KR101849645B1 - Electric double layer capacitor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 이중층 커패시터의 전극에 각각 활성탄과 양극이나 음극재질 분말 중 하나를 혼합하여 형성함으로써 전기 이중층 커패시터의 출력밀도를 유지시키면서 에너지 밀도를 개선시킬 수 있는 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로, 본 발명의 전기 이중층 커패시터는 케이스; 케이스의 내측에 배치되는 제1전극; 케이스의 내측에 제1전극의 일측이나 타측에 배치되는 제2전극; 제1전극과 제2전극 사이에 배치되는 분리막; 및 케이스 내측에 주입되는 전해질을 포함하고, 제1전극과 제2전극은 각각 금속 집전체와, 금속 집전체의 일부가 부분적으로 노출되도록 금속 집전체의 일면이나 타면에 형성되는 활성탄층과, 활성탄층의 일면이나 타면에 형성되는 혼합 전극층으로 이루어지며, 제1전극에 구비되는 혼합 전극층은 활성탄 분말과 양극재질 분말을 혼합하여 형성되며, 제2전극에 구비되는 혼합 전극층은 활성탄 분말과 음극재질 분말을 혼합하여 형성된다.The present invention relates to an electric double layer capacitor capable of improving energy density while maintaining an output density of an electric double layer capacitor by mixing activated carbon and one of positive electrode and negative electrode material powder into electrodes of an electric double layer capacitor, The electric double layer capacitor comprises a case; A first electrode disposed inside the case; A second electrode disposed on one side or the other side of the first electrode on the inner side of the case; A separation membrane disposed between the first electrode and the second electrode; And an electrolyte injected into the case, wherein the first electrode and the second electrode each have a metal collector, an activated carbon layer formed on one surface or the other surface of the metal collector so that a part of the metal collector is partially exposed, And the mixed electrode layer provided on the first electrode is formed by mixing the active carbon powder and the anode material powder and the mixed electrode layer provided on the second electrode is composed of the activated carbon powder and the negative electrode material powder .

Description

전기 이중층 커패시터{Electric double layer capacitor}[0001] The present invention relates to an electric double layer capacitor,

본 발명은 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로, 특히 전기 이중층 커패시터의 전극을 양극이나 음극재질 분말 중 하나와 활성탄을 혼합하여 형성함으로써 전기 이중층 커패시터의 출력밀도를 유지시키면서 에너지 밀도를 개선시킬 수 있는 전기 이중층 커패시터에 관한 것이다. The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly, to an electric double layer capacitor capable of improving the energy density while maintaining the output density of the electric double layer capacitor by mixing the electrode of the electric double layer capacitor with one of the anode and cathode powder, .

전기 이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor)는, 스마트폰, 하이브리드 자동차, 전기자동차나 태양광 발전에 적용되는 에너지 저장장치에 적용되고 있다. 이러한 전기 이중층 커패시터는 양극재질이나 음극재질이 활성탄이 사용되고 있으며, 활성탄의 제조방법에 대한 기술이 첨부된 선행기술에 공개되어 있다.Electric double layer capacitors (EDLC) are being applied to smart phones, hybrid vehicles, energy storage devices for electric vehicles and solar power generation. Such an electric double layer capacitor uses an activated carbon as a cathode material or an anode material, and disclosed in the prior art to which a method for manufacturing an activated carbon is attached.

한국공개특허 제2011-0063472호(특허문헌 1)는 전기 이중층 커패시터용 탄소재 제조방법에 관한 것으로, 전기 이중층 커패시터용 탄소재 제조방법은 출발 물질로서 석유 코크스 또는 석탄 코크스와 같은 용이하게 흑연화가능한 탄소재를 이용하고 탄소재를 생산하기 위해 산화 기체 대기 하에서 출발 물질을 소성하고, 탄소재의 입자 크기를 조절하며 그 다음 탄소재를 활성화시켜 제조한다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0063472 (Patent Document 1) relates to a method for manufacturing carbonaceous materials for electric double layer capacitors, and a method for manufacturing carbonaceous materials for electric double layer capacitors, In order to produce carbon materials using carbon materials, the starting materials are calcined under an oxidizing atmosphere, carbon particles are controlled in particle size, and then carbon materials are activated.

특허문헌 1과 같은 종래의 전기 이중층 커패시터는 전극재질이 활성탄으로 형성됨으로써 출력 밀도는 높으나 에너지 밀도가 낮은 문제점이 있다. In the conventional electric double layer capacitor as in Patent Document 1, since the electrode material is formed of activated carbon, there is a problem that the output density is high but the energy density is low.

