KR101591264B1 - 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 - Google Patents
울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101591264B1 KR101591264B1 KR1020140100851A KR20140100851A KR101591264B1 KR 101591264 B1 KR101591264 B1 KR 101591264B1 KR 1020140100851 A KR1020140100851 A KR 1020140100851A KR 20140100851 A KR20140100851 A KR 20140100851A KR 101591264 B1 KR101591264 B1 KR 101591264B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon
- electrode
- ultracapacitor
- active material
- electrode active
- Prior art date
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 149
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 76
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 claims description 41
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 34
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 29
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 26
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 claims description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 12
- 238000003795 desorption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- -1 KOH is liquefied Chemical class 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 7
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- LRESCJAINPKJTO-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound CCN1C=C[N+](C)=C1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F LRESCJAINPKJTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000191 poly(N-vinyl pyrrolidone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N triethyl(methyl)azanium Chemical compound CC[N+](C)(CC)CC SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- CBECDWUDYQOTSW-UHFFFAOYSA-N 2-ethylbut-3-enal Chemical compound CCC(C=C)C=O CBECDWUDYQOTSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- JTHNLKXLWOXOQK-UHFFFAOYSA-N n-propyl vinyl ketone Natural products CCCC(=O)C=C JTHNLKXLWOXOQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 활성탄이 복합화된 전극활물질로서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 활성탄을 둘러싸면서 얽혀 있는 구조를 가지며, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 있고, 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 다공성을 나타내며, 충전 또는 방전 동작에 따라 복수의 기공들을 통해 이온의 물리적 흡착 또는 탈착이 가능한 초고용량 커패시터(supercapacitor)용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성됨으로써 높은 에너지밀도를 갖게 되고, 탄소나노섬유나 탄소나노튜브 자체의 높은 전기전도도로 인하여 전극 제조 공정 시 도전재가 불필요한 고용량 및 고밀도의 초고용량 커패시터(supercapacitor) 전극을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성됨으로써 높은 에너지밀도를 갖게 되고, 탄소나노섬유나 탄소나노튜브 자체의 높은 전기전도도로 인하여 전극 제조 공정 시 도전재가 불필요한 고용량 및 고밀도의 울트라커패시터 전극을 구현할 수 있는 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 슈퍼커패시터는 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 슈퍼커패시터(Super-capacitor) 또는 울트라커패시터(Ultra-capacitor)라고도 일컬어지며, 이는 전극 및 도전체와, 그것에 함침된 전해질 용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용하는 것으로, 충전/방전 동작의 반복으로 인한 열화가 매우 작아 보수가 필요없는 소자이다. 이에 따라 슈퍼커패시터는 각종 전기ㆍ전자기기의 IC(integrated circuit) 백업을 하는 형태로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 그 용도가 확대되어 장난감, 태양열 에너지 저장, HEV(hybrid electric vehicle) 전원 등에까지 폭넓게 응용되고 있다.
이와 같은 슈퍼커패시터는 일반적으로 전해액이 함침된 양극 및 음극의 두 전극과, 이러한 두 전극 사이에 개재되어 이온(ion) 전도만 가능케 하고 절연 및 단락 방지를 위한 다공성 재질의 세퍼레이터(separator)와, 전해액의 누액을 방지하고 절연 및 단락방지를 위한 가스켓(gasket), 그리고 이들을 포장하는 도전체로서의 금속 캡으로 구성된 단위셀을 갖는다. 그리고 위와 같이 구성된 단위셀 1개 이상(통상, 코인형의 경우 2∼6개)을 직렬로 적층하고 양극과 음극의 두 단자(terminal)를 조합하여 완성된다.
슈퍼커패시터의 성능은 전극활물질 및 전해질에 의하여 결정되며, 특히 축전용량 등 주요성능은 전극활물질에 의하여 대부분 결정된다. 이러한 전극활물질로는 활성탄이 주로 사용되고 있다. 다공성의 활성탄은 높은 비표면적을 가지므로 이온의 물리적 흡착과 탈착으로 용량을 발현하는 슈퍼커패시터용 전극 활물질 소재로써 널리 사용되고 있다.
슈퍼커패시터의 응용 분야의 확대에 따라 보다 높은 비축전용량과 에너지밀도가 요구되고 있어 보다 높은 축전용량을 발현하는 전극활물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성됨으로써 높은 에너지밀도를 갖게 되고, 탄소나노섬유나 탄소나노튜브 자체의 높은 전기전도도로 인하여 전극 제조 공정 시 도전재가 불필요한 고용량 및 고밀도의 울트라커패시터 전극을 구현할 수 있는 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 활성탄이 복합화된 전극활물질로서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 활성탄을 둘러싸면서 얽혀 있는 구조를 가지며, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 있고, 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 다공성을 나타내며, 충전 또는 방전 동작에 따라 복수의 기공들을 통해 이온의 물리적 흡착 또는 탈착이 가능한 울트라커패시터용 전극활물질을 제공한다.
