KR102086589B1 - Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same - Google Patents
Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102086589B1 KR102086589B1 KR1020130135283A KR20130135283A KR102086589B1 KR 102086589 B1 KR102086589 B1 KR 102086589B1 KR 1020130135283 A KR1020130135283 A KR 1020130135283A KR 20130135283 A KR20130135283 A KR 20130135283A KR 102086589 B1 KR102086589 B1 KR 102086589B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- activated carbon
- coke
- carbon
- electrode
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 328
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 82
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 77
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 24
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 21
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 18
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 5
- 238000010409 ironing Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 21
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 14
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 13
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 11
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 9
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102100032467 Transmembrane protease serine 13 Human genes 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 4
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 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
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water 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
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DEXFNLNNUZKHNO-UHFFFAOYSA-N 6-[3-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperidin-1-yl]-3-oxopropyl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1CCN(CC1)C(CCC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)=O DEXFNLNNUZKHNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 244000018633 Prunus armeniaca Species 0.000 description 1
- 235000009827 Prunus armeniaca Nutrition 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000002010 green coke Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 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
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 전기이중층 캐패시터(EDLC) 등의 전극 활물질로 사용되는 전극 재료, 이를 포함하는 전기 화학 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 비표면적이 1500㎡/g 이상이고, 평균 입도 크기가 2 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.2 ~ 0.8g/㎤인 활성탄; 및 비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎤인 탄소 소재를 포함하는 전극 재료 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 전극 재료를 전극 활물질로 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다. 본 발명에 따르면, 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖는다. 또한, 석유 정제 공정에서 발생된 부산물인 코크스(cokes)를 전기이중층 캐패시터(EDLC) 등의 전극 자원으로 유용하게 사용되게 할 수 있다.The present invention relates to an electrode material used as an electrode active material such as an electric double layer capacitor (EDLC), an electrochemical device including the same, and a method of manufacturing the same. The present invention provides an activated carbon having a specific surface area of 1500 m 2 / g or more, an average particle size of 2 to 20 µm, and a tap density of 0.2 to 0.8 g / cm 3; And a carbon material having a specific surface area of 1 to 20 m 2 / g, an average particle size of 3 to 20 μm, and a tap density of 0.5 to 1.5 g / cm 3, and a method of manufacturing the same. The present invention also provides an electrochemical device comprising the electrode material as an electrode active material. According to the present invention, it has excellent electrical properties and long-term reliability. In addition, coke, a byproduct generated in the petroleum refining process, may be usefully used as an electrode resource such as an electric double layer capacitor (EDLC).
Description
본 발명은 전극 재료, 이를 포함하는 전기 화학 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 커패시터 등의 전극 활물질로 적용되어 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖게 할 수 있는 전극 재료, 이를 포함하는 전기 화학 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode material, an electrochemical device including the same, and a method of manufacturing the same, and more particularly, an electrode material which can be applied as an electrode active material such as an electric double layer capacitor to have excellent electrical characteristics and long-term reliability, and the like. It relates to an electrochemical device comprising and a method of manufacturing the same.
전기 화학 소자는 일반 배터리(battery)에 비해 에너지 밀도가 높고, 반복적인 충/방전이 가능하여 여러 분야에서 수요가 높다. 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor), 리튬 이온 2차 전지(Lithium ion secondary battery), 그리고 이들의 장점을 살린 리튬 이온 커패시터(Lithium ion Capacitor) 등의 하이브리드 커패시터 (Hybrid Capacitor) 등이 그러하다. 이들 중에서도 전기이중층 커패시터(EDLC)는 단위 체적당 용량이 크고, 급격한 충/방전이 가능하여 PC 등의 메모리 백업 소형 전원으로는 물론, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 대형 전원으로도 유용하다. Electrochemical devices have higher energy density and can be repeatedly charged / discharged than general batteries, and thus are highly demanded in various fields. For example, hybrid capacitors such as Electric Double Layer Capacitors (EDLC), Lithium ion secondary batteries, and Lithium ion Capacitors that utilize their advantages. And so on. Among these, the electric double layer capacitor (EDLC) has a large capacity per unit volume and can be rapidly charged / discharged, and thus is useful as a memory backup small power supply such as a PC and a large power supply such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
대부분의 전기 화학 소자는 전극 활물질로서 활성탄(activated carbon)이 사용된다. 활성탄은, 비표면적이 높아 전극 재료로서 유용하다. 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC)의 용량은 전기이중층에 축적되는 전하량에 따라 정해지며, 그 전하량은 전극의 비표면적이 클수록 증가된다. 이에 따라, 활성탄은 다공질 구조에 의해 높은 비표면적을 가지므로 전극을 고용량화시키고 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 전기이중층 커패시터(EDLC) 등은 대부분 1500㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 활성탄을 사용한다. Most electrochemical devices use activated carbon as an electrode active material. Activated carbon has a high specific surface area and is useful as an electrode material. For example, the capacity of the electric double layer capacitor EDLC is determined according to the amount of charge accumulated in the electric double layer, and the amount of charge increases as the specific surface area of the electrode increases. Accordingly, the activated carbon has a high specific surface area due to the porous structure, so that the electrode can be increased in capacity and energy density can be improved. Electric double layer capacitors (EDLC) and the like mostly use activated carbon having a specific surface area of 1500
일반적으로, 활성탄은 탄소 원료(탄소 전구체)를 고온에서 탄화시킨 다음, 다공 구조로 활성화시켜 제조되고 있다. 이때, 활성화 공정에서는 주로 탄소 원료에 수산화칼륨(KOH) 등의 알칼리 활성화제를 혼합한 다음, 불활성 가스 분위기에서 가열하여, 알칼리 금속을 탄소 결정층 사이에 침입, 반응시켜 미세 다공이 형성되도록 하고 있다. 이러한 알칼리 활성화로 수득된 활성탄은 비표면적이 크고, 입자 크기가 균일하여 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전극 재료로서 유용하다. 예를 들어, 일본 공개특허 2009-260177호 및 일본 공개특허 2010-245482호 등에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다. Generally, activated carbon is produced by carbonizing a carbon raw material (carbon precursor) at high temperature and then activating it with a porous structure. At this time, in the activation step, an alkali activator such as potassium hydroxide (KOH) is mainly mixed with the carbon raw material, and then heated in an inert gas atmosphere to infiltrate and react the alkali metal between the carbon crystal layers to form fine pores. . Activated carbon obtained by such alkali activation has a large specific surface area and uniform particle size, which is useful as an electrode material such as an electric double layer capacitor (EDLC). For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-260177, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-245482, and the like, related technologies are presented.
활성탄은 탄소 원료(탄소 전구체)로서 페놀 수지를 활성화한 제품과 코코넛 쉘(야자 껍질), 살구씨, 왕겨 등을 활성화한 제품이 전기이중층 커패시터(EDLC)의 전극으로 많이 사용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0348499호에는 왕겨를 이용하여 활성탄을 제조하는 방법이 제시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-0342069호에는 왕겨 활성탄에 바인더(binder) 등을 혼합하여 판상으로 성형하여 제조하는 전극의 제조방법이 제시되어 있다. 그리고 대한민국 등록특허 제10-1105715호에는 페놀 수지계 활성탄과 코코넛 쉘계 활성탄을 이용한 전극의 제조방법이 제시되어 있다. Activated carbon is a carbon raw material (carbon precursor) and a product that activates a phenol resin and a product that activates a coconut shell (palm shell), apricot seed, rice husk, etc., is widely used as an electrode of an electric double layer capacitor (EDLC). For example, Korean Patent No. 10-0348499 discloses a method of manufacturing activated carbon using chaff, and Korean Patent No. 10-0342069 forms a plate by mixing a binder or the like with chaff activated carbon. The manufacturing method of the electrode manufactured by this is shown. In addition, Korean Patent No. 10-1105715 discloses a method of manufacturing an electrode using a phenol resin-based activated carbon and a coconut shell-based activated carbon.
그러나 코코넛 쉘을 이용하여 제조한 활성탄은 불순물의 함량이 높아 저항 특성 등이 낮다. 그리고 페놀수지를 이용하여 제조한 활성탄은 코코넛 쉘에 대비하여 저항 특성은 상대적으로 양호하나, 가격이 비싼 단점이 있다. 이에 따라, 전극을 제조함에 있어서는 활성탄에 전기전도성의 도전재를 첨가하고 있다. 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC)의 경우에는 입자상의 활성탄과, 활성탄 입자 간을 전기적으로 연결시켜 주는 도전재, 및 이들을 결합시키기 위한 바인더(binder) 등을 혼합하여 전극용 조성물을 얻은 다음, 이를 금속의 집전체 상에 코팅, 압연하여 전극을 제조하고 있다. 이때, 도전재는 주로 카본 블랙(carbon black)이 사용된다. 이러한 도전재의 첨가에 의해 전기전도도가 향상되어 저항 특성이 개선될 수 있다. However, activated carbon produced using coconut shell has high resistance to impurities and high content of impurities. In addition, the activated carbon prepared by using a phenol resin has a relatively good resistance property compared to a coconut shell, but has a disadvantage of being expensive. Accordingly, in manufacturing the electrode, an electrically conductive conductive material is added to the activated carbon. For example, in the case of an electric double layer capacitor (EDLC), a composition for an electrode is obtained by mixing particulate activated carbon, a conductive material electrically connecting the activated carbon particles, and a binder for bonding them. This is coated on a metal current collector and rolled to produce an electrode. In this case, carbon black is mainly used as the conductive material. By the addition of such a conductive material, the electrical conductivity may be improved, thereby improving resistance characteristics.
그러나 종래 기술에 따른 전극용 조성물은 저항 특성을 위해 도전재의 함량이 많아지고, 이 경우 상대적으로 활성탄의 함량이 작아져 정전 용량이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 장기 신뢰성이 낮다. 즉, 소자의 사용 시간이 증가함에 따라 용량이 떨어지고 저항이 증가되는 등의 장기 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다. However, the composition for electrodes according to the prior art has a problem that the content of the conductive material is increased for the resistance characteristics, in which case the content of the activated carbon is relatively small, the capacitance is lowered. In addition, long-term reliability is low. That is, as the use time of the device increases, there is a problem in that long-term reliability, such as a decrease in capacity and an increase in resistance, is lowered.
