KR101505051B1 - 내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터 - Google Patents
내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터 Download PDFInfo
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Abstract
케이스의 내부에 권취소자를 지지하는 지지체를 삽입시킴으로써, 진동이나 충격에 강한 내부 구조를 가짐과 더불어, 고온용 분리막 및 전해액의 사용으로 MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용할 수 있는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터는 버텀 커버와 결합되며, 내부에 전해액을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 차례로 적층되어 권취된 권취소자; 상기 권취소자의 상부에 장착되어, 상기 권취소자를 지지하며, 중공을 구비하는 지지체; 상기 지지체 상에 장착된 상부 절연판; 상기 지지체의 외주면에 결합되어, 상기 케이스의 상측을 커버하는 헤더; 상기 헤더 및 상부 절연판을 관통하도록 체결된 헤더 핀; 상기 권취소자의 제1 전극으로부터 인출되어, 상기 케이스의 일측 상단 외벽으로 돌출된 제1 리드선; 및 상기 권취소자의 제2 전극으로부터 인출되며, 상기 지지체의 중공을 관통하여 상기 상부 절연판 및 헤더의 외부로 돌출된 제2 리드선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터는 버텀 커버와 결합되며, 내부에 전해액을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 차례로 적층되어 권취된 권취소자; 상기 권취소자의 상부에 장착되어, 상기 권취소자를 지지하며, 중공을 구비하는 지지체; 상기 지지체 상에 장착된 상부 절연판; 상기 지지체의 외주면에 결합되어, 상기 케이스의 상측을 커버하는 헤더; 상기 헤더 및 상부 절연판을 관통하도록 체결된 헤더 핀; 상기 권취소자의 제1 전극으로부터 인출되어, 상기 케이스의 일측 상단 외벽으로 돌출된 제1 리드선; 및 상기 권취소자의 제2 전극으로부터 인출되며, 상기 지지체의 중공을 관통하여 상기 상부 절연판 및 헤더의 외부로 돌출된 제2 리드선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전기이중층 커패시터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케이스의 내부에 권취소자를 지지하는 지지체를 삽입시킴으로써, 진동이나 충격에 강한 내부 구조를 가질 수 있음과 더불어, 고온용 분리막 및 전해액의 사용으로 MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용할 수 있는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터에 관한 것이다.
현재 석유 및 가스탐사에 사용되는 시추장비용 전원은 고온, 고진동 등의 극단적인 사용 환경특성으로 인해 내진성 및 고온 특성이 확보되고, 에너지밀도가 높은 리튬일차 전지만 사용 중에 있다.
향후, 석유자원 탐색 및 시추장비인 MWD(Measurement While Drilling)의 전원으로 사용되는 시장은 기존 석유, 가스 시추작업에 셀 가스(Shell Gas) 등의 탐색 작업이 추가되고 있으며, 기존 기술인 와이어(Wire)을 이용한 기술의 드릴링(Drilling) 깊이 및 수평 시추 등 한계로 인해 와이어리스(Wireless) 타입의 MWD 기술로 급속히 변화하였다.
시추 깊이 증가, 실시간 위치 추적 기능 등 첨단 기능이 추가되는 장비들의 발전에 의해 수초, 수백 마이크로 초 동안 수 A 방전이 가능한 고출력 특성이 요구 되고 있다.
특히, 현재 사용되고 있는 리튬 일차 전지의 경우, 고출력 요구 전원 특성을 만족시키지 못해 장비 발전이 제한되고 있어, 출력 특성이 높고 고온 및 내진성이 확보되는 에너지 저장 소자가 요구되고 있다.