특허문헌 1: 한국공개특허 제2011-0063472호(공개일: 2011.06.10.)Patent Document 1: Korean Published Patent Application No. 2011-0063472 (Published on June 10, 2011)

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 이중층 커패시터의 전극을 양극이나 음극재질 분말 중 하나와 활성탄을 혼합하여 형성함으로써 전기 이중층 커패시터의 출력밀도를 유지시키면서 에너지 밀도를 개선시킬 수 있는 전기 이중층 커패시터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an electric double layer capacitor which can improve the energy density while maintaining the output density of the electric double layer capacitor by mixing the electrode of the electric double layer capacitor with one of the anode and cathode powder, Electric double layer capacitor.

본 발명의 전기 이중층 커패시터는 케이스; 상기 케이스의 내측에 배치되는 제1전극; 상기 케이스의 내측에 제1전극의 일측이나 타측에 배치되는 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되는 분리막; 및 상기 케이스 내측에 주입되는 전해질을 포함하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 각각 금속 집전체와, 상기 금속 집전체의 일부가 부분적으로 노출되도록 금속 집전체의 일면이나 타면에 형성되는 활성탄층과, 상기 활성탄층의 일면이나 타면에 형성되는 혼합 전극층으로 이루어지며, 상기 제1전극에 구비되는 상기 혼합 전극층은 활성탄 분말과 양극재질 분말을 혼합하여 형성되며, 상기 제2전극에 구비되는 상기 혼합 전극층은 활성탄 분말과 음극재질 분말을 혼합하여 형성되며, 상기 양극재질 분말의 재질은 LiCoO2 분말이나 LiMn2O4 분말 중 하나가 사용되며, 상기 음극재질 분말의 재질은 그래파이트(graphite), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon) 중 하나가 사용되는 것을 특징으로 한다.The electric double layer capacitor of the present invention comprises a case; A first electrode disposed inside the case; A second electrode disposed on one side or the other side of the first electrode on the inner side of the case; A separation membrane disposed between the first electrode and the second electrode; And an electrolyte injected into the case, wherein the first electrode and the second electrode each have a metal collector and an activated carbon formed on one surface or the other surface of the metal collector so that a part of the metal collector is partially exposed. And a mixed electrode layer formed on one surface or the other surface of the activated carbon layer, wherein the mixed electrode layer provided on the first electrode is formed by mixing activated carbon powder and an anode material powder, The mixed electrode layer is formed by mixing activated carbon powder and negative electrode material powder, and the material of the positive electrode material powder is LiCoO 2 Powder or LiMn 2 O 4 powder is used, and the material of the negative electrode material powder is one of graphite, soft carbon, and hard carbon.

본 발명의 전기 이중층 커패시터는 전기 이중층 커패시터의 전극을 양극이나 음극재질 분말 중 하나와 활성탄을 혼합하여 형성함으로써 전기 이중층 커패시터의 출력밀도를 유지시키면서 에너지 밀도를 개선시킬 수 있는 이점이 있다.The electric double layer capacitor of the present invention has an advantage that the energy density can be improved while maintaining the output density of the electric double layer capacitor by forming the electrode of the electric double layer capacitor by mixing one of the positive electrode material and the negative electrode material powder with the activated carbon.

도 1은 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 제1전극의 "A"부분의 확대 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 제2전극의 "B"부분의 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 전극의 제조방법을 나타낸 공정도.1 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor of the present invention,
2 is an enlarged cross-sectional view of the "A" portion of the first electrode shown in Fig. 1,
3 is an enlarged cross-sectional view of the "B" portion of the second electrode shown in Fig. 1,
4 is a process diagram showing a method of manufacturing an electrode of an electric double layer capacitor of the present invention.

이하, 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the electric double layer capacitor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 전기 이중층 커패시터는 케이스(10), 제1전극(20), 제2전극(30), 분리막(40) 및 전해질(50)을 포함하여 구성된다. 1 and 2, the electric double layer capacitor of the present invention includes a case 10, a first electrode 20, a second electrode 30, a separator 40, and an electrolyte 50.