한편, 일반적으로 석유의 정제 과정에서 발생된 정유 부산물인 코크스(cokes)를 탄소 원료로 사용하여 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전극 재료로 제조하지는 않는다. 코크스는 전기 이중층 커패시터(EDLC) 등의 용량에 직접적인 영향을 미치는 비표면적을 크게 할 수 없고, 이는 또한 불순물의 함유량이 높아 전기적 특성 등이 떨어지기 때문이다.
On the other hand, coke, which is a by-product of oil refinery generated in the process of refining of petroleum, is generally not used to produce an electrode material such as an electric double layer capacitor (EDLC). The coke cannot increase the specific surface area which directly affects the capacity of the electric double layer capacitor (EDLC) and the like, because the content of impurities is high and electrical characteristics are inferior.
이에, 본 발명은 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전극 활물질로 사용되어 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖게 할 수 있는 전극 재료, 및 이를 포함하는 전기 화학 소자를 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrode material which can be used as an electrode active material such as an electric double layer capacitor (EDLC) and can have excellent electrical properties and long-term reliability, and an electrochemical device including the same.
또한, 본 발명은 석유의 정제 과정에서 발생된 코크스(cokes)를 원료로 사용하되, 특정의 공정 조건으로 처리하여 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖게 할 수 있는 전극 재료의 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
In addition, the present invention is to provide a method for producing an electrode material that can be used as coke (cokes) generated during the refining process of petroleum as a raw material, and can be treated under specific process conditions to have excellent electrical properties and long-term reliability. There is a purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,
비표면적이 1500㎡/g 이상이고, 평균 입도 크기가 2 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.2 ~ 0.8g/㎤인 활성탄(activated carbon); 및 Activated carbon having a specific surface area of at least 1500
비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎥인 탄소 소재(carbon material)를 포함하는 전극 재료를 제공한다. Provided is an electrode material comprising a carbon material having a specific surface area of 1 to 20
이때, 본 발명에 따른 전극 재료는 활성탄 50 ~ 95중량%와 탄소 소재 5 ~ 50중량%를 포함할 수 있다.
In this case, the electrode material according to the present invention may include 50 to 95% by weight of activated carbon and 5 to 50% by weight of carbon material.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 전극 재료를 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다.
The present invention also provides an electrochemical device comprising the electrode material of the present invention.
아울러, 본 발명은, In addition, the present invention,
비표면적이 1500㎡/g 이상이고, 평균 입도 크기가 2 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.2 ~ 0.8 g/㎤인 활성탄을 제조하는 단계; Preparing activated carbon having a specific surface area of 1500
비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5 g/㎤인 탄소 소재를 제조하는 단계; 및 Preparing a carbon material having a specific surface area of 1 to 20
상기 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합하는 단계를 포함하는 전극 재료의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing an electrode material comprising the step of mixing the activated carbon and the carbon material prepared above.
또한, 본 발명은, In addition, the present invention,
활성탄을 제조하는 단계; Preparing activated carbon;
탄소 소재를 제조하는 단계; 및 Preparing a carbon material; And
상기 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합하는 단계를 포함하고, Mixing the prepared carbon with the carbon material;
상기 활성탄을 제조하는 단계는, Preparing the activated carbon,
코크스를 300℃ ~ 800℃의 온도에서 탄화시키는 탄화 공정;A carbonization process of carbonizing coke at a temperature of 300 ° C to 800 ° C;
상기 탄화된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정; A grinding step of grinding the carbonized coke;
상기 분쇄된 코크스를 활성화제와 혼합한 후, 500℃ ~ 1000℃에서 가열하여 활성화시키는 활성화 공정; An activation process of mixing the pulverized coke with an activator and then heating the activated coke at 500 ° C to 1000 ° C;
상기 활성화된 코크스 활성탄을 세정 및 건조시키는 세정/건조 공정; 및 A cleaning / drying process of cleaning and drying the activated coke activated carbon; And
상기 세정 및 건조된 코크스 활성탄을 500℃ ~ 1200℃의 온도로 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 전극 재료의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing an electrode material comprising a heat treatment step of heat-treating the washed and dried coke activated carbon at a temperature of 500 ℃ ~ 1200 ℃.
이에 더하여, 본 발명은, In addition, the present invention,
활성탄을 제조하는 단계; Preparing activated carbon;
탄소 소재를 제조하는 단계; 및 Preparing a carbon material; And
상기 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합하는 단계를 포함하고, Mixing the prepared carbon with the carbon material;
상기 탄소 소재를 제조하는 단계는, Preparing the carbon material,
원료를 500℃ ~ 900℃의 온도에서 1차 열처리하는 제1열처리 공정;A first heat treatment step of firstly heat treating the raw material at a temperature of 500 ° C. to 900 ° C .;
상기 1차 열처리된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정; 및 A pulverizing process of pulverizing the first heat treated coke; And
상기 분쇄된 코크스를 800℃ ~ 1300℃의 온도에서 2차 열처리하는 제2열처리 공정을 포함하는 전극 재료의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing an electrode material comprising a second heat treatment step of secondary heat treatment of the pulverized coke at a temperature of 800 ℃ to 1300 ℃.
본 발명에 따르면, 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖는다. 또한, 석유 정제 공정에서 발생된 부산물인 코크스(cokes)를 전기이중층 커패시터(EDLC) 등의 전극 자원으로 유용하게 사용되게 할 수 있다.
According to the present invention, it has excellent electrical properties and long-term reliability. In addition, coke, a byproduct generated in the petroleum refining process, may be usefully used as an electrode resource such as an electric double layer capacitor (EDLC).
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 입자상 전극 재료의 분체 저항을 보인 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 EDLC 셀의 2.7V에서 시간(h)에 따른 용량 유지율(%)을 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 EDLC 셀의 2.7V에서 시간(h)에 따른 저항 증가율(%)을 보인 그래프이다. 1 is a graph showing powder resistance of particulate electrode materials according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the capacity retention rate (%) with time (h) at 2.7V of the EDLC cell according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
3 is a graph showing a resistance increase rate (%) with time (h) at 2.7V of the EDLC cell according to the embodiment and the comparative example of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 전극 재료는 분말 상의 혼합물로서, 활성탄(activated carbon)과 탄소 소재(carbon material)을 포함한다. 그리고 상기 활성탄과 탄소 소재는 각각 아래와 같은 물성을 가지는 것으로부터 선택된다. The electrode material according to the invention is a mixture in powder form, which comprises activated carbon and a carbon material. The activated carbon and the carbon material are each selected from those having the following physical properties.
상기 활성탄은, 비표면적이 1500㎡/g 이상이고, 평균 입도 크기가 2 ~ 20㎛(마이크로미터)이며, 탭 밀도(tap density)가 0.2 ~ 0.8g/㎤인 것으로부터 선택된다. 그리고 상기 탄소 소재는, 비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎤인 것으로부터 선택된다. The activated carbon is selected from those having a specific surface area of 1500
상기 활성탄은 탄소 원료(활성탄 전구체)로부터 탄화 및 활성화된 다공질체로서, 이는 상기와 같은 물성을 가지는 것이면 제한되지 않으며, 그 원료 또한 특별히 한정되지 않는다. The activated carbon is a porous material carbonized and activated from a carbon raw material (activated carbon precursor), and the activated carbon is not limited as long as it has the above physical properties, and the raw material is not particularly limited.
활성탄은, 비표면적이 클수록 에너지 저장 특성 및 출력 특성 등에서 유리하다. 이를 위해, 활성탄은 1500㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 것으로부터 선택된다. 활성탄은, 바람직하게는 1800㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 1900㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 것이 좋다. 그러나 활성탄의 비표면적이 너무 큰 경우 전극 밀도가 낮아질 수 있다. 예를 들어, 전기이중층 커패시터(이하, 'EDLC'라 함) 등의 전극으로 적용 시, 활성탄의 비표면적이 너무 큰 경우 전극 밀도가 낮아져 단위 체적당 정전 용량(F/cc) 등이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 활성탄은 1800 ~ 2500㎥/g의 비표면적을 가지는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 1800 ~ 2200㎡/g의 비표면적을 가지는 것이 좋다. Activated carbon is more advantageous in terms of energy storage characteristics and output characteristics as the specific surface area is larger. For this purpose, activated carbon is selected from those having a specific surface area of at least 1500
또한, 상기 활성탄의 평균 입도 크기는 에너지 저장 및 저항 특성 등에 영향을 끼칠 수 있다. 활성탄의 평균 입도 크기가 2㎛ 미만인 경우, 예를 들어 에너지 저장 특성 등이 낮아질 수 있다. 그리고 활성탄의 평균 입도 크기가 20㎛를 초과하는 경우, 예를 들어 저항 특성 등이 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, 활성탄은 2 ~ 20㎛의 평균 입도 분포를 가지는 것으로부터 선택된다. 활성탄은 보다 구체적인 예를 들어 5 ~ 15㎛의 평균 입도 분포를 가지는 것이 좋다. In addition, the average particle size of the activated carbon may affect energy storage and resistance characteristics. If the average particle size of the activated carbon is less than 2 μm, for example, energy storage characteristics may be lowered. And if the average particle size of the activated carbon exceeds 20㎛, for example, the resistance characteristics may be inferior. In view of this, the activated carbon is selected from those having an average particle size distribution of 2 to 20 µm. Activated carbon preferably has an average particle size distribution of, for example, 5 to 15 µm.
아울러, 상기 활성탄의 탭 밀도는 정전 용량(F/cc) 및 저항 특성 등에 영향을 끼칠 수 있다. 활성탄의 탭 밀도가 0.2g/㎤ 미만인 경우, 예를 들어 저항 특성 등이 떨어질 수 있다. 그리고 활성탄의 탭 밀도가 0.8g/㎤를 초과하는 경우, 예를 들어 정전 용량(F/cc) 등이 낮아질 수 있다. 이를 고려하여, 활성탄은 0.2 ~ 0.8g/㎤의 탭 밀도를 가지는 것으로부터 선택된다. 활성탄은, 바람직하게는 0.25 ~ 0.45g/㎤의 탭 밀도를 가지는 것이 좋다. In addition, the tap density of the activated carbon may affect the capacitance (F / cc) and the resistance characteristics. If the tap density of the activated carbon is less than 0.2 g / cm 3, for example, the resistance characteristics and the like may deteriorate. And when the tap density of activated carbon exceeds 0.8 g / cm <3>, electrostatic capacity (F / cc) etc. may become low, for example. In view of this, activated carbon is selected from those having a tap density of 0.2 to 0.8 g / cm 3. Activated carbon preferably has a tap density of 0.25 to 0.45 g / cm 3.