이러한 에너지 저장 소자로 고출력 특성이 우수한 전기이중층 캐패시터가 검토되었으나, 현재 전기이중층 커패시터의 사용온도는 70℃로 100℃ 이상을 요구하는 MWD 전원으로 적용하기에는 매우 어려움이 따르고 있는바, 이를 해결하는 것이 시급한 상황이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1078236호(2011.10.31. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 전기이중층 커패시터용 전극재로 및 그 제조 방법, 전기이중층 커패시터용 전극, 및 전기이중층 커패시터가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 케이스의 내부에 권취소자를 지지하는 지지체를 삽입시킴으로써, 진동이나 충격에 강한 내부 구조를 가질 수 있음과 더불어, 고온용 분리막 및 전해액의 사용으로 MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용할 수 있는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터는 버텀 커버와 결합되며, 내부에 전해액을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 차례로 적층되어 권취된 권취소자; 상기 권취소자의 상부에 장착되어, 상기 권취소자를 지지하며, 중공을 구비하는 지지체; 상기 지지체 상에 장착된 상부 절연판; 상기 지지체의 외주면에 결합되어, 상기 케이스의 상측을 커버하는 헤더; 상기 헤더 및 상부 절연판을 관통하도록 체결된 헤더 핀; 상기 권취소자의 제1 전극으로부터 인출되어, 상기 케이스의 일측 상단 외벽으로 돌출된 제1 리드선; 및 상기 권취소자의 제2 전극으로부터 인출되며, 상기 지지체의 중공을 관통하여 상기 상부 절연판 및 헤더의 외부로 돌출된 제2 리드선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터는 케이스의 내부에 권취소자를 지지하며, 내부 중앙을 관통하는 중공을 구비하는 지지체를 삽입시키고, 권취소자로부터 인출되는 제2 리드선이 지지체의 중공을 통과하도록 설계함으로써, 진동이나 충격에 강한 내부 구조를 가져 우수한 내진성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 고온용 분리판 및 전해액의 사용으로 고 출력 특성 및 우수한 내열성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기이중층 커패시터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시편에 대한 충방전 테스트 후의 용량 변화율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시편에 대한 충방전 테스트 후의 용량 변화율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기이중층 커패시터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터(100)는 케이스(110), 권취 소자(120), 지지체(130), 상부 절연판(140), 헤더(150), 헤더 핀(155), 제1 리드선(170) 및 제2 리드선(180)을 포함한다.
케이스(110)는 버텀 커버(190)와 결합되며, 내부에 전해액을 수용한다. 이때, 버텀 커버(190)는 케이스(110)의 바닥면에 배치되며, 케이스(110)와 점 용접, 레이저 용접 등에 의해 접합될 수 있다. 이러한 케이스(110)는 전기이중층 커패시터(100)의 몸체를 이루는 부분으로, 원형 형상을 갖는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전해액은 권취소자(120)의 전기이중층 용량을 발현하는 용질과, 용질을 용해시키기 위한 용매를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 전해액의 경우, 100℃ 이상의 내열성을 갖는 고온용 전해액을 사용함으로써, MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용하기에 적합하다.
이때, 전해액의 용질로는 테트라에틸암모늄헥사플루오르포스페이트{Tetraethylammoniumhexafluorophosphate, (C2H5)44NPF6)}, 테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트{TetraethylammoniumTetrafluoroborate, (C2H5)44NPF4)}, 테트라에틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드{Tetraethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (C2H5)44N－N(CF3SO2)2}, 트리에틸메틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드{(Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (C2H5)3CH3N-N(SO2CF3)2}, 트리에틸 메틸암모늄비스(트리플루오르메탄술포닐)이미드{Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (CH4(C2H5)3N－N(CF3SO2)2)} 및 스피로-(1,1'－비피로리지니움테트라플루오르보레이트(SPB－BF4) 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
이와 달리, 전해액의 용질로는 1-에틸-3-메틸이미다죠늄 테트라플로로-보레이트{1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoro-borate(EMIBF4)}, 1-에틸-3-메틸이미다죠늄 비스 이미드{1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl)imide(EMITFSI)}, 1-부틸피리디늄 테트라플로로-보레이트{1-butylpyridinium tetrafluoro-borate(BPBF4)}, 1-에틸-3메틸이미디죠늄 헥사플로로-포스페이스트{1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate(EMIPF6)} 및 1-부틸피리디늄 비스 이미드{1-buthylpyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(BPTFSI)} 중 선택된 1종 이상이 이용될 수도 있다.