상기 활성탄은 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖고, 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계와, 알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계와, 상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계와, 용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계 및 활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 포함하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법을 제공한다.
상기 탄소 전구체는 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것을 사용하고, 상기 탄소 전구체는 코크스, 피치, 수지 및 야자각 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖는 것을 사용하고, 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 용액은 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화나트륨 및 탄산나트륨 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 화합물이 용매에 첨가되어 용해된 용액이고, 상기 알칼리 화합물은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 100∼1000중량부를 이루게 첨가되어 있는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 탄화 처리는 500∼1000℃의 온도에서 비활성 가스 분위기에서 수행하고, 상기 활성화 처리는 600∼1000℃의 온도에서 비활성 가스 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상기 울트라커패시터용 전극활물질을 준비하는 단계와, 분산매에 상기 전극활물질 및 바인더를 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 제조하는 단계와, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 압착하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 금속 호일에 코팅하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 금속 호일에 붙여서 전극 형태로 형성하는 단계 및 전극 형태로 형성된 결과물을 100℃∼350℃의 온도에서 건조하여 울트라커패시터 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 전극활물질은, 탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계와, 알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계와, 상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계와, 용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계 및 활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따라 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브와 활성탄이 복합화된 전극활물질은 전해질 이온이 물리적 흡착 또는 탈착이 가능한 복수의 기공들을 갖고, 높은 비축전용량을 나타낸다.
탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성됨으로써 높은 에너지밀도를 갖게 되고, 탄소나노섬유나 탄소나노튜브 자체의 높은 전기전도도로 인하여 전극 제조 공정 시 도전재가 불필요한 고용량 및 고밀도의 울트라커패시터 전극을 구현할 수 있다.
탄화체에 전기전도도가 뛰어난 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 복합화하여 활성화하는 방법으로 전극활물질 자체가 높은 전도성을 가지도록 제조함으로써, 울트라커패시터용 전극활물질로 사용하였을 경우 카본 블랙(Carbon black)과 같은 도전재(또는 도전성 첨가제)를 첨가하지 않아도 되거나 그 첨가량을 최소화할 수 있다. 전도성이 뛰어난 탄소나노섬유나 탄소나노튜브를 활성화 전 단계에서 탄화체와 복합화하고 이것을 활성화시킴으로서 높은 전도도를 갖는 전극활물질을 얻을 수 있다.
탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브와 활성탄이 복합화된 전극활물질을 사용함으로써 높은 비축전용량과 에너지밀도를 갖는 울트라커패시터를 제조할 수 있다.
도 1은 울트라커패시터용 전극활물질을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 울트라커패시터용 전극활물질을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 울트라커패시터 전극의 사용 상태도이다.
도 4는 양극과 음극에 리드선을 부착하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 권취소자를 형성하는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 권취소자를 금속캡에 삽착시키는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 울트라커패시터를 일부 절취하여 도시한 도면이다.
도 8은 실시예 1에 따라 제조된 전극활물질을 보여주는 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 울트라커패시터 전극을 코인셀 울트라커패시터에 적용하여 충전과 방전에 따른 용량을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 울트라커패시터용 전극활물질을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 울트라커패시터 전극의 사용 상태도이다.
도 4는 양극과 음극에 리드선을 부착하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 권취소자를 형성하는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 권취소자를 금속캡에 삽착시키는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 울트라커패시터를 일부 절취하여 도시한 도면이다.
도 8은 실시예 1에 따라 제조된 전극활물질을 보여주는 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 울트라커패시터 전극을 코인셀 울트라커패시터에 적용하여 충전과 방전에 따른 용량을 측정하여 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하에서, '나노'라 함은 나노미터(nm) 단위의 크기로서 1nm 내지 1000nm 범위의 크기를 의미하는 것으로 사용한다. 또한, 탄소나노튜브는 직경이 나노미터(nm) 단위의 크기로서 3∼20nm를 갖고 속이 비어 있는 튜브형 섬유를 의미하고, 탄소나노섬유는 직경이 나노미터(nm) 단위로서 100∼800nm를 갖고 속이 차 있는 섬유를 의미하는 것으로 사용한다.
울트라커패시터 전극의 물성과 전기전도도의 향상을 위하여 카본 블랙(Carbon black)과 같은 도전재를 첨가하여 전극을 제조하고 있다. 첨가된 도전재의 함량에 따라 활물질인 활성탄의 함량은 상대적으로 감소할 수밖에 없으며, 이는 고용량을 갖는 울트라커패시터용 전극의 제조에 제약 요인이 된다.
본 발명에서는 탄화체에 전기전도도가 뛰어난 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 복합화하여 활성화하는 방법으로 전극활물질 자체가 높은 전도성을 가지도록 제조함으로써, 울트라커패시터용 전극활물질로 사용하였을 경우 카본 블랙(Carbon black)과 같은 도전재(또는 도전성 첨가제)를 첨가하지 않아도 되거나 그 첨가량을 최소화할 수 있는 전극활물질을 제공한다. 전도성이 뛰어난 탄소나노섬유나 탄소나노튜브를 활성화 전 단계에서 탄화체와 복합화하고 이것을 활성화시킴으로서 높은 전도도를 갖는 전극활물질을 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 울트라커패시터용 전극활물질은, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 활성탄이 복합화된 전극활물질로서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 활성탄을 둘러싸면서 얽혀 있는 구조를 가지며, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 있고, 상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 다공성을 나타내며, 충전 또는 방전 동작에 따라 복수의 기공들을 통해 이온의 물리적 흡착 또는 탈착이 가능하다.