케이스(10)는 본 발명의 전기 이중층 커패시터를 전반적으로 지지하며, 제1전극(20)은 케이스(10)의 내측에 배치된다. 제2전극(30)은 케이스(10)의 내측에 제1전극(20)의 일측이나 타측에 배치되며, 분리막(40)은 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에 배치된다. 전해질(50)은 케이스(10) 내측에 주입된다. 이러한 구성 중 제1전극(20)과 제2전극(30)은 각각 금속 집전체(21,31), 활성탄층(22,32) 및 혼합 전극층(23,33)으로 이루어진다. 금속 집전체(21,31)는 제1전극(20)이나 제2전극(30)을 지지하며, 활성탄층(22,32)은 금속 집전체(21,31)의 일부가 부분적으로 노출되도록 금속 집전체(21,31)의 일면이나 타면에 형성된다. 혼합 전극층(23,33)은 활성탄층(22,32)의 일면에 형성되며, 제1전극(20)에 구비되는 혼합 전극층(23,33)은 활성탄 분말(AP)과 양극재질 분말(PP)을 혼합하여 형성된다. 제2전극(30)에 구비되는 혼합 전극층(23,33)은 활성탄 분말(AP)과 음극재질 분말(NP)을 혼합하여 형성되며, 양극재질 분말(PP)의 재질은 LiCoO2 분말이나 LiMn2O4 분말 중 하나가 사용되며, 음극재질 분말(NP)의 재질은 그래파이트(graphite), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon) 중 하나가 사용된다. The case 10 generally supports the electric double layer capacitor of the present invention, and the first electrode 20 is disposed inside the case 10. The second electrode 30 is disposed on one side or the other side of the first electrode 20 inside the case 10 and the separation membrane 40 is disposed between the first electrode 20 and the second electrode 30 . The electrolyte (50) is injected into the case (10). The first electrode 20 and the second electrode 30 are composed of metal collectors 21 and 31, activated carbon layers 22 and 32, and mixed electrode layers 23 and 33, respectively. The metal collectors 21 and 31 support the first electrode 20 and the second electrode 30 and the activated carbon layers 22 and 32 are made of metal such that a part of the metal collectors 21 and 31 is partially exposed. Is formed on one surface or the other surface of the current collectors (21, 31). The mixed electrode layers 23 and 33 are formed on one side of the activated carbon layers 22 and 32. The mixed electrode layers 23 and 33 provided on the first electrode 20 are formed of activated carbon powder AP and positive electrode material powder PP, . The mixed electrode layers 23 and 33 provided in the second electrode 30 are formed by mixing the activated carbon powder AP and the negative electrode material powder NP and the material of the positive electrode material powder PP is LiCoO 2 powder or LiMn 2 O 4 powder is used, and one of graphite, soft carbon, and hard carbon is used as the material of the negative electrode material powder (NP).

본 발명의 전기 이중층 커패시터의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The construction of the electric double layer capacitor of the present invention will be described in more detail as follows.

케이스(10)는 도 1에 도시되어 있으며, 본 발명의 전기 이중층 커패시터를 전반적으로 지지하며, 절연재질로 형성된다. The case 10 is shown in FIG. 1 and generally supports the electric double layer capacitor of the present invention, and is formed of an insulating material.

제1전극(20)과 제2전극(30)은 각각 도 1 내지 도 3에서와 같이 케이스(10)의 내측에 서로 대향되도록 배치되며, 각각 금속 집전체(21,31), 활성탄층(22,32) 및 혼합 전극층(23,33)으로 이루어진다. The first electrode 20 and the second electrode 30 are disposed so as to be opposed to each other inside the case 10 as shown in FIGS. 1 to 3 and include metal collectors 21 and 31, an activated carbon layer 22 , 32 and mixed electrode layers 23, 33.

금속 집전체(21,31)는 두께(Th1)가 50 내지 200㎛인 알루미늄 박이 사용된다. An aluminum foil having a thickness (Th1) of 50 to 200 mu m is used as the metal current collectors (21, 31).

활성탄층(22,32)은 활성탄 분말(AP)을 이용해 두께(Th2)가 혼합 전극층(23,33)의 두께(Th2)보다 얇도록 50 내지 150㎛로 형성되며, 활성탄 분말(AP)은 다수개의 기공(H)이 형성되며, 평균 입경(D1) 2 내지 25㎛인 것이 사용되며, 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D2)은 100 내지 300㎚인 것이 사용된다. 이러한 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D2)의 설정은 활성탄 분말(AP)의 표면적을 최대화시켜 에너지 밀도를 증가시키기 위함이다.The activated carbon layers 22 and 32 are formed to have a thickness Th2 of 50 to 150 mu m so as to be thinner than the thickness Th2 of the mixed electrode layers 23 and 33 by using the activated carbon powder AP, Pores having a mean particle size of from 2 to 25 mu m are used and an average particle diameter D2 of a plurality of pores is between 100 and 300 nm. The average particle diameter D2 of the plurality of pores H is set to maximize the surface area of the activated carbon powder AP to increase the energy density.