한편, 전해액의 용매로는 프로필렌카보네이트(PropyleneCarbonate), 에틸렌카보네이트(EthyleneCarbonate), 부틸렌카보네이트(ButyleneCarbonate), 비닐렌카보네이트(VinyleneCarbonate), 비닐에틸렌카보네이트(VinylEthyleneCarbonate), 디메틸카보네이트(DimethylCarbonate), 디에틸카보네이트(DiethylCarbonate), 에틸메틸카보네이트(EthylMethylCarbonate), γ-부틸롤락톤{γ-Butyrolactone(GBL)}, γ-발레로락톤{γ-Valerolactone(GVL)}, N-메틸-2-피롤리돈{N-Methyl-2-Pyrrolidone(NMP)}, N,N-디메틸 포름아미드{N,N-Dimethyl Formamide(DMF)}, 1,3-미메틸-2-이미다졸리디논{1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinone(DMI)}, N,N 디메틸아세트아마이드{N,N DimethylAcetamide(DMAC)}, 술포란(Sulfolane), 디메틸 설파이드(Dimethyl Sulfoxide), 아세토니토라일(Acetonitorile), 프로피오니토라일(Propionitorile), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
권취 소자(120)는 케이스(110)의 내부에 삽입되며, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 차례로 적층되어 권취된다. 이때, 권취소자(120)의 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극일 수 있다. 이러한 권취소자(120)는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극을 차례로 적층하고, 와이딩(Winding)하여 롤(roll) 형태로 제작한 후, 롤 주위로 접착 테이프(미도시) 등을 부착하여 롤 형태가 유지될 수 있게 한다.
이때, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 활성탄, 도전재 및 바인더로 조성되는 슬러리를 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조하는 것에 의해 제조될 수 있다.
활성탄으로는 목분계(hard wood), 야자수계, 코코넛계, 석유피치계 및 페놀계 중 선택된 1종 이상을 탄화하여 비표면적이 300 ~ 3000㎡/g을 갖는 것 중에서 1종 이상이 혼합된 것을 이용하는 것이 바람직하다.
바인더로는 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스 및 불화고무 중 선택된 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 분리막은 제1 전극과 제2 전극의 단락을 방지하는 역할을 한다. 특히, 분리막은 100℃ 이상의 내열성을 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직한데, 이는 고온용 분리막의 사용으로 MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용하기 위함이다. 따라서, 분리막의 재질로는 유리섬유, 폴리뷰틸렌테레프랄레이트 수지(PBT), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 이산화규소(SiO2), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 셀룰로오스 등에서 선택된 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
지지체(130)는 권취소자(120)의 상부에 장착되어, 권취소자(120)를 지지하며, 중공(H)을 구비한다. 이러한 지지체(130)는 그의 외주면이 케이스(110)의 내주면에 대면하는 원통형을 가지며, 중심에 제2 리드선(180)이 관통하는 중공(H)을 갖는다. 따라서, 지지체(130)는 내부 중앙에 중공(H)을 구비하고, 외주면이 케이스(110)의 내주면에 대면하는 바퀴 형상을 가질 수 있다. 특히, 지지체(130)는 테프론 계열의 합성수지로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 지지체(130)의 재질로 테프론 계열의 합성수지를 이용할 경우, 우수한 내열성의 확보로 고온에서도 변형 없이 권취소자(120)를 안정적으로 지지하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
상부 절연판(140)은 지지체(130) 상에 장착된다. 이러한 상부 절연판(140)은 케이스(110) 내부의 전해액이 새는 것을 방지함과 더불어, 제1 리드선(170)과 제2 리드선(180) 간이 전기적으로 단락되는 것을 방지하는 역할을 한다.
헤더(150)는 지지체(130)의 외주면에 결합되어, 케이스(110)의 상측을 커버한다. 이때, 헤더(150)는 케이스(110)와 점 용접, 레이저 용접 등에 의해 접합될 수 있다.
헤더 핀(155)은 헤더(150) 및 상부 절연판(140)을 관통하도록 체결된다. 이러한 헤더 핀(155)은 헤더(150) 및 상부 절연판(140)과 더불어, 지지체(130)에 결합될 수 있다. 이때, 헤더 핀(155)에 의해 헤더(150), 상부 절연판(140) 및 지지체(130)가 안정적으로 체결될 수 있다.