상기 탄소 소재는 탄소 원료(카본 전구체)를 탄화시킨 것으로서, 이는 상기와 같은 물성을 가지는 것이면 제한되지 않으며, 그 원료 또한 특별히 한정되지 않는다. The carbon material is carbonized carbon raw material (carbon precursor), which is not limited as long as it has the physical properties as described above, the raw material is also not particularly limited.
상기와 같은 물성을 가지는 탄소 소재는 활성탄과의 혼합에 의해, 전기적 특성 및 장기 신뢰성 등을 향상시킨다. 예를 들어, 탄소 소재의 비표면적은 정전 용량(F/cc) 및 저항 특성 등에 영향을 끼칠 수 있다. 탄소 소재의 비표면적이 1㎡/g 미만인 경우, 예를 들어 정전 용량(F/cc)을 저하시킬 수 있다. 그리고 탄소 소재의 비표면적이 20㎡/g를 초과하는 경우, 예를 들어 저항 특성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 탄소 소재는 1 ~ 20㎡/g의 비표면적을 가지는 것으로부터 선택되며, 바람직하게는 5 ~ 12㎡/g의 비표면적을 가지는 것으로부터 선택되는 것이 좋다. The carbon material having the above physical properties improves electrical characteristics and long-term reliability by mixing with activated carbon. For example, the specific surface area of the carbon material may affect the capacitance (F / cc) and the resistance characteristics. When the specific surface area of the carbon material is less than 1
또한, 상기 탄소 소재의 평균 입도 크기가 3㎛ 미만인 경우, 예를 들어 정전 용량(F/cc) 등에 악영향을 끼칠 수 있다. 그리고 탄소 소재의 평균 입도 크기가 20㎛를 초과하는 경우, 예를 들어 저항 특성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 이를 고려하여, 탄소 소재는 1 ~ 20㎛의 평균 입도 크기를 가지는 것이 사용되며, 바람직하게는 5 ~ 15㎛의 평균 입도 크기를 가지는 것이 좋다. In addition, when the average particle size of the carbon material is less than 3㎛, it may adversely affect the capacitance (F / cc), for example. When the average particle size of the carbon material exceeds 20 μm, for example, an improvement effect such as resistance characteristics may be insignificant. In consideration of this, the carbon material is used having an average particle size of 1 ~ 20㎛, preferably preferably having an average particle size of 5 ~ 15㎛.
아울러, 상기 탄소 소재의 탭 밀도가 0.5g/㎤ 미만인 경우, 예를 들어 저항 특성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 탄소 소재의 탭 밀도가 1.5g/㎥를 초과하는 경우, 예를 들어 전극 성형을 위한 슬러리 제조 시 활성탄과 분리되어 작업성을 저항시킬 수 있다. 이러한 저항 특성 및 활성탄과의 혼합성 등을 고려하여, 탄소 소재는 0.5 ~ 1.5g/㎤의 탭 밀도를 가지는 것으로부터 선택되며, 바람직하게는 0.8 ~ 1.2g/㎤의 탭 밀도를 가지는 것이 좋다. In addition, when the tap density of the carbon material is less than 0.5 g / cm 3, for example, improvement effects such as resistance characteristics may be insignificant. And when the tap density of the carbon material exceeds 1.5g / ㎥, for example, it can be separated from the activated carbon when preparing a slurry for forming the electrode can resist workability. In consideration of such resistance characteristics and mixing with activated carbon, the carbon material is selected from those having a tap density of 0.5 to 1.5 g / cm 3, and preferably having a tap density of 0.8 to 1.2 g / cm 3.
본 발명에서, 상기 각 물성의 측정법은 특별히 제한되지 않는다. 비표면적과 평균 입도 크기는 당업계에서 널리 이용되는 측정법에 준한다. 예를 들어 비표면적은 질소(N2) 흡착량을 이용한 BET법(Brunauer Emanett and Teller method) 등에 준하며, 평균 입도 크기는 레이저 회절법 등에 준할 수 있다. 그리고 탭 밀도는 일반 분체 관련 분야에서 적용되는 탭 밀도 측정법에 준하며, 이는 예를 들어 부피 측정이 가능한 용기(예를 들어, 메스실린더 등)에 분말(활성탄 또는 탄소 소재)을 투입하고 진동을 가한 다음, 투입된 분말(활성탄 또는 탄소 소재)의 무게를 부피로 나누어 측정하는 방법에 따를 수 있다. In the present invention, the measuring method of each physical property is not particularly limited. Specific surface area and average particle size are based on measurements widely used in the art. For example, the specific surface area may be in accordance with the Brunauer Emanett and Teller method (BET method) using the nitrogen (N 2 ) adsorption amount, and the average particle size may be in accordance with the laser diffraction method. The tap density is based on the tap density measurement method applied in general powder-related fields, for example, by putting powder (activated carbon or carbon material) into a volume measuring container (e.g., a measuring cylinder) and applying vibration According to the method of measuring the weight of the injected powder (activated carbon or carbon material) divided by volume.
또한, 본 발명에 따른 전극 재료는, 전극 재료(활성탄과 탄소 소재의 혼합물) 전체 중량 기준으로 예를 들어 활성탄 50 ~ 95중량%와 탄소 소재 5 ~ 50중량%를 포함할 수 있다. 이때, 탄소 소재의 함량이 5중량% 미만인 경우, 저항 특성 등의 전기적 특성과 장기 신뢰성의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 탄소 소재의 함량이 50중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 활성탄의 함량이 낮아져 단위 체적당 정전 용량(F/cc), 에너지 저장 특성 및 출력 특성 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 전극 재료는 활성탄 55 ~ 90중량%와 탄소 소재 10 ~ 45중량%를 포함하는 것이 좋다. In addition, the electrode material according to the present invention may include, for example, 50 to 95% by weight of activated carbon and 5 to 50% by weight of carbon based on the total weight of the electrode material (mixture of activated carbon and carbon material). At this time, when the content of the carbon material is less than 5% by weight, the effect of improving the electrical properties such as resistance characteristics and long-term reliability may be insignificant. In addition, when the content of the carbon material exceeds 50% by weight, the content of activated carbon is relatively low, and thus the capacitance per unit volume (F / cc), energy storage characteristics, and output characteristics may be lowered. In view of this point, the electrode material according to the present invention preferably contains 55 to 90% by weight of activated carbon and 10 to 45% by weight of carbon material.
본 발명에 따르면, 상기 2가지 분말 소재의 혼합에 의해, 즉 상기와 같은 특정의 물성을 가지는 활성탄과 탄소 소재의 혼합에 의해, 전극 활성이 향상되어 우수한 전기적 특성 등이 구현된다. 특히, 단위 체적당 높은 정전 용량(F/cc)이 구현되며, 낮은 저항을 갖는다. 또한, 전기 화학 소자(EDLC 등)의 장기 신뢰성을 도모한다. 예를 들어, 소자를 장기간 지속적으로 구동시킨 경우에도 정전 용량(F/cc) 및 저항 특성 등이 크게 변화하지 않는다. According to the present invention, the electrode activity is improved by the mixing of the two powder materials, that is, by the mixture of activated carbon and carbon material having specific properties as described above, and excellent electrical properties are realized. In particular, a high capacitance (F / cc) per unit volume is realized and has a low resistance. In addition, long-term reliability of electrochemical devices (EDLC, etc.) can be achieved. For example, even when the device is continuously driven for a long time, the capacitance (F / cc) and the resistance characteristics do not change significantly.
본 발명에 따른 전극 재료(활성탄과 탄소 소재의 혼합물)는 전기 화학 소자 등의 전극 활물질로서 유용하게 사용된다. 예를 들어, EDLC 등의 전극을 구성하는 기존의 활성탄을 대체할 수 있다.
The electrode material (mixture of activated carbon and carbon material) according to the present invention is usefully used as an electrode active material such as an electrochemical device. For example, existing activated carbon constituting an electrode such as EDLC can be replaced.
한편, 본 발명에 따른 전기 화학 소자는 전극 활물질로서 상기와 같은 본 발명의 전극 재료를 포함한다. 본 발명에서, 전기 화학 소자는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 상호 변환시킬 수 있는 장치이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 EDLC(전기이중층 커패시터), 의사 커패시터(Pseudo Capacitor), 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 및 이들을 병합한 하이브리드 커패시터(Hybrid Capacitor) 등으로부터 선택될 수 있다. On the other hand, the electrochemical device according to the present invention includes the electrode material of the present invention as described above as an electrode active material. In the present invention, the electrochemical device is not particularly limited as long as it is a device capable of converting chemical energy into electrical energy, for example, EDLC (electric double layer capacitor), pseudo capacitor (Pseudo Capacitor), lithium ion battery, lithium polymer battery , And hybrid capacitors incorporating these, and the like.
이하, 본 발명의 전기 화학 소자로서 EDLC를 일례로 들어 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the EDLC will be described as an example of the electrochemical device of the present invention.
본 발명의 예시적인 형태에 따라서, 전기 화학 소자는 전극(양극 및 음극)과, 상기 전극의 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)를 포함하는 EDLC로부터 선택될 수 있으며, 상기 각 구성요소들은 교대로 다수 개 적층될 수 있다. 또한, EDLC는 원통형(와인딩형), 각형(박스형) 및 코인형 등으로부터 선택될 수 있으며, 그 형상은 제한되지 않는다. In accordance with an exemplary form of the invention, the electrochemical device can be selected from EDLCs comprising electrodes (anodes and cathodes) and separators interposed between the electrodes, each of which is in turn a plurality of components. Can be stacked. In addition, the EDLC can be selected from cylindrical (winding), square (box), coin, and the like, and the shape thereof is not limited.