혼합 전극층(23,33)은 두께(Th3)가 활성탄층(22,32)의 두께(Th2)보다 크도록 160 내지 250㎛가 되도록 형성되며, 활성탄 분말(AP)이 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)보다 많이 혼합된다. 즉, 혼합 전극층(23,33)은 활성탄 분말(AP) 60 내지 70wt％에 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 30 내지 40wt％가 되도록 혼합되어 형성되고, 활성탄 분말(AP)은 다수개의 기공(H)이 형성되며 평균 입경(D3) 2 내지 25㎛인 것이 사용된다. 활성탄 분말(AP)에 형성된 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D4)은 활성탄층(22,32)을 형성하는 활성탄 분말(AP)에 형성된 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D2)보다 작은 2 내지 100㎚인 것이 사용되며, 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)의 평균 입경(D5)은 활성탄 분말(AP)의 기공(H)의 평균 입경(D4)보다 크도록 100 내지 300㎚인 것이 사용된다. 이와 같이 혼합 전극층(23,33)을 형성하는 활성탄 분말(AP)에 형성된 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D4)을 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)의 평균 입경(D5)보다 작도록 설정한 것은 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)이 기공(H)의 내부로 침투되는 것을 방지함으로써 활성탄 분말(AP)의 표면에 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)이 부착되어 활성탄 분말(AP)의 표면적이 감소되어 에너지 밀도가 작아지는 것을 방지하기 위함이다.The mixed electrode layers 23 and 33 are formed to have a thickness Th3 ranging from 160 to 250 mu m so as to be greater than the thickness Th2 of the activated carbon layers 22 and 32. When the activated carbon powder AP is mixed with the positive electrode material powder PP Is mixed more than the anode material powder (NP). That is, the mixed electrode layers 23 and 33 are formed by mixing 60 to 70 wt% of the activated carbon powder AP with 30 to 40 wt% of the anode material powder PP or the anode material powder NP, A plurality of pores H are formed and an average particle diameter D3 of 2 to 25 mu m is used. The average particle size D4 of the plurality of pores H formed in the activated carbon powder AP is larger than the average particle size D2 of the plurality of pores H formed in the activated carbon powder AP forming the activated carbon layers 22 and 32 The average particle size D5 of the anode material powder PP or the anode material powder NP is set to be 100 to 100 nm so as to be larger than the average particle size D4 of the pores H of the activated carbon powder AP. To 300 nm is used. The average particle diameter D4 of the plurality of pores H formed in the activated carbon powder AP forming the mixed electrode layers 23 and 33 is set to an average particle diameter D5 of the anode material powder PP or the anode material powder NP It is possible to prevent the positive electrode material powder PP or the negative electrode material powder NP from penetrating into the pores H so that the positive electrode material powder PP or the negative electrode material To prevent the powder (NP) from adhering to reduce the surface area of the activated carbon powder (AP) to reduce the energy density.

혼합 전극층(23,33)은 전술한 것과 같이 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 중 하나와 활성탄 분말(AP)을 혼합하여 형성되고, 활성탄 분말(AP)이 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)보다 많이 혼합되도록 형성됨으로써 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)에 의한 에너지 밀도를 증가시키면서 활성탄 분말(AP)을 통해 출력밀도를 높게 유지시킬 수 있게 된다. The mixed electrode layers 23 and 33 are formed by mixing one of the positive electrode material powder PP and the negative electrode material powder NP with the activated carbon powder AP as described above and the activated carbon powder AP is mixed with the positive electrode material powder PP The power density can be maintained at a high level through the activated carbon powder AP while increasing the energy density due to the anode material powder PP or the anode material powder NP .

분리막(40)은 도 1에서와 같이 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에 배치되어 제1전극(20)과 제2전극(30)이 서로 물리적으로 접촉되는 것을 방지하며, 폴리에틸렌(PE), 폴리 프로필렌(PP) 및 다공성 필름 중 하나가 사용된다. 1, the separator 40 is disposed between the first electrode 20 and the second electrode 30 to prevent the first electrode 20 and the second electrode 30 from being in physical contact with each other, One of polyethylene (PE), polypropylene (PP) and porous film is used.

