 배치하는 작업이 수행될 때까지 반복적으로 수행한다.In the above description, the packing 30 is formed in a strip shape, but a side wall is opened. However, the present invention is not limited thereto. In other words, the packing part 30 may be provided in a form of a complete band-like shape having a constant thickness without opening one side wall. In this case, as in steps S102, S104, S106 and S108, The water-based electrolyte 60 is injected sequentially in the process of disposing the activated carbon electrode layers 41 and 42 and the separator 50. That is, the first lead-shaped collector 121 is disposed in step S102, the packing part 30 in the shape of a strip is disposed in step S104, and the aqueous electrolyte solution 60 is injected in step S106, And 42 and the separator 50 can be disposed, respectively. Then, in step S108, the bipolar current collecting structure 10 is used to cover the entire surface of the packing part 30. [ The above-described steps S102 to S108 are repeatedly performed until an operation of disposing the second lead-shaped collector 122 is performed.

상술한 S102 단계 내지 S109 단계를 통하여 전지 적층체(200) 제조가 완료되면, 다음으로 S111 단계에서 체결 부재(80)의 결합작업을 수행한다. 이를 위하여 상술한 패킹부(30)들은 체결 부재(80)와의 결합을 위하여 다수개의 나사홀이 배치된 형상을 가질 수 있다. 특히 패킹부(30)는 제1 앤드 플레이트(111)와 제1 리드형 집전반(121)을 통하여 체결되는 체결 부재(80)와의 결합 및 제2 앤드 플레이트와 제2 리드형 집전반(122)을 통하여 체결되는 체결부재와의 결합을 위하여 복수개의 나사홀을 마련할 수 있다. 이러한 패킹부(30)들 중 제1 리드형 집전반(121)에 접촉되는 패킹부는 반대편 리드형 집전반을 통하여 진입하는 체결부재의 볼트가 관통되지 않도록 홈의 형상으로 마련될 수 있다. 즉 제1 리드형 집전반(121)에 접촉되는 패킹부(30)는 제1 리드형 집전반(121)에 형성된 나사홀과 정렬되는 나사홀들을 마련할 수 있으며, 그리고 제2 리드형 집전반(122)을 관통하여 진입한 체결부재가 결합할 수 있는 나사홈들이 제2 리드형 집전반(122)과 대면되는 방향의 반대편 방향에 형성될 수 있다. 동일하게 제2 리드형 집전반(122)에 형성되는 패킹부(30) 역시 제1 리드형 집전반(121)에 형성된 나사홀들과 나란하게 정렬되는 나사홈들과 제2 리드형 집전반(122)에 형성된 나사홀들과 정렬되는 나사홀들이 마련될 수 있다.When the manufacture of the battery stack 200 is completed through steps S102 to S109, the engaging operation of the fastening member 80 is performed in step S111. For this purpose, the packing portions 30 described above may have a shape in which a plurality of screw holes are arranged for coupling with the fastening member 80. Particularly, the packing part 30 is connected to the coupling member 80 fastened through the first end plate 111 and the first lead-shaped collector 121, and the coupling between the second end plate and the second lead- A plurality of screw holes may be provided for coupling with the fastening members fastened through the through holes. The packing part that contacts the first lead-shaped collector 121 of the packing parts 30 may be provided in a groove shape so that the bolts of the fastening member entering through the opposite lead-type collector are not penetrated. That is, the packing portion 30 contacting the first lead-shaped collector 121 can provide screw holes aligned with the screw holes formed in the first lead-shaped collector 121, and the second lead- The screw grooves engageable with the engaging member penetrating through the second lead-shaped collector 122 may be formed in a direction opposite to the direction in which the screw grooves are engaged with the second lead-shaped collector 122. Similarly, the packing 30 formed in the second lead-shaped collector 122 also has screw grooves aligned in parallel with the screw holes formed in the first lead-shaped collector 121 and the second lead- 122 may be provided with threaded holes aligned with the screw holes formed in the screw holes.