이때, 상기 전극(양극 및 음극)은 적어도 한층 이상의 전극 조성물층을 포함하되, 상기 전극 조성물층은 전극 활물질로서 상기 본 발명에 따른 전극 재료(활성탄과 탄소 소재의 혼합물)를 포함한다. 또한, 상기 전극은 집전체 및/또는 전도성 접착제층을 더 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 전극은 박막 상의 집전체와, 상기 집전체의 적어도 한 면에 형성된 전극 조성물층을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다. 또한, 전극은 상기 집전체와 전극 조성물층의 사이에 별도의 전도성 접착제층이 더 형성될 수 있다. 상기 집전체는 금속 박막(metal foil)으로부터 선택될 수 있으며, 이는 예를 들어 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티탄(Ti), 니켈(Ni), 스테인레스 스틸(SUS) 또는 이들의 합금으로부터 선택된 금속 박막으로 구성될 수 있다. At this time, the electrode (anode and cathode) comprises at least one electrode composition layer, the electrode composition layer comprises the electrode material (mixture of activated carbon and carbon material) according to the present invention as an electrode active material. In addition, the electrode may further include a current collector and / or a conductive adhesive layer. For example, the electrode may have a laminated structure including a current collector on a thin film and an electrode composition layer formed on at least one surface of the current collector. In addition, the electrode may be further formed a separate conductive adhesive layer between the current collector and the electrode composition layer. The current collector can be selected from a metal foil, for example from aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), nickel (Ni), stainless steel (SUS) or alloys thereof. It may be composed of a selected metal thin film.
아울러, 상기 전극 조성물층은 본 발명의 전극 재료(전극 활물질), 바인더(binder) 및 도전재를 포함하는 전극 조성물이 시트 상으로 롤링 압연되거나 집전체 상에 코팅되어 형성될 수 있다. In addition, the electrode composition layer may be formed by rolling an electrode composition including an electrode material (electrode active material), a binder, and a conductive material of the present invention onto a sheet or by rolling on a current collector.
상기 바인더는 접착성을 가지는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다. 또한, 바인더는 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 바인더는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리비닐알콜(PVA) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. The binder may be adhesive and may be selected, for example, from those commonly used in the art. In addition, the binder may comprise a conductive polymer. The binder is, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene ( One or more selected from PE), polypropylene (PP), polyvinyl alcohol (PVA), and the like may be used, but is not limited thereto.
상기 도전재는 전기전도성을 가지는 것이면 좋으며, 이 또한 예를 들어 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다. 도전재는, 예를 들어 카본 블랙(carbon black), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(CNF), 산화티탄 및 산화루테늄 등의 분말로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The conductive material may have electrical conductivity, and may also be selected, for example, from those commonly used in the art. The conductive material may be, for example, carbon black, acetylene black, graphite, graphene, carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers (CNF), titanium oxide and ruthenium oxide. One or more selected from powders such as these may be used.
또한, 상기 전극 조성물은 경우에 따라 용매를 더 포함할 수 있다. 용매는 전극을 제조함에 있어, 예를 들어 집전체 상에 코팅하는 방법으로 전극을 제조하는 경우, 코팅성을 위한 희석제로서 포함될 수 있다. 이러한 용매는 물이나 유기 용제 등으로부터 선택될 수 있으며, 이는 열에 의해 휘발되거나 자연 휘발될 수 있는 것이면 좋다. In addition, the electrode composition may further include a solvent as the case may be. The solvent may be included as a diluent for coatability in preparing the electrode, for example when preparing the electrode by coating on the current collector. Such a solvent may be selected from water, an organic solvent, and the like, which may be volatilized by heat or may be naturally volatilized.
상기 전극 조성물은 그 배합비에 있어서, 조성물 전체 중량 기준으로 전극 재료(활성탄과 탄소 소재의 혼합물) 70 ~ 92중량%, 바인더 5 ~ 15중량% 및 도전재 2 ~ 20중량%를 포함할 수 있다. 이때, 전극 재료는 전술한 바와 같이, 전극 재료 전체 기준으로 활성탄 50 ~ 95중량%와 탄소 소재 5 ~ 50중량%, 바람직하게는 활성탄 55 ~ 90중량%와 탄소 소재 10 ~ 45중량%로 혼합될 수 있다. 그리고 상기 용매는 필요에 따라 혼합되되, 전극 재료 100중량부 기준으로 예를 들어 5 ~ 500중량부로 혼합될 수 있다. The electrode composition may include 70 to 92% by weight of the electrode material (mixture of activated carbon and carbon material), 5 to 15% by weight of the binder, and 2 to 20% by weight of the conductive material, based on the total weight of the composition. In this case, as described above, the electrode material may be mixed with 50 to 95% by weight of activated carbon and 5 to 50% by weight of carbon material, preferably 55 to 90% by weight of activated carbon and 10 to 45% by weight of carbon based on the total electrode material. Can be. And the solvent is mixed as needed, for example, based on 100 parts by weight of the electrode material may be mixed in 5 to 500 parts by weight.
한편, 본 발명에 따른 전극 재료는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 활성탄과 탄소 소재는 상기와 같은 물성을 갖게 할 수 있는 것이라면 그 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 상기 활성탄과 탄소 소재는, 본 발명의 예시적인 구현예에 따라서 석유의 정제 과정에서 발생된 코크스(cokes)를 원료로 하여 다음과 같이 제조될 수 있다. On the other hand, the electrode material according to the present invention can be produced by various methods. Specifically, the activated carbon and the carbon material is not particularly limited as long as it can have the above physical properties. The activated carbon and the carbon material may be manufactured as follows using cokes generated in the refining process of petroleum according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 전극 재료의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the electrode material concerning this invention is demonstrated.
본 발명에 따른 전극 재료의 제조방법은, 활성탄을 제조하는 단계, 탄소 소재를 제조하는 단계, 및 상기 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 활성탄을 제조하는 단계는, 비표면적이 1500㎡/g 이상이고, 평균 입도 크기가 2 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.2 ~ 0.8g/㎤인 활성탄을 얻는 공정을 포함한다. 또한, 상기 탄소 소재를 제조하는 단계는, 비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎤인 탄소 소재를 제조하는 공정을 포함한다. The method for producing an electrode material according to the present invention includes the steps of preparing activated carbon, preparing a carbon material, and mixing the manufactured activated carbon with the carbon material. In this case, the step of preparing the activated carbon includes a process of obtaining activated carbon having a specific surface area of 1500
각 단계별로 구체적인 실시 형태를 설명하면 다음과 같다. 이하에서 설명되는 제조방법은, 본 발명에 따라서 석유의 정제 과정에서 발생된 코크스를 원료로 하여 전극 활물질로 유용하게 사용될 수 있는 활성탄과 탄소 소재의 제조가 구현된다. 그리고 제조된 활성탄과 탄소 소재는 상기한 바와 같은 물성을 갖는다.
The specific embodiment of each step is described as follows. According to the present invention, the production of activated carbon and carbon material which can be usefully used as an electrode active material using coke generated in the process of refining petroleum according to the present invention is implemented. In addition, the produced activated carbon and the carbon material have the properties as described above.
1. 활성탄의 제조1. Preparation of Activated Carbon
활성탄의 제조단계는, (1)코크스를 탄화시키는 탄화 공정(제1차 소성), (2)상기 탄화된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정, (3)상기 분쇄된 코크스를 활성화시키는 활성화 공정(제2차 소성), (4)상기 활성화된 코크스 활성탄을 세정 및 건조시키는 세정/건조 공정, 및 (5)상기 세정 및 건조된 코크스 활성탄을 열처리하는 열처리 공정(제3차 소성)을 포함한다. 각 공정별로 설명하면 다음과 같다.
The production of activated carbon may include (1) a carbonization process for carbonizing coke (first firing), (2) a pulverization process for pulverizing the carbonized coke, and (3) an activation process for activating the pulverized coke (second). Primary firing), (4) a cleaning / drying step of washing and drying the activated coke activated carbon, and (5) a heat treatment step (third firing) of heat treating the washed and dried coke activated carbon. The description of each process is as follows.
(1) 탄화 공정(1) carbonization process
먼저, 코크스를 탄화시킨다. 이때, 출발 원료(활성탄 전구체)로서 사용되는 코크스는 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 석유의 정제 과정에서 발생된 부산물인 생 코크스(green cokes) 등으로부터 선택될 수 있다. First, the coke is carbonized. At this time, the coke used as a starting material (activated carbon precursor) is not limited, and may be selected from, for example, green cokes, which are by-products generated in the refining process of petroleum.
상기 코크스를 예를 들어 입자, 덩어리 또는 슬러지 상으로 채취하여 300℃ ~ 800℃의 온도에서 탄화(제1차 소성)시킨다. 탄화 시간은 제한되지 않는다. 탄화 시간은 탄화 온도에 따라 달라질 수 있으며, 이는 예를 들어 30분 ~ 5시간, 보다 구체적인 예를 들어 1 ~ 3시간이 될 수 있다. 그리고 탄화 시, 가열로(탄화로)는 비활성 분위기를 유지시킨다. 본 발명에서, 비활성 분위기는 산화를 방지할 수 있으면 좋으며, 이는 예를 들어 질소(N2), 아르곤(Ar) 및/또는 헬륨(He) 등의 가스 분위기로부터 선택될 수 있다. 이러한 탄화 공정을 통해 코크스를 탄화시키면서 원료에 존재하는 휘발분 등의 불순물을 제거한다.
The coke is taken, for example, in the form of particles, lumps or sludge and carbonized (primary firing) at a temperature of 300 ° C to 800 ° C. Carbonization time is not limited. The carbonization time may vary depending on the carbonization temperature, which may be, for example, 30 minutes to 5 hours, more specifically 1 to 3 hours. And in carbonization, a heating furnace (carbonization furnace) maintains an inert atmosphere. In the present invention, the inert atmosphere may be capable of preventing oxidation, which may be selected from, for example, a gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar) and / or helium (He). The carbonization process removes impurities such as volatiles present in the raw material while carbonizing the coke.
(2) 분쇄 공정(2) grinding process
상기 탄화된 코크스를 분쇄한다. 탄화된 코크스를 예를 들어 50㎛ 이하의 크기로 분쇄한다. 구체적인 예를 들어, 균일한 크기로서 1 ~ 20㎛, 보다 구체적인 예를 들어 5 ~ 15㎛의 크기로 분쇄할 수 있다. 분쇄 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 제트 밀(Jet mill), 볼 밀(Ball mill), 회전 밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 등과 같은 방법으로 진행할 수 있다.
The carbonized coke is pulverized. The carbonized coke is ground to a size of, for example, 50 μm or less. For example, it may be ground to a size of 1 to 20㎛, more specifically 5 to 15㎛ as a uniform size. The grinding method is not particularly limited and may be, for example, a method such as a jet mill, a ball mill, a rotary mill, a vibration mill, or the like.