전해질(50)은 도 1에서와 같이 케이스(10) 내측에 주입되며, 염 및 첨가제를 혼합하여 사용한다. 전해질(50)에 사용되는 유기용매는 ACN(acetonitrile), EC(ethylene carbonate) 및 PC(propylene carbonate) 중 하나가 사용되고, 염은 LiBF4, LiPF6, LiClO4 및 LiAsF6 중 하나와 TEA(tetraethyl ammonium) 및 TEMA(triethylmethyl ammonium) 중 하나를 혼합하여 형성되며, 첨가제는 VC(vinylene Carbonate)과 VEC(vinyl ethylene carbonate) 중 하나가 사용된다. 여기서, LiBF4, LiPF6, LiClO4 및 LiAsF6 중 하나는 양극재질 분말(PP)에서 탈리된 리튬 이온이 음극재질 분말(NP)로 이동되어 음극재질 분말(NP)에 삽입되도록 하며, TEA(tetraethyl ammonium) 및 TEMA(triethylmethyl ammonium) 중 하나는 제1전극(20)과 제2전극(30)에 각각 활성탄 분말(AP)에 이온이 흡착과 탈착되도록 한다. The electrolyte 50 is injected into the case 10 as shown in FIG. 1, and a salt and an additive are mixed and used. One of ACN (acetonitrile), EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) is used as the organic solvent used in the electrolyte 50 and the salt is one of LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 and LiAsF 6 and TEA ammonium, and triethylmethyl ammonium (TEMA). One of VC (vinylene carbonate) and VEC (vinyl ethylene carbonate) is used as an additive. Here, one of LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 and LiAsF 6 is such that lithium ions desorbed from the positive electrode material powder (PP) are transferred to the negative electrode material powder (NP) and inserted into the negative electrode material powder (NP) one of tetraethyl ammonium and triethylmethyl ammonium allows the ions to be adsorbed and desorbed on the activated carbon powder AP by the first electrode 20 and the second electrode 30, respectively.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 전기 이중층 커패시터의 제1전극(20)과 제2전극(30)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing the first electrode 20 and the second electrode 30 of the electric double layer capacitor having the above-described structure will be described below.

본 발명의 전기 이중층 커패시터의 제1전극(20)과 제2전극(30)의 제조방법은 도 2 내지 도 4에서와 같이 먼저, 금속 집전체(21,31)를 준비한다(S10). 금속 집전체(21,31)가 준비되면 금속 집전체(21,31)의 표면에 활성탄층(22,32)을 도포한다(S20). 활성탄층(22,32)이 도포되면 활성탄층(22,32)의 표면에 혼합 전극층(23,33)을 도포한다(S30). 혼합 전극층(23,33)을 도포하는 단계(S30)에서 혼합 전극층(23,33)은 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 중 하나와 활성탄 분말(AP)을 혼합하여 형성되며, 양극재질 분말(PP)의 재질은 LiCoO2나 LiMn2O4 중 하나가 사용되며, 음극재질 분말(NP)의 재질은 그래파이트(graphite), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon) 중 하나가 사용된다. As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the first and second electrodes 20 and 30 of the electric double layer capacitor of the present invention are prepared by first preparing metal collectors 21 and 31 (S10). When the metal collectors 21 and 31 are prepared, the activated carbon layers 22 and 32 are applied to the surfaces of the metal collectors 21 and 31 (S20). When the activated carbon layers 22 and 32 are applied, the mixed electrode layers 23 and 33 are applied to the surfaces of the activated carbon layers 22 and 32 (S30). In the step S30 of applying the mixed electrode layers 23 and 33, the mixed electrode layers 23 and 33 are formed by mixing one of the anode material powder PP and the anode material powder NP with the activated carbon powder AP, The material of the anode material powder (PP) is one of LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 and the material of the anode material powder (NP) is graphite, soft carbon and hard carbon. One is used.

본 발명의 전기 이중층 커패시터의 제1전극(20)과 제2전극(30)의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. A method for manufacturing the first electrode 20 and the second electrode 30 of the electric double layer capacitor of the present invention will be described in more detail as follows.

금속 집전체(21,31)를 준비하는 단계(S10)는 제1전극(20)과 제2전극(30)에 외부와 전기장치(도시 않음)와 연결되어 전기신호를 수신하거나 출력하기 위한 금속 집전체(21,31)를 준비하며, 금속 집전체(21,31)는 각각 두께(Th1)가 50 내지 200㎛인 알루미늄 박이 사용된다. The step S10 of preparing the metal collectors 21 and 31 is performed by connecting the first electrode 20 and the second electrode 30 to the outside and the electric device (not shown) The current collectors 21 and 31 are prepared, and aluminum foils each having a thickness Th1 of 50 to 200 m are used.