제1 리드선(170)은 권취소자(120)의 제1 전극으로부터 인출되어, 케이스(110)의 일측 상단 외벽으로 돌출되고, 제2 리드선(180)은 권취소자(120)의 제2 전극으로부터 인출되며, 지지체(130)의 중공(H)을 관통하여 상부 절연판(140) 및 헤더(150)의 외부로 돌출된다. 이때, 제1 및 제2 리드선(170, 180)의 재질로는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전기전도성이 우수한 금속 또는 이들을 포함하는 합금 등의 재질이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터(100)는 중간 절연판(142), 하부 절연판(144) 및 외부 링(155)을 더 포함할 수 있다.
중간 절연판(142)은 권취소자(120)와 지지체(130) 사이에 장착되고, 하부 절연판(144)은 버텀 커버(190)와 권취소자(120) 사이에 장착된다. 이러한 중간 절연판(142) 및 하부 절연판(144)은 권취소자(120)의 양극 및 음극과, 제1 및 제2 리드선(170, 180) 간의 전기적 쇼트를 방지함과 더불어, 권취소자(120)에 충격이 가해지는 것을 방지하기 위한 목적으로 장착된다.
외부 링(160)은 상부 절연판(140) 상에 장착되어 헤더 핀(155)의 외주면을 감싸도록 밀봉한다. 이러한 외부 링(160)의 재질로는 이소부틸렌 이소프렌 러버(isobutylene-isoprene rubber), UV 경화성 수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin), PVA(polyvinyl alcohol), PVB(polyvinyl butyral) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터는 케이스의 내부에 권취소자를 지지하며, 내부 중앙을 관통하는 중공을 구비하는 지지체를 삽입시키고, 권취소자로부터 인출되는 제2 리드선이 지지체의 중공을 통과하도록 설계함으로써, 진동이나 충격에 강한 내부 구조를 가져 우수한 내진성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 고온용 분리판 및 전해액의 사용으로 고 출력 특성 및 우수한 내열성을 확보할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 셀 제조
실시예 1
비표면적이 2,000m2/g인 활성탄, 도전재 및 바인더를 물 1000ml에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 120㎛의 두께를 갖는 전극을 제조하였다. 이때, 활성탄 85wt%, 도전재 10wt% 및 바인더 5wt%로 첨가하였으며, 활성탄으로는 목분계, 도전재로는 Super p(상품명 M.M.M)(제조사 CARBON), 바인더로는 스틸렌부타이엔고무(상품명 SBR)(제조사 ZEON) 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하였다.
다음으로, 양극에 제1 리드선을 부착하고, 음극에 제2 리드선을 부착한 후, 양극과 음극 사이에 분리막으로서 고내열성 유리섬유 시트를 배치한 후, 롤 형태로 권취하여 권취 소자를 제조하였다. 다음으로, 권취 소자를 오븐기에서 건조시킨 후, 원통형의 전지 케이스의 바닥면에 바텀 커버를 레이저로 용접한 후, 하부 절연판을 삽입하였다. 다음으로, 전지 케이스의 내부에 권취 소자를 삽입한 후, 중간 절연판의 사각 홀에 제2 리드선이 통과하도록 중간 절연판을 삽입한 다음 중앙 외측으로 제2 리드선이 위치하도록 서포터를 삽입하였다.
다음으로, 권취 소자에 전해액으로 6 불산인산이미다졸리윰(EMIPF6)를 함침시킨 후, 레이저 용접기로 케이스와 헤더를 용접하여 10 * 25mm 크기의 셀 시편을 제작하였다.
실시예 2
분리막으로 폴리페닐렌 설파이드(PPS)를 이용하였으며, 테트라에틸암모늄헥사플루오르포스페이트(C2H5)44NPF6)를 디메틸카보네이트(DimethylCarbonate)와 술포란(Sulfolane)을 4 : 6 vol%로 용해시킨 1mol 전해액을 함침시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 셀 시편을 제조하였다.