(3) 활성화 공정(3) activation process
상기 분쇄된 코크스 분말을 다공질로 활성화시킨다. 활성화는 상기 분쇄된 코크스 분말을 활성화제와 혼합한 후, 500℃ ~ 1000℃로 가열(제2차 소성)하여 진행한다. 활성화 시간, 즉 코크스 분말과 활성화제를 혼합한 후 가열하는 시간은 제한되지 않는다. 활성화 시간은, 상기 활성화 온도에 따라 달라질 수 있으며, 이는 예를 들어 10분 ~ 4시간이 될 수 있다. 활성화 시간은, 구체적인 예를 들어 30분 ~ 2시간이 될 수 있다. 이러한 활성화 공정에 의해, 코크스 분말은 다수의 포어(pore)가 형성된 다공질로 개질된다. The ground coke powder is activated to be porous. Activation is performed by mixing the pulverized coke powder with an activator and then heating (secondary firing) to 500 ° C ~ 1000 ° C. The activation time, that is, the time for heating after mixing the coke powder and the activator is not limited. The activation time may vary depending on the activation temperature, which may be, for example, 10 minutes to 4 hours. The activation time may be, for example, 30 minutes to 2 hours in detail. By this activation process, the coke powder is reformed into porous with a large number of pores.
상기 활성화제는 제한되지 않는다. 활성화제는 코크스를 다공질로 개질하여 비표면적을 증가시킬 수 있으면 좋다. 활성화제는 알칼리 금속화합물 등으로부터 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 수산화칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The activator is not limited. The activator may be capable of increasing the specific surface area by modifying the coke to porous. The activator may be selected from alkali metal compounds and the like, and specific examples thereof may include one or more selected from potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), and the like.
또한, 상기 활성화 공정에서, 분쇄된 코크스 분말과 활성화제의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 1 : 0.1 ~ 10의 중량비(즉, 분쇄된 코크스 분말 : 활성화제 = 1 : 0.1 ~ 10의 중량비)로 혼합하여 활성화시킬 수 있다. 구체적인 예를 들어, 분쇄된 코크스 분말과 활성화제를 1 : 2 ~ 4의 중량비로 혼합하여 활성화시키는 것이 좋다.
Further, in the above activation process, the mixing ratio of the pulverized coke powder and the activator is not particularly limited, but for example, a weight ratio of 1: 0.1 to 10 (that is, pulverized coke powder: activator = 1: 0.1 to 10) Weight ratio) to activate the mixture. For example, the pulverized coke powder and the activator may be activated by mixing in a weight ratio of 1: 2 to 4.
(4) 세정/건조 공정(4) cleaning / drying process
상기 활성화된 코크스 활성탄을 세정 및 건조시킨다. The activated coke activated carbon is washed and dried.
상기 세정 공정은 코크스 활성탄에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 이는 예를 들어 알칼리 세정 및 산 세정 등으로 선택된 하나, 또는 이들의 병행으로부터 선택될 수 있다. 세정 공정은 상기 활성화 공정에서 알칼리 금속화합물(KOH 등)을 활성화제로 사용하는 경우, 원료에 존재하는 불순물 제거와 함께 상기 알칼리 금속화합물(KOH 등) 등이 제거되도록 적어도 산 세정(산 세정액에 함침)을 포함할 수 있다. 이때, 산 세정액으로는, 예를 들어 염산이나 황산 등의 산 수용액을 사용할 수 있다. 이러한 산 세정을 통해 코크스 원료에 함유된 철 성분 등도 제거될 수 있다. The cleaning process is for removing impurities present in the coke activated carbon, which may be selected from, for example, one selected from alkali cleaning and acid cleaning, or a combination thereof. In the washing step, when an alkali metal compound (KOH, etc.) is used as the activator in the activation step, at least an acid wash (impregnated in an acid washing solution) is performed to remove the alkali metal compound (KOH, etc.) together with the removal of impurities present in the raw material. It may include. Under the present circumstances, acid aqueous solution, such as hydrochloric acid and a sulfuric acid, can be used as an acid washing liquid, for example. Through such acid washing, iron components contained in the coke raw material may also be removed.
또한, 세정 공정은 물(증류수 등)을 이용한 수세를 더 포함할 수 있다. 이때, 세정 공정은 산 세정과 수세를 각각 1회 이상, 예를 들어 1 ~ 5회 반복할 수 있다. 그리고 코크스 활성탄은 세정 후 예를 들어 pH 5.5 ~ 8.5범위를 가질 수 있다. In addition, the washing process may further include washing with water (distilled water or the like). At this time, the washing step may be repeated one or more times, for example, 1 to 5 times the acid washing and washing with water. And the coke activated carbon may have a pH range of 5.5 to 8.5 after washing.
위와 같이 세정을 진행한 후에는 건조를 통해 코크스 활성탄에 존재하는 수분을 제거한다. 건조는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 60℃ 이상의 열풍 건조, 또는 자연 건조를 통해 진행할 수 있다.
After the cleaning as described above to remove the moisture present in the coke activated carbon through drying. Drying is not specifically limited, For example, it can advance through hot air drying of 60 degreeC or more, or natural drying.
(5) 열처리 공정(5) heat treatment process
다음으로, 상기 세정/건조된 코크스 활성탄을 열처리(제3차 소성)한다. Next, the washed / dried coke activated carbon is heat treated (third firing).
이때, 본 발명에서, 열처리 공정(제3차 소성)은 코크스 활성탄의 물성 및 전기적 특성 등에 중요한 인자로 작용한다. 본 발명에 따르면, 활성탄을 제조함에 있어서, 출발 원료를 코크스로 하되, 상기와 같이 탄화(제1차 소성) 및 활성화(제2차 소성)를 진행한 다음, 열처리(제3차 소성)가 더 진행되어, 우수한 저항 특성(낮은 저항)을 갖는다. 또한, 코크스 활성탄은 열처리의 온도 조건에 따라 특성이 달라지며, 특정의 온도 구간에서 우수한 저항 특성과 우수한 장기신뢰성 특성, 즉 낮은 용량 감소율 등의 특성을 갖는다. At this time, in the present invention, the heat treatment process (third firing) acts as an important factor such as physical properties and electrical properties of the coke activated carbon. According to the present invention, in the production of activated carbon, the starting material is coke, but the carbonization (primary firing) and activation (secondary firing) are performed as described above, and then the heat treatment (third firing) is further performed. It progresses and has the outstanding resistance characteristic (low resistance). In addition, the coke activated carbon has a characteristic that varies depending on the temperature conditions of the heat treatment, and has characteristics such as excellent resistance characteristics and excellent long-term reliability characteristics, that is, low capacity reduction rate in a specific temperature range.
구체적으로, 상기 활성화된 코크스 활성탄을 세정/건조시킨 다음, 열처리를 진행하되, 500℃ ~ 1200℃의 온도에서 열처리하는 경우, 코크스 활성탄에 존재하는 표면 관능기 등이 효과적으로 제거되면서 물리적으로 개질되어 양질의 특성을 갖는다. 이때, 열처리 온도가 500℃ 미만이면, 예를 들어 우수한 저항 특성 등을 갖기 어렵다. 그리고 열처리 온도가 1200℃를 초과하는 경우, 비표면적을 최대로 유지하기 어렵고, 이 경우에도 우수한 저항 특성 등을 갖기 어렵다. 따라서, 열처리 온도가 500℃ ~ 1200℃인 경우에, 높은 비표면적을 유지하여 높은 정전 용량을 가지며, 이와 동시에 우수한 저항 특성 등을 갖는다. 이러한 점을 고려할 때, 열처리 온도는 600℃ ~ 1000℃이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 700℃ ~ 900℃인 것이 좋다. Specifically, the activated coke activated carbon is cleaned / dried, and then heat-treated, but when heat-treated at a temperature of 500 ℃ ~ 1200 ℃, the surface functional groups and the like present in the coke activated carbon is effectively physically modified to remove the high quality Has characteristics. At this time, when the heat processing temperature is less than 500 degreeC, it is hard to have the outstanding resistance characteristic etc., for example. When the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C, it is difficult to maintain the specific surface area to the maximum, and even in this case, it is difficult to have excellent resistance characteristics. Therefore, when the heat treatment temperature is 500 ° C to 1200 ° C, it maintains a high specific surface area, has high capacitance, and at the same time has excellent resistance characteristics. In consideration of this point, the heat treatment temperature is preferably 600 ° C to 1000 ° C, more preferably 700 ° C to 900 ° C.
상기 열처리는, 예를 들어 질소(N2)나 아르곤(Ar), 헬륨(He) 가스 등의 비활성 분위기에서 진행한다. 열처리 시간은 특별히 제한되지 않는다. 열처리 시간은 열처리 온도에 따라 다를 수 있지만, 예를 들어 10분 ~ 5시간이 될 수 있다. 열처리는, 구체적인 예를 들어 30분 내지 3시간 동안 진행하는 것이 좋다.
The heat treatment is performed in an inert atmosphere such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), helium (He) gas, or the like. The heat treatment time is not particularly limited. The heat treatment time may vary depending on the heat treatment temperature, but may be, for example, 10 minutes to 5 hours. For example, heat treatment may be performed for 30 minutes to 3 hours.
또한, 상기 활성탄의 제조단계는, 예시적인 형태에 따라서 분급 공정을 더 포함할 수 있다. 분급 공정은 상기 열처리된 코크스 활성탄을 분급하여 균일한 입도 크기를 가지는 활성탄을 수득할 수 있으면 좋다. 분급 공정은 예를 들어 체(sieve)에 통과시키는 방법으로 진행될 수 있다. 이러한 분급 공정을 통해, 예를 들어 35㎛ 이하의 입자 크기, 보다 구체적으로는 2 ~ 20㎛의 평균 입자 크기를 가지는 코크스 활성탄을 수득하는 것이 좋다. In addition, the manufacturing step of the activated carbon may further include a classification process according to an exemplary form. In the classification step, the heat treated coke activated carbon may be classified to obtain activated carbon having a uniform particle size. The classification process can be carried out, for example, by passing through a sieve. Through this classification process, for example, it is preferable to obtain coke activated carbon having a particle size of 35 μm or less, more specifically an average particle size of 2 to 20 μm.