상기 활성탄은 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖고, 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법은, 탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계와, 알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계와, 상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계와, 용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계 및 활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 울트라커패시터 전극의 제조방법은, 상기 울트라커패시터용 전극활물질을 준비하는 단계와, 분산매에 상기 전극활물질 및 바인더를 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 제조하는 단계와, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 압착하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 금속 호일에 코팅하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 금속 호일에 붙여서 전극 형태로 형성하는 단계 및 전극 형태로 형성된 결과물을 100℃∼350℃의 온도에서 건조하여 울트라커패시터 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 전극활물질은, 탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계와, 알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계와, 상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계와, 용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계 및 활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 통해 얻어진다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법과 울트라커패시터 전극의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1은 울트라커패시터용 전극활물질을 제조하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 2는 울트라커패시터용 전극활물질을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 탄소 전구체를 준비한다. 상기 탄소 전구체는 코크스(cokes), 피치(pitch) 등의 소프트카본계나, 수지(resin), 야자각(coconut shell) 등의 하드카본계를 사용할 수 있다. 탄소 전구체는 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체(carbonized material)를 형성한다. 상기 탄화 처리는 500∼1000℃ 정도의 온도에서 10분∼12시간 동안 비활성 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 비활성 가스 분위기는 질소(N2), 아르콘(Ar), 헬륨(He)과 같은 가스 분위기를 의미한다. 탄화 처리를 위해 승온시키게 되면 탄소 전구체에 함유된 불순물이 제거되게 되고, 탄화시에도 탄소 전구체에 함유된 불순물이 제거되게 된다. 탄화 처리를 위해 상기 비활성 가스는 50∼1000cc/min 정도의 유량으로 공급하는 것이 바람직하다. 탄소 전구체의 탄화에 의해 탄화체가 얻어지게 된다. 상기 탄화체는 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것이 바람직하다.
알칼리 용액을 준비한다. 상기 알칼리 용액은 수산화칼륨(Potassium hydroxide; KOH), 탄산칼륨(Potassium carbonate; K2CO3), 수산화나트륨(Sodium hydroxide; NaOH) 및 탄산나트륨(Sodium carbonate; Na2CO3) 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 화합물이 용매에 첨가되어 용해된 용액일 수 있다. 상기 용매는 에탄올, 메탄올 등의 알콜계 용매일 수 있다. 상기 알칼리 화합물은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 100∼1000중량부를 이루도록 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질(도 1에서 'CNF'라 표기함)을 첨가하고 분산시킨다. 상기 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브의 분산이 잘 되게 하기 위하여 초음파를 이용할 수도 있다. 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 상기 탄소나노섬유는 종횡비(aspect ratio)가 10∼1,000 정도인 것이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브는 종횡비(aspect ratio)가 10∼1,000 정도인 것이 바람직하다. 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브는 수직 방향 및 수평 방향으로 성장시켜서 형성한 섬유일 수 있다.
상기 탄화체를 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시킨다. 상기 탄화체를 첨가한 후에는 혼합이 잘 될 수 있도록 초음파로 분산시킬 수도 있다. 상기 알칼리 용액에 함유된 용매를 제거하기 위하여 가열한다. 상기 가열은 중탕 가열을 실시하는 것이 바람직하다. 상기 가열은 용매의 끓는점을 고려하여 60∼90℃ 정도의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 용매가 일부 제거되면 건조 공정을 수행할 수도 있다. 상기 건조는 60∼120℃ 정도의 대류오븐 내에서 10분∼48시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
용매가 제거된 결과물에 대하여 활성화(activation) 처리를 수행한다. 상기 활성화 처리는 600∼1000℃ 정도의 반응기에서 10분∼24시간 동안 비활성 가스 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 비활성 가스 분위기는 질소(N2), 아르콘(Ar), 헬륨(He)과 같은 가스 분위기를 의미한다. 활성화 처리를 위해 상기 비활성 가스는 50∼1000cc/min 정도의 유량으로 공급하는 것이 바람직하다. 활성화 과정에서 KOH와 같은 알칼리 화합물은 액화되며, 액화된 알칼리 화합물은 탄소나노섬유(또는 탄소나노튜브)나 활성탄(탄화체가 활성화되어 형성된 것)의 표면에 부분적으로 기공(pore)을 형성시키고, 활성화가 진행됨에 따라 활성탄(탄화체가 활성화되어 형성된 것) 내부까지 침투하여 기공(pore)을 형성시킨다. 활성화된 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질(activated CNF)의 표면과 상기 활성탄(activated carbon)의 표면에 복수의 기공들이 형성됨으로써 높은 에너지밀도를 갖게 되고, 탄소나노섬유나 탄소나노튜브 자체의 높은 전기전도도로 인하여 전극 제조 공정 시 도전재가 불필요한 고용량 및 고밀도의 울트라커패시터 전극을 구현할 수 있다.