금속 집전체(21,31)이 준비되면 활성탄층(22,32)을 도포한다. 금속 집전체(21,31)의 표면에 활성탄층(22,32)을 도포하는 단계(S20)는 활성탄 분말(AP)을 페이스트 상태로 제조한 실크 인쇄방법으로 이용하여 두께(Th2)가 혼합 전극층(23,33)의 두께(Th3)보다 얇도록 금속 집전체(21,31)의 표면에 도포하여 활성탄층(22,32)을 형성한다. 즉, 활성탄층(22,32)은 페이스트를 제조하는 공지된 방법을 이용해 페이스트 상태로 제조된 활성탄 분말(AP)을 실크 인쇄방법으로 도포한 후 건조장치(도시 않음)를 이용해 건조하여 제조된다. 건조가 완료된 활성탄층(22,32)의 두께(Th2)는 50 내지 150㎛가 되도록 형성되며, 활성탄 분말(AP)은 다수개의 기공(H)이 형성되며 평균 입경(D1)이 2 내지 25㎛인 것이 사용된다. 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D2)은 100 내지 300㎚인 것이 사용된다. When the metal collectors 21 and 31 are prepared, the activated carbon layers 22 and 32 are coated. The step S20 of applying the activated carbon layers 22 and 32 to the surfaces of the metal collectors 21 and 31 is performed by using the activated carbon powder AP as a silk printing method in the paste state, 32 on the surface of the metal collectors 21, 31 so as to be thinner than the thickness Th3 of the active carbon layers 23, 33. That is, the activated carbon layers 22 and 32 are prepared by applying a powdery activated carbon (AP) prepared in a paste state using a known method for producing a paste by a silk printing method, followed by drying using a drying device (not shown). The activated carbon layer 22 has a thickness Th2 of 50 to 150 占 퐉. The activated carbon powder AP has a plurality of pores H and an average particle diameter D1 of 2 to 25 占 퐉 Is used. An average particle diameter (D2) of a plurality of pores (H) is 100 to 300 nm.

활성탄층(22,32)이 도포되어 건조되면 혼합 전극층(23,33)을 도포한다. 활성탄층(22,32)의 표면에 혼합 전극층(23,33)을 도포하는 단계(S40)는 활성탄 분말(AP)과 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 중 하나를 혼합하여 페이스트 상태로 제조한 후 실크 인쇄 방법을 이용해 활성탄층(22,32)의 표면에 도포하여 혼합 전극층(23,33)을 형성한다. 즉, 혼합 전극층(23,33)은 페이스트를 제조하는 공지된 방법을 이용해 혼합되어 페이스트 상태로 제조된 활성탄 분말(AP)과 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 중 하나를 실크 인쇄방법으로 도포한 후 건조장치(도시 않음)를 이용해 건조하여 제조된다. When the activated carbon layers 22 and 32 are applied and dried, the mixed electrode layers 23 and 33 are applied. In step S40 of applying the mixed electrode layers 23 and 33 to the surfaces of the activated carbon layers 22 and 32, one of the active carbon powder AP and the anode material powder PP or the anode material powder NP is mixed, And then coated on the surfaces of the activated carbon layers 22 and 32 by a silk printing method to form mixed electrode layers 23 and 33. [ That is, the mixed electrode layers 23 and 33 are formed by mixing one of the activated carbon powder AP and the anode material powder PP or the negative electrode material powder NP mixed in a paste state using a known method for producing a paste, And dried using a drying device (not shown).

건조가 완료된 혼합 전극층(23,33)의 두께(Th3)는 활성탄층(22,32)의 두께(Th2)보다 두껍도록 160 내지 250㎛가 되도록 형성한다. 이러한 혼합 전극층(23,33)은 활성탄 분말(AP)과 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 중 하나를 혼합하여 페이스트 상태로 제조 시 활성탄 분말(AP)이 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)보다 많이 혼합되도록 한다. 예를 들어, 혼합 전극층(23,33)은 활성탄 분말(AP) 60 내지 70wt％에 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP) 30 내지 40wt％가 되도록 혼합되어 페이스트 상태로 형성된다. The thickness Th3 of the mixed electrode layers 23 and 33 having been dried is formed to be 160 to 250 占 퐉 so as to be thicker than the thickness Th2 of the activated carbon layers 22 and 32. The mixed electrode layers 23 and 33 are formed by mixing the activated carbon powder AP with the anode material powder PP or the anode material powder NP and mixing the activated carbon powder AP with the cathode material powder PP, Or the anode material powder (NP). For example, the mixed electrode layers 23 and 33 are mixed in an amount of 60 to 70 wt% of the activated carbon powder AP to 30 to 40 wt% of the anode material powder PP or the anode material powder NP to form a paste state.