다음으로 S113 단계에서 전지 적층체(200)에 대한 외부 충격 및 환경 열화 방지를 위하여 케이스(70)를 이용하여 상술한 전지 적층체(200)를 봉지한다. 이때 전지 적층체(200)의 양 최외층의 전류 취출용의 집전반들(121, 122) 상에 정극 리드 및 부극 리드가 케이스(70) 일측으로부터 취출될 수 있도록 작업한다. 여기서 케이스(70)의 재질은 앞서 설명한 바와 같이 내면이 폴리프로필렌 필름 등의 절연체로 피복된 금속(알루미늄, 스테인리스, 니켈, 동 등)이 될 수 있다.Next, in step S113, the battery stack 200 is sealed with a case 70 to prevent external impact and environmental deterioration of the battery stack 200. [ At this time, the positive electrode leads and the negative electrode leads are operated to be taken out from one side of the case 70 on current collecting current collectors 121 and 122 on both outermost layers of the battery stack 200. Here, the material of the case 70 may be a metal (aluminum, stainless steel, nickel, copper, etc.) whose inner surface is covered with an insulator such as a polypropylene film as described above.

한편, 상술한 설명에서는 패킹부(30)를 마련한 후 가열 가압하여 집전 구조체(10)에 열 융착하는 형태로 작업하는 것을 설명하였지만, 체결 부재(80)를 이용한 체결을 수행할 경우 상술한 열 융착 작업은 생략될 수도 있다. 다만 수계 전해액(60) 주입 과정에서 해당 전해액의 이출 방지를 위하여 집전 구조체(10)의 가장자리 영역에는 접착제가 도포될 수 있으며, 이에 따라 집전 구조체(10)는 패킹부(30)들과 접착제를 통하여 결합될 수 있으며, 추가적으로 체결 부재(80)에 의하여 면밀하게 체결되어 안정적인 밀폐 공간을 제공할 수 있다. 상술한 접착제 도포에 따른 접착층은 제1 리드형 집전반(121)과 패킹부(30) 사이, 제2 리드형 집전반(122)과 패킹부(30) 사이에 각각 형성될 수 있다.In the above description, it is explained that the packing unit 30 is provided and then heat-pressurized and heat-sealed to the current collecting structure 10. However, in the case of performing the fastening using the fastening member 80, The work may be omitted. However, in order to prevent the electrolytic solution from being discharged during the water-based electrolytic solution 60 injection, an adhesive may be applied to the edge area of the current collecting structure 10, so that the current collecting structure 10 is bonded to the packing parts 30 through the adhesive And can additionally be tightly fastened by the fastening member 80 to provide a stable sealed space. The adhesive layer may be formed between the first lead-shaped collector 121 and the packing 30 and between the second lead-shaped collector 122 and the packing 30.

한편, 상술한 본 발명의 전지 적층체(200)는 복수 개 접속해서 구성한 조립전지 형태로 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 전지 적층체(200)를 적어도 2개 이상을 이용해서 직렬 및/또는 병렬로 접속해서 구성한 조립전지로 구성함으로써, 사용 목적마다의 전지 용량이나 출력에 대한 요구에 대응하도록 지원한다. 예를 들면, 상기의 전지 적층체(200) N개를 병렬로 접속하고, N개 병렬의 전지 적층체(200)를 다시 M개 직렬로 배치해서 금속제 내지 수지제의 조립전지 케이스에 수납하여, 조립전지로 구성할 수 있다. 여기서, N, M은 2 이상의 자연수가 될 수 있다. 이 때, 전지 적층체(200)의 직렬/병렬 접속 수는 사용 목적에 따라 결정한다. 전지 적층체(200)들을 직렬/병렬로 접속하기 위하여 스페이서나 버스 바와 같이 적당한 접속 부재가 추가로 구비될 수 있다. On the other hand, the battery stack 200 of the present invention described above can be configured in the form of an assembled battery in which a plurality of battery stacks 200 are connected. That is, the battery pack 200 is constructed of an assembled battery in which the battery packs 200 are connected in series and / or in parallel using at least two battery packs 200, . For example, N battery assemblies 200 are connected in parallel, and M battery assemblies 200 arranged in parallel are arranged in series, and are housed in an assembled battery case made of metal or resin, It can be configured as an assembled battery. Here, N and M can be natural numbers of 2 or more. At this time, the number of serial / parallel connections of the battery stack 200 is determined depending on the purpose of use. Appropriate connecting members such as spacers or bus bars may be additionally provided to connect the battery stacks 200 in series / parallel.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 집전 구조체 11 : 집전체
21 : 제1 전극층 22 : 제2 전극층
30 : 패킹부 41, 42 : 활성탄 전극층
50 : 분리막 60 : 수계 전해액
70 : 케이스 80 : 체결 부재
90 : 바이폴라 적층체 100 : 슈퍼 커패시터
200 : 전지 적층체10: current collector structure 11: current collector
21: first electrode layer 22: second electrode layer
30: packing part 41, 42: activated carbon electrode layer
50: separator 60: aqueous electrolyte
70: Case 80: Fastening member
90: bipolar laminate 100: supercapacitor
200: battery laminate