활성화된 결과물(분말)에 에탄올 등을 사용하여 칼륨(potassium) 잔여물을 제거하고, pH가 중성이 될 때까지 세정을 실시하고, 건조하여 전극활물질을 얻는다. 상기 건조는 60∼180℃ 정도의 온도에서 10분∼48시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
상술한 공정으로 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브와 활성탄이 복합화된 전극활물질을 얻을 수 있고, 상기 전극활물질은 전해질 이온이 물리적 흡착 또는 탈착이 가능한 복수의 기공들을 갖는다.
상기와 같은 방법으로 제조된 전극활물질은 울트라커패시터의 전극으로 사용될 수 있다. 탄소나노섬유 또는 탄소나노튜브와 활성탄이 복합화된 전극활물질은 초고용량 커패시터에 사용되는 경우에 충전 또는 방전 동작에 따라 복수의 기공들을 통해 이온의 물리적 흡착 또는 탈착이 가능하다. 전극활물질의 표면에 형성된 기공들을 따라 전극활물질의 내부 깊숙한 위치에서도 이온의 물리적 흡착과 탈착 과정이 일어날 수 있다.
이하에서, 상기 전극활물질을 이용하여 울트라커패시터 전극를 제조하는 방법을 설명한다.
분산매에 상술한 전극활물질과 바인더를 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 제조한다. 상기 바인더는 상기 전극활물질 100중량부에 대하여 1∼20중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 울트라커패시터 전극용 조성물은 반죽 상이므로 균일한 혼합(완전 분산)이 어려울 수 있는데, 행성 믹서(Planetary mixer)와 같은 혼합기(mixer)를 사용하여 소정 시간(예컨대, 10분∼12시간) 동안 교반시키면 전극 제조에 적합한 울트라커패시터 전극용 조성물을 얻을 수 있다. 행성 믹서(Planetary mixer)와 같은 혼합기는 균일하게 혼합된 울트라커패시터 전극용 조성물의 제조를 가능케 한다.
상기 바인더는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidenefloride; PVdF), 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose; CMC), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol; PVA), 폴리비닐부티랄(poly vinyl butyral; PVB), 폴리비닐피롤리돈(poly-N-vinylpyrrolidone; PVP), 스티렌부타디엔고무(styrene butadiene rubber; SBR), 폴리아마이드-이미드(Polyamide-imide), 폴리이미드(polyimide) 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 분산매는 에탄올(EtOH), 아세톤, 이소프로필알콜, N-메틸피롤리돈(NMP), 프로필렌글리콜(PG) 등의 유기 용매 또는 물을 사용할 수 있다.
상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 압착하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 금속 호일에 코팅하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤러로 밀어 시트(sheet) 상태로 만들고 금속 호일에 붙여서 전극 형태로 형성하고, 전극 형태로 형성된 결과물을 100℃∼350℃의 온도에서 건조하여 전극을 형성한다.
전극을 형성하는 단계의 예를 보다 구체적으로 설명하면, 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤프레스 성형기를 이용하여 압착하여 성형할 수 있다. 롤프레스 성형기는 압연을 통한 전극밀도 향상 및 전극의 두께 제어를 목적으로 하고 있으며, 상단과 하단의 롤과 롤의 두께 및 가열 온도를 제어할 수 있는 컨트롤러와, 전극을 풀어주고 감아줄 수 있는 와인딩부로 구성된다. 롤상태의 전극이 롤프레스를 지나면서 압연공정이 진행되고 이것이 다시 롤상태로 감겨서 전극이 완성된다. 이때, 프레스의 가압 압력은 5∼20 ton/㎠로 롤의 온도는 0∼150℃로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 프레스 압착 공정을 거친 울트라커패시터 전극용 조성물은 본 발명에 따라서 건조 공정을 거친다. 건조 공정은 100℃∼350℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 그리고 건조 공정은 위와 같은 온도에서 약 10분∼6시간 동안 진행시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 건조 공정은 성형된 울트라커패시터 전극용 조성물을 건조(분산매 증발)시킴과 동시에 분말 입자를 결속시켜 울트라커패시터 전극의 강도를 향상시킨다.
상기와 같이 제조된 울트라커패시터 전극은 고용량으로서 소형의 코인형 울트라커패시터에 유용하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 울트라커패시터 전극의 사용 상태도로서, 상기 울트라커패시터 전극(10)이 적용된 코인형 울트라커패시터의 단면도를 보인 것이다. 도 3에서 도면부호 50은 도전체로서의 금속 캡이고, 도면부호 60은 울트라커패시터 전극(10) 간의 절연 및 단락 방지를 위한 다공성 재질의 분리막(separator)이며, 도면부호 70은 전해액의 누액을 방지하고 절연 및 단락방지를 위한 가스켓이다. 이때, 상기 울트라커패시터 전극(10)은 금속 캡(50)과 접착제에 의해 견고하게 고정된다.