실시예 3
분리막으로 폴리뷰틸렌테레프랄레이트 수지(PBT)를 이용하였으며, 스피로-(1,1'－비피로리지니움테트라플루오르보레이트(SPB－BF4)를 에틸메틸카보네이트(EthylMethylCarbonate)와 술포란(Sulfolane)을 4 : 6 vol%로 용해시킨 1mol 전해액을 함침시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 셀 시편을 제조하였다.
비교예 1
테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트(C2H5)44NPF4)를 프로필렌 카보네이트(PC)에 용해시킨 1mol 전해액을 함침시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 셀 시편을 제조하였다.
2. 실험 방법
1) 용량 테스트
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 셀 시편들에 대하여 충방전 시험기(Maccor)를 이용하여 정전류(constant current) 0.05mA, 정전압(constant voltage) 1.5V, 10min, 방전 정전류(discharge constant current) 0.05mA, 차단 전압(cut off voltage) 0.1V 조건으로 충방전 시험을 진행하였다.
2) Cycles 테스트
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 셀 시편들에 대하여 충방전 시험기(Maccor)를 이용하여 정전류(constant current) 0.05mA, 정전압(constant voltage) 1.5V, 10sec, 방전 정전류(discharge constant current) 0.05mA, 차단 전압(cut off voltage) 0.75V 조건으로 충방전 시험을 진행하였다.
3. 물성 평가
표 1은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 시편들의 충방전 테스트 결과를 나타낸 것이고, 도 2는 실시예 1에 따른 시편에 대한 충방전 테스트 후의 용량 변화율을 나타낸 그래프이다.
[표 1]
표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에 따른 셀 시편들의 경우, 1.5V, 150℃ 충방전 테스트 결과, 장 시간이 경과한 후에도 용량에 큰 변화가 없는 것을 확인하였다.
반면, 비교예 1에 따른 셀 시편의 경우에는 초기에는 용량에 큰 변화를 보이지 않았으나, 1000 cycles 후(1.5V, 150℃)의 충방전 테스트 결과 용량이 0F로 측정된 것을 확인하였다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 셀 시편의 경우, 1.5V, 150℃의 고온 테스트에서 장 시간이 경과한 후에도 용량에 큰 변화가 없는 것을 확인할 수 있는데, 이는 100℃ 이상의 내열성을 갖는 고온용 전해액을 사용한 데 기인한 것으로 파악된다.
위의 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 3에 따른 셀 시편들과 같이, 100℃ 이상의 내열성을 갖는 고온용 전해액을 사용할 경우, 우수한 내열성의 확보로 MWD(Measurement While Drilling) 전원으로 사용하기에 적합하다는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 전기이중층 커패시터 110 : 케이스
120 : 권취소자 130 : 지지체
140 : 상부 절연판 142 : 중간 절연판
144 : 하부 절연판 150 : 헤더
155 : 헤더 핀 160 : 외부 링
170 : 제1 리드선 180 : 제2 리드선
190 : 버텀 커버 H : 중공
120 : 권취소자 130 : 지지체
140 : 상부 절연판 142 : 중간 절연판
144 : 하부 절연판 150 : 헤더
155 : 헤더 핀 160 : 외부 링
170 : 제1 리드선 180 : 제2 리드선
190 : 버텀 커버 H : 중공
Claims (11)
- 버텀 커버와 결합되며, 내부에 전해액을 수용하는 케이스;
상기 케이스의 내부에 삽입되며, 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 차례로 적층되어 권취된 권취소자;
상기 권취소자의 상부에 장착되어, 상기 권취소자를 지지하며, 중공을 구비하는 지지체;
상기 지지체 상에 장착된 상부 절연판;
상기 지지체의 외주면에 결합되어, 상기 케이스의 상측을 커버하는 헤더;
상기 헤더 및 상부 절연판을 관통하도록 체결된 헤더 핀;
상기 권취소자의 제1 전극으로부터 인출되어, 상기 케이스의 일측 상단 외벽으로 돌출된 제1 리드선; 및
상기 권취소자의 제2 전극으로부터 인출되며, 상기 지지체의 중공을 관통하여 상기 상부 절연판 및 헤더의 외부로 돌출된 제2 리드선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 분리막은
유리섬유, 폴리뷰틸렌테레프랄레이트 수지(PBT), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 이산화규소(SiO2), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 셀룰로오스 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액은
상기 권취소자의 전기이중층 용량을 발현하는 용질과, 상기 용질을 용해시키기 위한 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제3항에 있어서,
상기 용질은