혼합 전극층(23,33)을 형성하기 위해 사용되는 활성탄 분말(AP)은 다수개의 기공(H)이 형성되며 평균 입경(D3)이 2 내지 25㎛인 것이 사용되며, 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D4)은 활성탄층(22,32)의 활성탄 분말(AP)에 형성된 다수개의 기공(H)의 평균 입경(D2)보다 작은 2 내지 100㎚인 것이 사용된다. 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)의 평균 입경(D5)은 활성탄 분말(AP)의 기공(H)의 평균 입경(D4)보다 크도록 100 내지 300㎚인 것이 사용된다. 즉, 혼합 전극층(23,33)에 사용되는 활성탄 분말(AP)의 기공(H)을 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)의 평균 입경(D5)보다 작도록 형성함으로써 양극재질 분말(PP)이나 음극재질 분말(NP)이 활성탄 분말(AP)의 기공(H)으로 침투되어 접촉됨에 의해 활성탄 분말(AP)의 표면적이 감소되는 것을 방지하여 혼합 전극층(23,33)에 적용된 활성탄 분말(AP)의 에너지 밀도가 감소되는 것을 방지한다. The activated carbon powder AP used for forming the mixed electrode layers 23 and 33 has a plurality of pores H and an average particle diameter D3 of 2 to 25 mu m, The average particle diameter D4 is used in the range of 2 to 100 nm smaller than the average particle diameter D2 of the plurality of pores H formed in the activated carbon powder AP of the activated carbon layers 22 and 32. The average particle diameter D5 of the anode material powder PP or the anode material powder NP is 100 to 300 nm so as to be larger than the average particle diameter D4 of the pores H of the activated carbon powder AP. That is, the pores H of the activated carbon powder AP used in the mixed electrode layers 23 and 33 are formed to be smaller than the average particle size D5 of the anode material powder PP or the anode material powder NP, The surface area of the activated carbon powder AP is prevented from being reduced due to the penetration of the PP or the negative electrode material powder NP into the pores H of the activated carbon powder AP, Thereby preventing the energy density of the powder AP from decreasing.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전기 이중층 커패시터는 전기 이중층 커패시터의 전극을 양극이나 음극재질 분말 중 하나와 활성탄을 혼합하여 형성함으로써 종래의 공지된 전기 이중층 커패시터의 출력밀도를 유지시키면서 에너지 밀도를 개선시킬 수 있다.As described above, the electric double layer capacitor of the present invention can improve the energy density while maintaining the output density of the known electric double layer capacitor by forming the electrode of the electric double layer capacitor by mixing one of the positive electrode material and the negative electrode material powder with the activated carbon .

본 발명의 전기 이중층 커패시터는 전기 이중층 커패시터의 제조산업 분야에 적용된다. The electric double layer capacitor of the present invention is applied to the manufacturing industry of electric double layer capacitors.

10: 케이스 20: 제1전극
30: 제2전극 21,31: 금속 집전체
22,32: 활성탄층 23,33: 혼합 전극층
40: 분리막 50: 전해질10: Case 20: First electrode
30: second electrode 21, 31: metal collector
22, 32: activated carbon layer 23, 33: mixed electrode layer
40: Membrane 50: Electrolyte

Claims (6)