상기 코인형 울트라커패시터는, 상술한 울트라커패시터 전극으로 이루어진 양극과, 상술한 울트라커패시터 전극으로 이루어진 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 배치되고 상기 양극과 상기 음극의 단락을 방지하기 위한 분리막(seperator)을 금속 캡 내에 배치하고, 상기 양극와 상기 음극 사이에 전해질이 용해되어 있는 전해액을 주입한 후, 가스켓으로 밀봉하여 제조할 수 있다.
상기 분리막은 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에스테르 부직포, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 또는 레이온 섬유 등 전지 및 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 분리막이라면 특별히 제한되지 않는다.
한편, 울트라커패시터에 충전되는 전해액은 비수계로서 프로필렌카보네이트(propylene carbonate; PC), 아세토니트릴(acetonitrile; AN) 및 술포란(sulfolane; SL) 중에서 선택된 1종 이상의 용매에 TEABF4(tetraethylammonium tetrafluoborate) 및 TEMABF4(triethylmethylammonium tetrafluoborate) 중에서 선택된 1종 이상의 염이 용해된 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전해액은 EMIBF4(1-ethyl-3-methyl imidazolium tetrafluoborate) 및 EMITFSI(1-ethyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide) 중에서 선택된 1종 이상의 이온성 액체로 이루어진 것일 수도 있다.
도 4 내지 도 7은 다른 예에 따른 울트라커패시터를 보여주는 도면으로서, 도 4 내지 도 7을 참조하여 울트라커패시터를 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.
분산매에 상술한 전극활물질 및 바인더를 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 제조하는 방법은 실시예 1에서 앞서 설명한 방법과 동일하다.
상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 알루미늄 호일(Al foil), 알루미늄 에칭 호일(Al etching foil)과 같은 금속 호일(metal foil)에 코팅하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤러로 밀어 시트(sheet) 상태(고무 타입)로 만들고 금속 호일에 붙여서 원하는 양극 또는 음극 형상으로 제조한다. 상기 알루미늄 에칭 호일이라 함은 알루미늄 호일을 요철 모양으로 에칭한 것을 의미한다.
상기와 같은 공정을 거친 양극 또는 음극 형상에 대하여 건조 공정을 거친다. 건조 공정은 100℃∼350℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 건조 공정은 위와 같은 온도에서 약 10분∼6시간 동안 진행시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 건조 공정은 울트라커패시터 전극용 조성물을 건조(분산매 증발)시킴과 동시에 분말 입자를 결속시켜 울트라커패시터 전극의 강도를 향상시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 울트라커패시터 전극용 조성물을 금속 호일에 코팅하거나 시트 상태로 만들어 금속 호일에 붙여서 제조한 양극(120) 및 음극(110)에 각각 리드선(130, 140)을 부착한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 분리막(150), 양극(120), 제2 분리막(160) 및 작업전극(110)을 적층하고, 코일링(coling)하여 롤(roll) 형태의 권취소자(175)로 제작한 후, 롤(roll) 주위로 접착 테이프(170) 등으로 감아 롤 형태가 유지될 수 있게 한다.
상기 양극(120)과 음극(110) 사이에 구비된 제2 분리막(160)은 양극(120)과 음극(110)의 단락을 방지하는 역할을 한다. 제1 및 제2 분리막(150,160)은 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에스테르 부직포, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 또는 레이온 섬유 등 전지 및 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 분리막이라면 특별히 제한되지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 롤(roll) 형태의 결과물에 실링 고무(sealing rubber)(180)를 장착하고, 금속캡(예컨대, 알루미늄 케이스(Al Case))(190)에 삽착시킨다.
롤 형태의 권취소자(175)와 리튬 호일(195)이 함침되게 전해액을 주입하고, 밀봉한다. 상기 전해액은 비수계로서 프로필렌카보네이트(propylene carbonate; PC), 아세토니트릴(acetonitrile; AN) 및 술포란(sulfolane; SL) 중에서 선택된 1종 이상의 용매에 TEABF4(tetraethylammonium tetrafluoborate) 및 TEMABF4(triethylmethylammonium tetrafluoborate) 중에서 선택된 1종 이상의 염이 용해된 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전해액은 EMIBF4(1-ethyl-3-methyl imidazolium tetrafluoborate) 및 EMITFSI(1-ethyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide) 중에서 선택된 1종 이상의 이온성 액체로 이루어진 것일 수도 있다.
이와 같이 제작된 울트라커패시터를 도 7에 개략적으로 나타내었다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
탄소 전구체인 구형의 수지(resin)를 준비하였다. 상기 탄소 전구체는 평균 입경이 3㎛인 것을 사용하였다.