아울러, 상기 활성탄의 제조단계는, 다른 예시적인 형태에 따라서, 상기 열처리된 코크스 활성탄을 분쇄하는 제2분쇄 공정을 임의 선택적으로 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 활성화 공정과 열처리 공정을 거치는 과정에서 응집이 발생되어 입자가 커질 수 있는데, 균일한 입도와 비표면적 증가를 위해, 제2분쇄 공정을 진행할 수 있다. 이때, 제2분쇄 공정은 열처리 공정 이후에, 구체적으로 열처리 공정과 분급 공정의 사이에서 진행되며, 분쇄 방법은 상기 예시한 바와 같다. In addition, the manufacturing of the activated carbon may optionally further include a second grinding process of pulverizing the heat treated coke activated carbon according to another exemplary form. Specifically, agglomeration may occur during the activation process and the heat treatment process, thereby increasing the size of the particles. In order to increase the uniform particle size and specific surface area, the second grinding process may be performed. At this time, the second grinding step is carried out after the heat treatment step, specifically, between the heat treatment step and the classification step, the grinding method is as described above.
위와 같은 공정을 통한 활성탄의 제조에 따르면, 코크스로부터 높은 정전 용량(F/cc)과 함께 우수한 저항 특성(낮은 저항) 등을 구현할 수 있는 활성탄을 제조할 수 있다. 그리고 제조된 코크스 활성탄은 상기한 바와 같은 물성을 갖는다. 또한, 제조된 코크스 활성탄은 저항 특성이 우수하여, 전극 조성물의 제조 시 도전재(카본 블랙 등)의 함량을 낮출 수 있고, 그 만큼 활성탄의 함량을 증가시킬 수 있어, 우수한 에너지 저장 특성 및 출력 특성, 그리고 높은 정전 용량(F/cc) 등을 갖는다.
According to the production of activated carbon through the above process, it is possible to produce activated carbon that can implement excellent resistance characteristics (low resistance) and the like with high capacitance (F / cc) from the coke. And the prepared coke activated carbon has the physical properties as described above. In addition, the manufactured coke activated carbon has excellent resistance characteristics, and thus can reduce the content of conductive materials (carbon black, etc.) in the preparation of the electrode composition, and can increase the content of activated carbon, thereby providing excellent energy storage characteristics and output characteristics. And high capacitance (F / cc).
2. 탄소 소재의 제조2. Manufacture of carbon material
탄소 소재의 제조단계는, (a)코크스를 1차 열처리하는 제1열처리 공정, (b)상기 열처리된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정, (c)상기 분쇄된 코크스를 2차 열처리하는 제2열처리 공정, 및 (d)상기 탄화된 코크스 카본의 철 성분을 제거하는 탈철 공정을 포함한다. 또한, 탄소 소재의 제조단계는, 상기 (a)제1열처리 공정 이전에 진행되는 것으로서, 코크스를 조분쇄하는 조분쇄 공정을 더 포함할 수 있다. 각 공정별로 설명하면 다음과 같다.
The manufacturing step of the carbon material may include (a) a first heat treatment step of primary heat treatment of coke, (b) a pulverization process of pulverizing the heat treated coke, and (c) a second heat treatment process of secondary heat treatment of the pulverized coke. And (d) includes a de-ironing process for removing the iron component of the carbonized coke carbon. In addition, the manufacturing step of the carbon material, as the (a) proceeds before the first heat treatment process, may further comprise a coarse grinding process for coarse grinding coke. The description of each process is as follows.
(a) 제1열처리 공정(a) first heat treatment process
코크스에 열을 가하여 1차 열처리한다. 이때, 출발 원료로서 사용되는 코크스는 상기 활성탄을 설명한 바와 같으며, 이는 예를 들어 석유의 정제 과정에서 발생된 생 코크스(green cokes) 등으로부터 선택될 수 있다. 1차 열처리는 상기한 바와 같이 코크스를 조분쇄한 다음 진행할 수 있다. 이때, 조분쇄는 코크스를 예를 들어 200㎛ 이상의 크기를 갖도록 분쇄할 수 있다. 그리고 조분쇄는 예를 들어 디스크 밀(Disk mill)이나 볼 밀(Ball mill) 등의 방법으로 진행할 수 있다. Primary heat treatment by applying heat to the coke. At this time, the coke used as a starting material is as described above for the activated carbon, it may be selected from, for example, green coke (green cokes) generated in the process of refining petroleum. Primary heat treatment may proceed after coarse grinding of coke as described above. At this time, the coarse grinding may be pulverized coke to have a size of 200㎛ or more. The coarse grinding may be performed by, for example, a disk mill or a ball mill.
코크스를 500℃ ~ 900℃의 온도에서 1차 열처리한다. 이러한 1차 열처리는 전처리 공정으로서, 이를 통해 코크스 원료에 포함된 휘발분 등의 불순물을 제거한다. 이때, 1차 열처리(전처리) 온도가 500℃ 미만인 경우, 불순물 제거 효율이 떨어질 수 있다. 그리고 1차 열처리 온도가 900℃를 초과하여 너무 높은 경우, 원료의 탄화 정도가 많아 바람직하지 않다. 이러한 점을 고려할 때, 1차 열처리는 600℃ ~ 800℃의 온도에서 진행할 수 있다. 1차 전처리 시간은 제한되지 않는다. 1차 열처리 시간은 온도에 따라 달라질 수 있으며, 이는 예를 들어 30분 ~ 5시간, 보다 구체적인 예를 들어 1 ~ 3시간이 될 수 있다. 그리고 1차 열처리 시, 가열로는 로타리 퀼른(rotary kiln) 등의 회전식 설비를 이용하는 것이 좋으며, 질소(N2)나 아르곤(Ar) 가스 등의 비활성 분위기에서 진행한다.
The coke is first heat treated at a temperature of 500 ° C. to 900 ° C. This primary heat treatment is a pretreatment process, thereby removing impurities such as volatile matter contained in the coke raw material. At this time, when the primary heat treatment (pretreatment) temperature is less than 500 ° C, impurity removal efficiency may decrease. And when the primary heat treatment temperature is too high exceeding 900 ℃, the degree of carbonization of the raw material is large, which is not preferable. In consideration of this point, the first heat treatment may proceed at a temperature of 600 ℃ ~ 800 ℃. The primary pretreatment time is not limited. The first heat treatment time may vary depending on the temperature, which may be, for example, 30 minutes to 5 hours, more specifically, 1 to 3 hours. In the first heat treatment, the heating furnace may use rotary equipment such as rotary kiln, and proceeds in an inert atmosphere such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) gas.
(b) 분쇄 공정(b) grinding process
상기 1차 열처리(전처리)된 코크스를 분쇄한다. 1차 열처리된 코크스를 예를 들어 80㎛ 이하의 크기로 분쇄한다. 구체적인 예를 들어, 균일한 크기로서 0.1 ~ 40㎛, 보다 구체적인 예를 들어 3 ~ 20㎛의 평균 입도 크기를 갖도록 분쇄한다. 분쇄 방법은 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 제트 밀(Jet mill), 볼 밀(Ball mill), 회전 밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 등과 같은 방법으로 진행할 수 있다.
The primary heat treatment (pretreatment) coke is pulverized. The primary heat treated coke is ground to a size of, for example, 80 μm or less. As a specific example, it is ground to have an average particle size of 0.1 to 40 μm, more specifically 3 to 20 μm as a uniform size. The grinding method is not particularly limited, and this may be performed by, for example, a jet mill, a ball mill, a rotary mill, a vibration mill, or the like.
(c) 제2열처리 공정(c) second heat treatment process
다음으로, 상기 분쇄된 코크스 분말을 2차 열처리한다. Next, the pulverized coke powder is subjected to a second heat treatment.
2차 열처리는 800℃ ~ 1300℃의 온도에서 진행한다. 이러한 2차 열처리에 의해 코크스 분말의 실질적인 탄화가 진행된다. 또한, 본 발명에서, 2차 열처리 온도는 코크스를 원료로 한 탄소 소재의 물성 및 전기적 특성 등에 중요한 인자로 작용한다. 이때, 2차 열처리 온도가 800℃ 미만이면, 예를 들어 우수한 저항 특성 등을 보이기 어렵다. 그리고 탄화 온도가 1300℃를 초과하는 경우, 높은 정전 용량(F/cc) 등을 구현하기 어렵고, 이 경우는 밀도가 높아져 활성탄과의 혼합성이 떨어진다. 이러한 점을 고려할 때, 2차 열처리 온도는 900℃ ~ 1200℃인 것이 바람직하다. Secondary heat treatment is carried out at a temperature of 800 ℃ to 1300 ℃. By this secondary heat treatment, substantial carbonization of the coke powder proceeds. In addition, in the present invention, the secondary heat treatment temperature acts as an important factor for the physical properties and electrical properties of the carbonaceous material made of coke. At this time, if the secondary heat treatment temperature is less than 800 ° C, for example, it is difficult to exhibit excellent resistance characteristics. And when the carbonization temperature exceeds 1300 ℃, it is difficult to implement a high capacitance (F / cc) and the like, in this case, the density is high and the compatibility with activated carbon is poor. In view of this point, it is preferable that the secondary heat treatment temperature is 900 ° C to 1200 ° C.
상기 2차 열처리는 예를 들어 질소(N2)나 아르곤(Ar) 가스의 등의 비활성 분위기에서 진행하며, 열처리 시간은 특별히 제한되지 않는다. 열처리 시간은 온도에 따라 다를 수 있으며, 이는 예를 들어 30분 ~ 5시간이 될 수 있다. 열처리는, 구체적인 예를 들어 1 ~ 3시간 동안 진행하는 것이 좋다.
The secondary heat treatment is performed in an inert atmosphere such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) gas, for example, and the heat treatment time is not particularly limited. The heat treatment time may vary depending on the temperature, which may be, for example, 30 minutes to 5 hours. Heat treatment is preferably carried out for 1 to 3 hours, for example.
(d) (d) 탈철Deviation 공정 fair
상기 2차 열처리(탄화)된 코크스 카본의 철 성분을 제거한다. 이러한 탈철 공정은 코크스 카본에 포함된 철 성분을 제거할 수 있으면 좋으며, 이는 다양한 방법이 고려될 수 있다. 예를 들어, 자석 등을 이용하는 방법이 고려될 수 있다.
The iron component of the second heat treatment (carbonized) coke carbon is removed. Such a degassing process needs to be able to remove the iron component contained in the coke carbon, and various methods can be considered. For example, a method using a magnet or the like may be considered.