케이스;
상기 케이스의 내측에 배치되는 제1전극;
상기 케이스의 내측에 제1전극의 일측이나 타측에 배치되는 제2전극;
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되는 분리막; 및
상기 케이스 내측에 주입되는 전해질을 포함하고,
상기 제1전극과 상기 제2전극은 각각 금속 집전체와, 상기 금속 집전체의 일부가 부분적으로 노출되도록 금속 집전체의 일면이나 타면에 형성되는 활성탄층과, 상기 활성탄층의 일면이나 타면에 형성되는 혼합 전극층으로 이루어지며, 상기 제1전극에 구비되는 상기 혼합 전극층은 활성탄 분말과 양극재질 분말을 혼합하여 형성되며, 상기 제2전극에 구비되는 상기 혼합 전극층은 활성탄 분말과 음극재질 분말을 혼합하여 형성되며, 상기 양극재질 분말의 재질은 LiCoO2 분말이나 LiMn2O4 분말 중 하나가 사용되며, 상기 음극재질 분말의 재질은 그래파이트(graphite), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon) 중 하나가 사용되며,
상기 활성탄층은 활성탄 분말을 이용해 두께가 혼합 전극층의 두께보다 얇도록 50 내지 150㎛로 형성되며, 상기 혼합 전극층에 혼합되는 상기 활성탄 분말은 다수개의 기공이 형성되며 평균 입경 2 내지 25㎛인 것이 사용되며, 상기 다수개의 기공의 평균 입경은 100 내지 300㎚인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.case;
A first electrode disposed inside the case;
A second electrode disposed on one side or the other side of the first electrode on the inner side of the case;
A separation membrane disposed between the first electrode and the second electrode; And
And an electrolyte injected into the case,
Wherein the first electrode and the second electrode each have a metal collector and an activated carbon layer formed on one surface or the other surface of the metal collector so that a part of the metal collector is partially exposed, Wherein the mixed electrode layer of the first electrode is formed by mixing activated carbon powder and an anode material powder and the mixed electrode layer of the second electrode is formed by mixing activated carbon powder and an anode material powder The anode material powder may be one of LiCoO 2 powder and LiMn 2 O 4 powder. The material of the cathode material powder may be graphite, soft carbon, hard carbon, ≪ / RTI > is used,
The activated carbon layer is formed to have a thickness of 50 to 150 mu m so that the thickness of the activated carbon layer is thinner than that of the mixed electrode layer. The activated carbon powder mixed in the mixed electrode layer has a plurality of pores and an average particle diameter of 2 to 25 mu m And an average particle diameter of the plurality of pores is 100 to 300 nm. 제1항에 있어서,
상기 금속 집전체는 두께가 50 내지 200㎛인 알루미늄 박이 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.The method according to claim 1,
Wherein the metal current collector is an aluminum foil having a thickness of 50 to 200 占 퐉. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 혼합 전극층은 두께가 160 내지 250㎛가 되도록 형성되며, 활성탄 분말이 양극재질 분말이나 음극재질 분말보다 많이 혼합되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.The method according to claim 1,
Wherein the mixed electrode layer is formed to have a thickness of 160 to 250 占 퐉 and the activated carbon powder is mixed more than the positive electrode material powder or the negative electrode material powder. 제1항에 있어서,
상기 혼합 전극층은 활성탄 분말 60 내지 70wt％에 양극재질 분말이나 음극재질 분말 30 내지 40wt％가 되도록 혼합되어 형성되고, 상기 혼합 전극층에 혼합되는 상기 활성탄 분말은 다수개의 기공이 형성되며 평균 입경 2 내지 25㎛인 것이 사용되며, 상기 혼합 전극층에 혼합되는 상기 활성탄 분말에 형성된 상기 다수개의 기공의 평균 입경은 활성탄층을 형성하는 활성탄 분말에 형성된 다수개의 기공의 평균 입경보다 작은 2 내지 100㎚인 것이 사용되며, 상기 양극재질 분말이나 음극재질 분말의 평균 입경은 활성탄 분말의 기공의 평균 입경보다 크도록 100 내지 300㎚인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.The method according to claim 1,
Wherein the mixed electrode layer is formed by mixing 60 to 70 wt% of activated carbon powder with 30 to 40 wt% of an anode material powder or an anode material powder, the activated carbon powder mixed with the mixed electrode layer has a plurality of pores and an average particle diameter of 2 to 25 And an average particle diameter of the plurality of pores formed in the activated carbon powder mixed in the mixed electrode layer is in the range of 2 to 100 nm smaller than the average particle diameter of the plurality of pores formed in the activated carbon powder forming the activated carbon layer Wherein an average particle diameter of the anode material powder or the anode material powder is 100 to 300 nm so as to be larger than an average particle diameter of the pores of the activated carbon powder. 제1항에 있어서,
상기 전해질은 유기용매, 염 및 첨가제를 혼합하여 사용하며, 상기 유기용매는 ACN(acetonitrile), EC(ethylene carbonate) 및 PC(propylene carbonate) 중 하나가 사용되고, 상기 염은 LiBF4, LiPF6, LiClO4 및 LiAsF6 중 하나와 TEA(tetraethyl ammonium) 및 TEMA(triethylmethyl ammonium) 중 하나를 혼합하여 형성되며, 상기 첨가제는 VC(vinylene Carbonate)과 VEC(vinyl ethylene carbonate) 중 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.The method according to claim 1,
Wherein the organic solvent is one of ACN (acetonitrile), EC (ethylene carbonate), and PC (propylene carbonate), and the salt is selected from the group consisting of LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 and LiAsF 6 with one of TEA (tetraethyl ammonium) and TEMA (triethylmethyl ammonium), and one of VC (vinylene carbonate) and VEC (vinyl ethylene carbonate) is used as the additive Electric double layer capacitors.
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