탄소 전구체를 분위기 수평로에서 비활성 가스를 300cc/min으로 흘려주면서 600℃에서 탄화시켜 탄화체를 얻었다. 탄화를 위해 수평로의 온도를 승온시키게 되면 탄소 전구체에 함유된 불순물이 제거되게 되고, 탄화시에도 탄소 전구체에 함유된 불순물이 제거되게 된다.
고형의 KOH 플레이크(flake)를 무수에탄올에 첨가한 후 용해시켜 KOH 용액을 준비하였다. 상기 KOH 플레이크(flake)는 상기 탄화체 100중량부에 대하여 400중량부를 이루도록 첨가하였다.
상기 KOH 용액에 탄소나노섬유를 첨가한 후 초음파를 이용하여 분산시켰다. 상기 탄소나노섬유는 상기 탄화체 100중량부에 대하여 10중량부 첨가하였다. 상기 탄소나노섬유는 평균 직경이 100nm인 것을 사용하였다.
탄화체를 탄소나노섬유가 분산되어 있는 KOH 용액에 넣고 혼합하였다. 상기 탄화체를 넣은 후에는 탄소나노섬유와 탄화체의 혼합이 잘 될 수 있도록 초음파로 분산시키고, 무수에탄올을 제거하기 위하여 80℃의 온도에서 중탕을 실시하였다.
상기 중탕 후에 80℃로 설정된 대류오븐에서 24시간 동안 건조시켰다.
건조된 결과물을 니켈 반응기에 넣고 온도를 5℃/min으로 승온하여 900℃에서 2시간 동안 유지하였으며, 비활성 가스를 300cc/min으로 흘려주면서 활성화를 진행하였다. 활성화 과정에서 KOH는 액화되며, 이는 탄소나노섬유나 활성탄(탄화체가 활성화되어 형성된 것)의 표면에 부분적으로 기공을 형성시키고, 활성화가 진행됨에 따라 구형의 활성탄 내부까지 침투하여 기공을 형성시킨다.
활성화된 결과물(분말)에 에탄올을 사용하여 칼륨(potassium) 잔여물을 제거하고, pH가 중성이 될 때까지 세정을 실시하고, 건조하여 전극활물질을 얻었다.
도 8은 실시예 1에 따라 제조된 전극활물질을 보여주는 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
상기 전극활물질과 바인더인 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)을 95:5의 중량비로 칭량한 후, 용매인 에탄올과 함께 고속믹서기를 이용하여 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 형성하였다.
상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤프레스 성형기로 압착하여 전극 형태로 형성하고, 직경 12mm로 펀칭하여 150℃에서 진공 건조를 실시하여 울트라커패시터 전극을 제조하였다.
상기 실시예 1의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예와 비교할 수 있는 비교예를 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예 1의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
탄소나노섬유의 첨가에 따른 성능변화를 비교하기 위하여 비교예 1에서는 탄소나노섬유가 첨가되지 않은 울트라커패시터용 전극활물질을 제조하였다.
탄소 전구체의 탄화는 위 실시예 1에서와 동일한 조건으로 실시하여 탄화체를 얻었다.
이렇게 얻은 탄화체와 고형의 KOH 플레이크(flake)를 고속 믹서기로 혼합하였다. 상기 KOH 플레이크(flake)는 상기 탄화체 100중량부에 대하여 400중량부를 이루도록 첨가하였다. 혼합한 후, 니켈 반응기에 넣고 온도를 5℃/min으로 승온하여 900℃에서 2시간 동안 유지하였으며, 비활성 가스를 300cc/min으로 흘려주면서 활성화를 진행하였다.
활성화가 끝난 분말에 에탄올을 넣어 남은 칼륨(potassium) 잔여물을 제거하고, pH가 중성이 될 때까지 세정을 실시하고, 건조하였다.
건조된 결과물(활물질), 도전재인 슈퍼-피(Super-P), 그리고 바인더인 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)을 90:5:5의 중량비로 칭량한 후, 용매인 에탄올과 함께 고속믹서기를 이용하여 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 형성하였다.
상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤프레스 성형기로 압착하여 전극 형태로 형성하고, 직경 12mm로 펀칭하여 150℃에서 진공 건조를 실시하여 울트라커패시터 전극을 제조하였다.
실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 울트라커패시터 전극을 직경 20㎜, 높이 3.2㎜의 코인셀에 적용하여 용량을 측정하였으며, 코인셀을 제작함에 있어 전해액은 아세토나이트릴(acetonitrile) 용매에 TEMABF4(triethylmethylammonium tetrafluoroborate) 1.8M이 첨가된 것을 사용하였다.
상기와 같이 제조된 코인셀 울트라커패시터에 대하여 60℃, 2.7V의 전압에서 에이징(aging)을 실시하였으며, 에이징 후 상온에서 1V에서 2.7V까지 충전과 방전을 실시하여 용량을 측정하여 도 9에 나타내었다.