또한, 상기 탄소 소재의 제조단계는, 예시적인 형태에 따라서 분급 공정을 더 포함할 수 있다. 이때, 분급 공정은 탈철 공정 이전에, 또는 이후에 진행될 수 있다. 분급 공정은 탄화된 코크스 카본을 분급하여 균일한 입도 크기를 가지는 카본을 수득할 수 있으면 좋다. 분급 공정은 예를 들어 체(sieve)에 통과시키는 방법으로 진행될 수 있다. 이러한 분급 공정을 통해, 예를 들어 40㎛ 이하의 입자 크기, 보다 구체적으로는 3 ~ 20㎛의 평균 입자 크기를 가지는 카본을 수득하는 것이 좋다. In addition, the manufacturing step of the carbon material may further include a classification process according to an exemplary form. In this case, the classification process may be performed before or after the degassing process. The classification step may be performed by classifying the carbonized coke carbon to obtain carbon having a uniform particle size. The classification process can be carried out, for example, by passing through a sieve. Through this classification process, for example, it is preferable to obtain carbon having a particle size of 40 μm or less, more specifically an average particle size of 3 to 20 μm.
위와 같은 공정을 포함한 탄소 소재의 제조에 따르면, 코크스로부터 양질의 특성을 가지는 탄소 소재를 제조할 수 있다. 즉, 활성탄과 혼합 사용되어, 높은 정전 용량(F/cc)과 함께 우수한 저항 특성 등을 구현할 수 있는 탄소 소재를 제조할 수 있다. 그리고 제조된 탄소 소재는 상기한 바와 같은 물성을 갖는다.
According to the manufacture of the carbon material including the above process, it is possible to produce a carbon material having a good quality from the coke. That is, it can be used in combination with activated carbon to produce a carbon material capable of realizing excellent resistance characteristics and the like with high capacitance (F / cc). And the carbon material produced has the properties as described above.
3. 혼합3. Mixed
상기와 같이 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합한다. 혼합 방법은 제한되지 않으며, 활성탄과 탄소 소재가 균일하게 혼합될 수 있으면 좋다. 그리고 혼합 시에는 활성탄 50 ~ 95중량%와 탄소 소재 5 ~ 50중량%를 혼합할 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 활성탄 55 ~ 90중량%와 탄소 소재 10 ~ 45중량%를 혼합할 수 있다. 혼합된 전극 재료는 전술한 바와 같이 EDLC 등의 전극 활물질로 유용하게 사용된다.
The activated carbon prepared as described above and the carbon material are mixed. The mixing method is not limited, and the activated carbon and the carbon material may be mixed uniformly. And when mixing, it is possible to mix 50 to 95% by weight of activated carbon and 5 to 50% by weight of carbon material, and more specifically, for example, 55 to 90% by weight of activated carbon and 10 to 45% by weight of carbon material may be mixed. The mixed electrode material is usefully used as an electrode active material such as EDLC as described above.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 우수한 전기적 특성과 장기 신뢰성 등을 갖게 할 수 있다. 또한, 석유 정제 공정에서 발생된 부산물인 코크스를 EDLC 등의 전극 자원으로 유용하게 사용되게 할 수 있다.
According to the present invention described above, it is possible to have excellent electrical characteristics, long-term reliability and the like. In addition, coke, a byproduct generated in the petroleum refining process, may be usefully used as an electrode resource such as EDLC.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the Example and comparative example of this invention are illustrated. The following examples and comparative examples are provided only to assist the understanding of the present invention, whereby the technical scope of the present invention is not limited.
[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]
< 활성탄 Activated Carbon 제조예Production Example 1-1 내지 1-6 > 1-1 to 1-6>
석유의 정제 과정에서 발생된 생 코크스(green cokes)를 이용하여, 다음과 같은 공정으로 활성탄을 제조하였다. Activated carbon was manufactured by the following process using green cokes generated during the refining of petroleum.
(a) 탄화 (a) carbonization
먼저, 원료로서 생 코크스(green cokes)를 준비한 다음, 이를 가열로에 투입하였다. 그리고 가열로를 질소 가스 분위기로 유지시킨 후, 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 550℃의 온도에서 2시간 동안 탄화시켰다.
First, green cokes were prepared as raw materials, and then they were put into a heating furnace. And after maintaining a heating furnace in nitrogen gas atmosphere, it heated up at the temperature increase rate of 5 degree-C / min, and carbonized for 2 hours at the temperature of 550 degreeC.
(b) 분쇄 (b) grinding
상기 탄화된 코크스를 제트 밀(Jet mill) 분쇄기에 투입하여 분쇄하였다.
The carbonized coke was put into a jet mill grinder and ground.
(c) 활성화 (c) activation
상기 분쇄된 코크스 분말을 KOH(알칼리 활성화제)와 혼합한 다음, 이를 활성화로에 투입하였다. 이때, 분쇄된 코크스 분말과 KOH를 1 : 3의 중량비로 혼합하였다. 그리고 활성화로를 질소 가스 분위기로 유지시킨 후, 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 700℃의 온도에서 1시간 동안 활성화시켰다.
The pulverized coke powder was mixed with KOH (alkali activator) and then charged into an activation furnace. At this time, the pulverized coke powder and KOH were mixed at a weight ratio of 1: 3. After maintaining the activation furnace in a nitrogen gas atmosphere, the temperature was raised at a temperature increase rate of 5 ° C./min and activated at a temperature of 700 ° C. for 1 hour.
(d) 세정/건조 (d) cleaning / drying
상기 활성화된 코크스 활성탄 분말을 염산 수용액에 침적하는 함침과 증류수를 통한 수세를 1사이클(cycle)로 하여 3회 반복 세정하였다. 이와 같은 세정을 통해 pH 6이 되게 한 다음, 열풍 건조시켰다.
The activated coke activated carbon powder was washed three times with impregnation of dipping in an aqueous hydrochloric acid solution and washing with distilled water as one cycle. This washing was brought to
(e) 열처리 (e) heat treatment
상기 세정/건조된 코크스 활성탄 분말을 로타리 퀼른(rotary kiln)에 투입하였다. 그리고 로타리 퀼른을 질소 가스 분위기로 유지시킨 후, 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 열처리하였다. 이때, 열처리 시간은 모두 1시간으로 동일하게 하되, 열처리 온도는 하기 [표 1]에 보인 바와 같이 각 제조예에 따라 달리하였다.
The cleaned / dried coke activated carbon powder was placed in a rotary kiln. And after maintaining the rotary cologne in a nitrogen gas atmosphere, the temperature was heated to a temperature increase rate of 5 ℃ / min and heat-treated. At this time, the heat treatment time was all the same as 1 hour, the heat treatment temperature was different according to each preparation example as shown in the following [Table 1].
(f) 분쇄/분급 (f) grinding / classifying
상기 열처리된 코크스 활성탄을 진동 밀(Vibration mill) 분쇄기 투입하여 분쇄한 다음, 체(sieve)에 통과시켜 약 8㎛의 평균 입도 분포를 가지는 코크스 활성탄 분말을 수득하였다.
The heat treated coke activated carbon was pulverized by a vibration mill grinder, and then passed through a sieve to obtain coke activated carbon powder having an average particle size distribution of about 8 μm.
상기 각 제조예들에 따른 활성탄에 대하여, 아래와 같은 방법으로 비표면적(㎡/g), 평균 입자 크기(㎛), 산소 관능기 함량(meq/g), 탭 밀도(g/㎤) 및 저항(mΩ)을 평가하였다. 그 결과는 하기 [표 1]과 같다. For the activated carbon according to the respective production examples, the specific surface area (
하기 [표 1]에서, MSP는 EDLC의 전극용으로 많이 사용되고 있는 활성탄으로서, 페놀 수지계를 사용하여 제조한 시판 제품(일본, 쿠라레이사 제품, MSP-20)이다. 그리고 하기 [표 1]에서, 제조예 1-1은 상기와 같이 석유의 정제 과정에서 발생된 생 코크스(green cokes)를 이용하여 제조하되, 세정/건조 후 열처리를 하지 않은 코크스 활성탄이다.
In Table 1 below, MSP is an activated carbon that is widely used for EDLC electrodes, and is a commercially available product (manufactured by Kuraray Co., Japan, MSP-20) manufactured using a phenol resin system. In Table 1 below, Preparation Example 1-1 is manufactured using green cokes generated during the refining process of petroleum as described above, but is coke activated carbon not subjected to heat treatment after cleaning / drying.
< 평가 방법 ><Evaluation method>
(1) 비표면적 - N2 흡착을 이용한 BET법(일본, BEL JAPAN제품, 모델명 BEL SORP-MINI Ⅱ 측정기기 이용) (1) Specific Surface Area-N 2 BET method using adsorption (by Japan, BEL JAPAN product, model name BEL SORP-MINI II measuring equipment)
(2) 산소 관능기 함량(meq/g) - 적정법(Titration 법)을 사용하여 활성탄에 존재하는 산소 관능기의 함량을 분석하였다. 활성탄의 무게를 측정하고 0.1mol/L NaOH 용액을 투입하여 측정하였다.(일본, HIRANUMA 사 제품, 모델명 COM-555 측정장비 이용)(2) Oxygen functional group content (meq / g)-The content of the oxygen functional group present in activated carbon was analyzed by titration method. The weight of activated carbon was measured and measured by adding 0.1 mol / L NaOH solution. (Japan, product of HIRANUMA, model name COM-555 measuring equipment)
(3) 탭 밀도(tap density) - 메스실린더에 활성탄 10g을 투입한 후, 탭 밀도 측정 장비(한국, INTEC사 제품, 모델명 ATD-200)에 장착하였다. 이후, 장비의 시험 횟수를 3000회로 설정하여 시험한 다음, 메스실린더의 눈금을 읽고, 투입된 활성탄의 무게(10g)를 메스실린더 눈금(ml = ㎤)으로 나누어 계산하였다. (3) Tap density-10 g of activated carbon was added to the measuring cylinder, and then mounted on a tap density measuring device (Model ATD-200, manufactured by INTEC, Korea). Thereafter, the test was performed by setting the number of test times to 3000 times, and then reading the scale of the measuring cylinder, and calculating the weight (10 g) of the activated activated carbon divided by the measuring cylinder scale (ml = cm 3).