테트라에틸암모늄헥사플루오르포스페이트{Tetraethylammoniumhexafluorophosphate, (C2H5)44NPF6)}, 테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트{TetraethylammoniumTetrafluoroborate, (C2H5)44NPF4)}, 테트라에틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드{Tetraethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (C2H5)44N－N(CF3SO2)2}, 트리에틸메틸암모늄비스(트리플루오르메탄스르호닐)이미드{(Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (C2H5)3CH3N-N(SO2CF3)2}, 트리에틸 메틸암모늄비스(트리플루오르메탄술포닐)이미드{Triethylmethylammoniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, (CH4(C2H5)3N－N(CF3SO2)2)} 및 스피로-(1,1'－비피로리지니움테트라플루오르보레이트(SPB－BF4) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제3항에 있어서,
상기 용매는
프로필렌카보네이트(PropyleneCarbonate), 에틸렌카보네이트(EthyleneCarbonate), 부틸렌카보네이트(ButyleneCarbonate), 비닐렌카보네이트(VinyleneCarbonate), 비닐에틸렌카보네이트(VinylEthyleneCarbonate), 디메틸카보네이트(DimethylCarbonate), 디에틸카보네이트(DiethylCarbonate), 에틸메틸카보네이트(EthylMethylCarbonate), γ-부틸롤락톤{γ-Butyrolactone(GBL)}, γ-발레로락톤{γ-Valerolactone(GVL)}, N-메틸-2-피롤리돈{N-Methyl-2-Pyrrolidone(NMP)}, N,N-디메틸 포름아미드{N,N-Dimethyl Formamide(DMF)}, 1,3-미메틸-2-이미다졸리디논{1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinone(DMI)}, N,N 디메틸아세트아마이드{N,N DimethylAcetamide(DMAC)}, 술포란(Sulfolane), 디메틸 설파이드(Dimethyl Sulfoxide), 아세토니토라일(Acetonitorile), 프로피오니토라일(Propionitorile), 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제3항에 있어서,
상기 용질은
1-에틸-3-메틸이미다죠늄 테트라플로로-보레이트{1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoro-borate(EMIBF4)}, 1-에틸-3-메틸이미다죠늄 비스 이미드{1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl)imide(EMITFSI)}, 1-부틸피리디늄 테트라플로로-보레이트{1-butylpyridinium tetrafluoro-borate(BPBF4)}, 1-에틸-3메틸이미디죠늄 헥사플로로-포스페이스트{1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate(EMIPF6)} 및 1-부틸피리디늄 비스 이미드{1-buthylpyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(BPTFSI)} 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극 각각은
목분계(hard wood), 야자수계, 코코넛계, 석유피치계 및 페놀계 중 선택된 1종 이상을 탄화하여 비표면적이 300 ~ 3000㎡/g을 갖는 활성탄 중 선택된 1종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 지지체는
외주면이 상기 케이스의 내주면에 대면하는 원통형을 가지며, 중심에 상기 제2 리드선이 관통하는 상기 중공을 갖는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제8항에 있어서,
상기 지지체는
테프론 계열의 합성수지로 형성된 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은 활성탄, 도전재 및 바인더로 각각 형성되되,
상기 바인더는 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스 및 불화고무 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 전기이중층 커패시터는
상기 권취소자와 지지체 사이에 장착된 중간 절연판과,
상기 커버 버텀과 권취소자 사이에 장착된 하부 절연판과,
상기 상부 절연판 상에 장착되어 상기 헤더 핀의 외주면을 감싸도록 밀봉하는 외부 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 지지 안정성이 우수한 전기이중층 커패시터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140025593A KR101505051B1 (ko) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140025593A KR101505051B1 (ko) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101505051B1 true KR101505051B1 (ko) | 2015-03-24 |
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ID=53028307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140025593A KR101505051B1 (ko) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 내열성 및 지지 안전성이 우수한 전기이중층 커패시터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101505051B1 (ko) |
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