Claims

A bipolar current collecting structure disposed between the unipolar current collectors, a strip-shaped packing portion contacting the unipolar current collector and the edge of the bipolar current collecting structure, and a sealing portion formed in the sealed space formed by the packing portion A battery laminate including first and second activated carbon electrode layers disposed on one side and the other side of the separation membrane, and a bipolar laminate including an aqueous electrolyte solution provided in the closed space;
And a fastening member disposed through the unipolar current collector, the bipolar current collector structure, and the packing portion of the battery laminate,
Wherein the first and second activated carbon electrode layers disposed between the bipolar current collecting structures for collecting ions in the bipolar current collector structure have different polarities with the separator interposed therebetween.

The method according to claim 1,
The bipolar current collector
A current collector formed longer than the separator;
And a first electrode layer and a second electrode layer formed on the current collector in the same manner as the current collector length or shorter than the current collector length,
Wherein the first electrode layer and the second electrode layer of the bipolar current collecting structures arranged to face each other face each other.

The method according to claim 1,
A case which encapsulates the battery stack body to which the fastening member is coupled;
Further comprising a second superconductor coupled to the first superconductor and the second superconductor.

The method according to claim 1,
And end plates disposed on each of the outer surfaces of the unipolar current collector,
Wherein the end plates are disposed in alignment with screw holes formed in the current collectors, wherein screw holes through which the fastening members pass are aligned.

5. The method of claim 4,
A gasket disposed between the end plate and the fastening member;
Further comprising a second superconductor coupled to the first superconductor and the second superconductor.

5. The method of claim 4,
And a packing part disposed in the unipolar current collector of the packing part
A screw hole aligned with the screw hole of the end plate;
A screw groove aligned with a screw hole formed in the opposite unipolar current collector;
And a second super-capacitor coupled to the second super-capacitor.

The method according to claim 1,
The packing portion and the bipolar current collecting structure
A screw hole through which the fastening member passes;
And a second super-capacitor coupled to the second super-capacitor.

The method according to claim 1,
The packing
And is thermally fused to the bipolar current collector structure and the current collector by pressurization heating.

A bipolar current collecting structure disposed between the unipolar current collectors, a strip-shaped packing portion contacting the unipolar current collector and the edge of the bipolar current collecting structure, and a sealing portion formed in the sealed space formed by the packing portion Providing a battery laminate including first and second activated carbon electrode layers disposed on one side and the other side of the separation membrane, and a bipolar laminate including an aqueous electrolyte solution provided in the closed space; And
And joining the fastening member to fasten the packing portions and the bipolar current collecting structure in an edge region of the battery stack body
Wherein the first and second activated carbon electrode layers disposed between the bipolar current collecting structures for collecting ions in the bipolar current collector structure have different polarities with the separator interposed therebetween.

10. The method of claim 9,
A step of thermally fusing the packing part to the bipolar current collector by pressing and heating after the packing part is placed;
Further comprising a step of forming a bipolar layered super capacitor.

10. The method of claim 9,
Sealing at least one battery laminate having the fastening member bonded thereto in a case;
Further comprising a step of forming a bipolar layered super capacitor.

10. The method of claim 9,
The step of providing the battery stack
Disposing a first lead-shaped collector;
Disposing a strip-shaped packing portion in contact with an edge of the first lead-shaped collector;
The step of disposing the first active carbon electrode layer, the separation membrane, and the second activated carbon electrode layer in the packing part, disposing the bipolar current collector structure covering the entire surface of the packing part and disposing the packing part thereon is called a second lead- Repeating until the first half is placed;
Injecting the aqueous electrolyte solution through an open area provided on one side of the packing part; And
Sealing the open region of the packing portion;
Wherein the bipolar layered super capacitor is formed on the substrate.

10. The method of claim 9,
The step of providing the battery stack
Disposing a first lead-shaped collector;
Disposing the strip-shaped packing portion at the edge of the first lead-shaped collector;
Discharging the aqueous electrolyte solution while disposing the first and second activated carbon electrode layers and the separation membrane in the packing part, and covering the bipolar current collector structure on the first and second activated carbon electrode layers and the separator membrane to the second lead-type collector assembly;
Wherein the bipolar layered super capacitor is formed on the substrate.

10. The method of claim 9,
Forming an adhesive layer between the bipolar current collector and the packing portion;
Further comprising a step of forming a bipolar layered super capacitor.