도 9를 참조하면, 탄소나노섬유가 첨가되지 않은 울트라커패시터 전극을 사용한 경우(비교예 1에 따라 제조된 울트라커패시터 전극을 사용한 경우)에 비해 탄소나노섬유가 첨가된 울트라커패시터 전극을 사용한 경우(실시예 1에 따라 제조된 울트라커패시터 전극을 사용한 경우)가 용량이 향상된 것을 확인하였다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10: 울트라커패시터 전극 50: 금속 캡
60: 분리막 70: 가스켓
110: 작업전극 120: 양극
130: 제1 리드선 140: 제2 리드선
150: 제1 분리막 160: 제2 분리막
170: 접착 테이프 175: 권취소자
180: 실링 고무 190: 금속캡
195: 리튬 호일
60: 분리막 70: 가스켓
110: 작업전극 120: 양극
130: 제1 리드선 140: 제2 리드선
150: 제1 분리막 160: 제2 분리막
170: 접착 테이프 175: 권취소자
180: 실링 고무 190: 금속캡
195: 리튬 호일
Claims (11)
- 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질과 활성탄이 복합화된 전극활물질로서,
상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 상기 활성탄을 둘러싸면서 얽혀 있는 구조를 가지며,
상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 있고,
상기 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 분포되어 다공성을 나타내며,
충전 또는 방전 동작에 따라 복수의 기공들을 통해 이온의 물리적 흡착 또는 탈착이 가능한 울트라커패시터용 전극활물질.
- 제1항에 있어서, 상기 활성탄은 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질.
- 제1항에 있어서, 상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖고, 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질.
- 제1항에 있어서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질.
- 탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계;
알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계;
상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계;
용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계; 및
활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 탄소 전구체는 평균 입경이 0.5∼40㎛인 구형의 형태를 갖는 것을 사용하고, 상기 탄소 전구체는 코크스, 피치, 수지 및 야자각 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 탄소나노섬유는 100∼800nm의 직경을 갖는 것을 사용하고, 상기 탄소나노튜브는 3∼20nm의 직경을 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 알칼리 용액은 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화나트륨 및 탄산나트륨 중에서 선택된 1종 이상의 알칼리 화합물이 용매에 첨가되어 용해된 용액이고, 상기 알칼리 화합물은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 100∼1000중량부를 이루게 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 탄화체 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 탄화 처리는 500∼1000℃의 온도에서 비활성 가스 분위기에서 수행하고,
상기 활성화 처리는 600∼1000℃의 온도에서 비활성 가스 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법.
- 제1항에 기재된 울트라커패시터용 전극활물질을 준비하는 단계;
분산매에 상기 전극활물질 및 바인더를 혼합하여 울트라커패시터 전극용 조성물을 제조하는 단계;
상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 압착하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 금속 호일에 코팅하여 전극 형태로 형성하거나, 상기 울트라커패시터 전극용 조성물을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 금속 호일에 붙여서 전극 형태로 형성하는 단계; 및
전극 형태로 형성된 결과물을 100℃∼350℃의 온도에서 건조하여 울트라커패시터 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 전극활물질은,
탄소 전구체를 탄화 처리하여 탄화체를 형성하는 단계;
알칼리 용액에 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 첨가하여 분산시키는 단계;
상기 탄화체를 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 분산되어 있는 알칼리 용액에 혼합하여 분산시키고, 상기 알칼리 용액에 함유된 용매 성분을 제거하기 위하여 가열하는 단계;
용매가 제거된 결과물에 대하여 비활성 가스 분위기에서 활성화 처리를 수행하여 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 이상의 물질의 표면과 상기 탄화체가 활성화되어 형성된 활성탄의 표면에 복수의 기공들이 형성되게 하는 단계; 및
활성화 처리된 결과물을 세정하고 건조하는 단계를 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 울트라커패시터 전극의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140100851A KR101591264B1 (ko) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140100851A KR101591264B1 (ko) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101591264B1 true KR101591264B1 (ko) | 2016-02-03 |
Family
ID=55355963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140100851A KR101591264B1 (ko) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101591264B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200022702A (ko) | 2018-08-23 | 2020-03-04 | 한국과학기술연구원 | 그래핀-활성탄 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 생성된 그래핀-활성탄 복합체 |
| CN113096967A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-09 | 广德天运新技术股份有限公司 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
| US20210343485A1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | Cpc Corporation, Taiwan | Method of preparing soft carbon material for high-voltage supercapacitor and asymmetrical supercapacitor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030045709A (ko) * | 2003-04-18 | 2003-06-11 | 이영희 | 탄소나노튜브-활성탄 하이브리드 전기화학 축전기의제조방법 및 그에 따라 제조된 하이브리드 전기화학 축전기 |
| KR20090010822A (ko) * | 2007-07-24 | 2009-01-30 | 연세대학교 산학협력단 | 정전기적 인력을 이용한 활성탄/탄소나노튜브 복합전극 및그 제조방법 |
| KR101137719B1 (ko) | 2010-12-07 | 2012-04-24 | 한국세라믹기술원 | 슈퍼커패시터용 활성탄 전극의 제조방법 |
-
2014
- 2014-08-06 KR KR1020140100851A patent/KR101591264B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030045709A (ko) * | 2003-04-18 | 2003-06-11 | 이영희 | 탄소나노튜브-활성탄 하이브리드 전기화학 축전기의제조방법 및 그에 따라 제조된 하이브리드 전기화학 축전기 |
| KR20090010822A (ko) * | 2007-07-24 | 2009-01-30 | 연세대학교 산학협력단 | 정전기적 인력을 이용한 활성탄/탄소나노튜브 복합전극 및그 제조방법 |
| KR101137719B1 (ko) | 2010-12-07 | 2012-04-24 | 한국세라믹기술원 | 슈퍼커패시터용 활성탄 전극의 제조방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| P. Taberna et al., 'Activated carbon-carbon nanotube composite porous film for supercapacitor applications,' Materials Research Bulletin, 2006, Volume 41, pages 478-484 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200022702A (ko) | 2018-08-23 | 2020-03-04 | 한국과학기술연구원 | 그래핀-활성탄 복합체의 제조 방법 및 이에 의해 생성된 그래핀-활성탄 복합체 |
| US20210343485A1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | Cpc Corporation, Taiwan | Method of preparing soft carbon material for high-voltage supercapacitor and asymmetrical supercapacitor |
| US11830673B2 (en) * | 2020-04-30 | 2023-11-28 | Cpc Corporation, Taiwan | Method of preparing soft carbon material for high-voltage supercapacitor and asymmetrical supercapacitor |
| CN113096967A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-09 | 广德天运新技术股份有限公司 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
| CN113096967B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-01-23 | 广德天运新技术股份有限公司 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9048025B2 (en) | Electrode for electric storage device, electric storage device and manufacturing method of electrode for electric storage device | |
| KR101958645B1 (ko) | 수증기 활성화를 이용한 부분 결정성 다공성 활성탄의 제조방법 및 상기 부분 결정성 다공성 활성탄을 이용한 슈퍼커패시터의 제조방법 | |
| KR101793040B1 (ko) | 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법, 상기 울트라커패시터용 전극활물질을 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 울트라커패시터 | |
| TW201530583A (zh) | 具有改良老化性能之超級電容器 | |
| KR101660297B1 (ko) | 이온성 액체로부터 합성된 다공성 활성탄, 그 제조방법, 상기 활성탄을 이용한 슈퍼커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR101591264B1 (ko) | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 | |
| KR101166696B1 (ko) | 슈퍼커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR101635763B1 (ko) | 울트라커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 울트라커패시터 | |
| KR102081616B1 (ko) | 고전압 안정성이 우수한 슈퍼커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR20130006957A (ko) | 슈퍼커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR102013173B1 (ko) | 울트라커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 울트라커패시터 | |
| KR101860755B1 (ko) | 전기적 안정성이 우수한 울트라커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 울트라커패시터 | |
| KR101494615B1 (ko) | 표면에 이종원소를 포함하는 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법 | |
| KR101166701B1 (ko) | 슈퍼커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 슈퍼커패시터 전극의 제조방법 및 상기 방법을 이용하여 제조된 슈퍼커패시터 | |
| KR102188242B1 (ko) | 전극밀도를 개선할 수 있는 슈퍼커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 슈퍼커패시터 전극의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 슈퍼커패시터 | |
| KR102371851B1 (ko) | 부분 결정성 다공성 활성탄 제조 방법 및 이를 이용한 슈퍼커패시터 및 그 제조 방법 | |
| KR101571679B1 (ko) | 탄소나노섬유-이온성액체 복합체, 그 제조방법, 상기 탄소나노섬유-이온성액체 복합체를 이용한 울트라커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR102188237B1 (ko) | 전해액 함침성이 우수한 전극을 제조할 수 있는 슈퍼커패시터 전극용 조성물, 이를 이용한 슈퍼커패시터 전극의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 슈퍼커패시터 | |
| KR102379507B1 (ko) | 포스포린 기반 음극을 갖는 고밀도 하이브리드 슈퍼커패시터 및 그 제조 방법 | |
| KR102143773B1 (ko) | 리그노셀룰로오스 바이오매스를 이용한 부분결정성 활성탄의 제조방법 및 상기 부분결정성 활성탄을 이용한 슈퍼커패시터의 제조방법 | |
| KR102013179B1 (ko) | 슈퍼커패시터용 전극활물질의 제조방법, 이를 이용한 슈퍼커패시터 전극의 제조방법 및 슈퍼커패시터의 제조방법 | |
| KR102318232B1 (ko) | 캐패시터용 전극 재료 및 이를 포함하는 캐패시터 | |
| KR20220057948A (ko) | 산처리 후 분무 활성화를 수행하는 다공성 활성탄 제조 방법과, 그 슈퍼커패시터 및 이의 제조 방법 | |
| KR101936044B1 (ko) | 고온 슈퍼커패시터용 전극, 그 제조방법 및 상기 고온 슈퍼커패시터용 전극을 적용한 고온 슈퍼커패시터 | |
| KR20160109552A (ko) | 부분결정성 활성탄을 이용한 울트라 커패시터 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190307 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 5 |