(4) 저항 - 활성탄 분말을 밀폐 용기에 투입하고, 5MPa의 압력을 가한 다음, 분말 저항 측정기(한국, HAN Tech사, 모델명 HPRM-100)를 이용하여 측정하였다.
(4) Resistance-Activated charcoal powder was put into a sealed container, pressure of 5 MPa was applied, and measured using a powder resistance measuring instrument (HANRM, Korea, model name HPRM-100).
시편Activated carbon
Psalter
[℃]Heat treatment temperature
[℃]
[㎡/g]Specific surface area
[㎡ / g]
[meq/g]Oxygen Functional Content
[meq / g]
[g/㎤]Tap density
[g / cm 3]
[mΩ, 5MPa]Resistance characteristics
[mΩ, 5MPa]
코크스 활성탄
Coke activated carbon
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 코크스 활성탄은 열처리 온도에 따라 비표면적, 산소관능기함량 및 탭 밀도 등의 물성과 및 저항 특성이 달라짐을 알 수 있다. 특히, 700℃ 이상의 온도에서 열처리된 경우(제조예 1-3 내지 1-6), 종래의 MSP(페놀 수지계 활성탄)보다 우수한 저항 특성(낮은 저항값)을 가짐을 알 수 있다. 또한, 산소관능기함량이 현저히 낮아짐을 알 수 있다. 그러나, 온도를 증가시킴에 따라 비표면적이 감소하는 현상이 발생하므로, 1000℃ 이상 온도를 올려서 열처리하는 것은 용량을 감소시키는 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않음을 알 수 있다.
As shown in [Table 1], it can be seen that the coke activated carbon has different physical and resistance properties such as specific surface area, oxygen functional content, and tap density depending on the heat treatment temperature. In particular, when heat-treated at a temperature of 700 ° C. or higher (Manufacture Examples 1-3 to 1-6), it can be seen that it has better resistance characteristics (lower resistance value) than conventional MSP (phenolic resin activated carbon). It can also be seen that the oxygen functional group content is significantly lowered. However, since the specific surface area decreases as the temperature increases, it can be seen that heat treatment by raising the temperature above 1000 ° C. is not preferable because it adversely affects the capacity.
< 탄소 소재 <Carbon material 제조예Production Example 2-1 내지 2-9 > 2-1 to 2-9>
석유의 정제 과정에서 발생된 생 코크스(green cokes)를 이용하여, 다음과 같은 공정으로 탄소 소재를 제조하였다. Using green cokes generated during the refining of petroleum, a carbon material was manufactured by the following process.
(a) 조분쇄 (a) coarse grinding
먼저, 원료로서 생 코크스(green cokes)를 준비한 다음, 이를 디스크 밀(Dist mill) 분쇄기에 투입하여 약 350㎛ 이상의 크기를 갖도록 조분쇄하였다.
First, green cokes were prepared as raw materials, and then, the raw cokes were put into a disc mill grinder and coarsely pulverized to have a size of about 350 μm or more.
(b) 1차 열처리(전처리) (b) Primary heat treatment (pretreatment)
상기 조분쇄된 코크스를 로타리 퀼른(rotary kiln)에 투입하였다. 그리고 로타리 퀼른을 질소 가스 분위기로 유지시킨 후, 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 750℃의 온도에서 2시간 동안 열처리(전처리)하였다.
The coarse coke was introduced into a rotary kiln. After maintaining the rotary cologne in a nitrogen gas atmosphere, the temperature was raised at a temperature increase rate of 5 ° C./min and heat-treated (pretreatment) at a temperature of 750 ° C. for 2 hours.
(c) 미분쇄 (c) fine grinding
상기 전처리된 코크스를 제트 밀(Jet mill) 분쇄기 투입하여 미분쇄하였다.
The pretreated coke was milled into a jet mill grinder.
(d) 2차 열처리(탄화) (d) secondary heat treatment (carbonization)
상기 미분쇄된 코크스 분말을 가열로에 투입하였다. 그리고 가열로를 질소 가스 분위기로 유지시킨 후, 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 2차 열처리(탄화)하였다. 이때, 열처리 시간은 모두 2시간으로 동일하게 하되, 열처리 온도의 경우에는 하기 [표 2]에 보인 바와 같이 각 제조예에 따라 달리하였다.
The pulverized coke powder was put into a heating furnace. And after maintaining a heating furnace in nitrogen gas atmosphere, it heated up at the temperature increase rate of 5 degree-C / min, and secondary heat processing (carbonization). At this time, the heat treatment time was the same as 2 hours, but in the case of heat treatment temperature was different according to each preparation example as shown in the following [Table 2].
(e) 분급 및 탈철 (e) Classification and deviations
상기 2차 열처리(탄화)된 탄소 소재를 체(sieve)에 통과시켜, 약 12 ㎛의 평균 입도 분포를 가지는 탄소 소재 분말을 수득하였다. 그리고 체(sieve)에 통과시킨 후에는 자석 분리기(Magnetic separator)를 이용하여 철 성분을 제거하였다.
The secondary heat treated (carbonized) carbon material was passed through a sieve to obtain a carbon material powder having an average particle size distribution of about 12 μm. After passing through a sieve, the iron component was removed using a magnetic separator.
상기 각 제조예들에 따른 탄소 소재에 대하여, 아래와 같은 방법으로 비표면적(㎡/g), 탭 밀도(g/㎤) 및 저항(mΩ)을 평가하였다. 그 결과는 하기 [표 2]와 같다.
For the carbon material according to each of the above production examples, the specific surface area (
< 평가 방법 ><Evaluation method>
(1) 비표면적 - N2 흡착을 이용한 BET법(일본, BEL JAPAN제품, 모델명 BEL SORP-MINI Ⅱ 측정기기 이용) (1) Specific Surface Area-N 2 BET method using adsorption (by Japan, BEL JAPAN product, model name BEL SORP-MINI II measuring equipment)
(2) 탭 밀도(tap density) - 메스실린더에 탄소 소재 100g을 투입한 후, 탭 밀도 측정 장비(한국, INTEC사 제품, 모델명 ATD-200)에 장착하였다. 이후, 장비의 시험 횟수를 3000회로 설정하여 시험한 다음, 메스실린더의 눈금을 읽고, 투입된 탄소 소재의 무게(100g)를 메스실린더 눈금(ml = ㎤)으로 나누어 계산하였다. (2) Tap density-After putting 100 g of carbon material into the measuring cylinder, it was mounted on tap density measuring equipment (Model ATD-200, manufactured by INTEC, Korea). Thereafter, the test was performed by setting the number of test times to 3000 times, and then reading the scale of the measuring cylinder, and calculating the weight (100 g) of the carbon material injected by dividing by the measuring cylinder scale (ml = cm 3).
(3) 저항 - 탄소 소재 분말을 밀폐 용기에 투입하고, 5MPa의 압력을 가한 다음, 분말 저항 측정기(한국, HAN Tech사, 모델명 HPRM-100)를 이용하여 측정하였다.
(3) Resistance-The carbonaceous powder was put in a closed container, 5 MPa was applied, and then measured using a powder resistance measuring instrument (HANRM, Korea, model name HPRM-100).
시편Carbon material
Psalter
[℃]Secondary heat treatment temperature
[℃]
[㎡/g]Specific surface area
[㎡ / g]
[g/㎥]Tap density
[g / ㎥]
[mΩ, 5MPa]Resistance characteristics
[mΩ, 5MPa]
상기 [표 2]에 보인 바와 같이, 2차 열처리(탄화) 온도에 따라 탄소 소재의 비표면적 및 탭 밀도 등의 물성과 저항 특성이 달라짐을 알 수 있다. 특히, 저항 특성의 경우, 열처리 온도가 높아짐에 따라 양호한 저항 특성을 가짐을 알 수 있다. 이는 온도 증가에 따라 소재의 결정화도가 증가하기 때문이다. 그러나, 1300℃를 초과하는 경우, 밀도가 너무 높아져 활성탄과 혼합 시 밀도차에 따른 혼합성이 저하되는 현상이 발생하였다. 따라서, 900℃ ~ 1200℃ 사이의 온도에서 열처리된 경우에 우수한 저항 특성(낮은 저항값) 및 양호한 혼합성을 가지는 것을 알 수 있었다.
As shown in [Table 2], it can be seen that physical properties such as specific surface area and tap density of carbon material vary depending on the secondary heat treatment (carbonization) temperature. In particular, it can be seen that the resistance characteristics have good resistance characteristics as the heat treatment temperature is increased. This is because the crystallinity of the material increases with increasing temperature. However, when the temperature exceeds 1300 ° C., the density is too high, so that the mixing property due to the density difference when mixing with activated carbon decreases. Therefore, it was found that when the heat treatment at a temperature between 900 ° C and 1200 ° C has excellent resistance characteristics (low resistance value) and good mixing properties.
< 소자 제조 >Manufacturing
1. 전극 제조1. Electrode Manufacturing
먼저, 교반기가 달린 용기에 전극 활물질(전극 재료), 바인더 및 도전재를 넣고, 혼합 교반하여 슬러리(slurry) 상의 전극 조성물을 얻었다. 전극 조성물 전체 중량 기준(100중량%)으로, 전극 활물질은 85.0중량%, 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 3.0중량%, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1.6중량%, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 3.0중량% 및 폴리비닐피롤리돈(PVP) 0.4중량%로 혼합사용(바인더 총량 : 8.0중량%)되고, 도전재는 카본 블랙 7.0중량%가 사용되었다. First, an electrode active material (electrode material), a binder, and a conductive material were placed in a vessel with a stirrer, and mixed and stirred to obtain a slurry-like electrode composition. Based on the total weight of the electrode composition (100% by weight), the electrode active material is 85.0% by weight, the binder is polytetrafluoroethylene (PTFE) 3.0% by weight, carboxymethyl cellulose (CMC) 1.6% by weight, styrene-butadiene rubber (SBR) 3.0 weight% and 0.4 weight% of polyvinylpyrrolidone (PVP) were mixed and used (binder total amount: 8.0 weight%), and 7.0 weight% of carbon black was used for the electrically conductive material.
이때, 상기 전극 활물질(전극 재료)의 경우에는 상기에서 제조된 코크스 활성탄과 탄소 소재를 혼합 사용하되, 각 실시예 및 비교예에 따라 달리하였다. 구체적으로, 하기 [표 3]에 보인 바와 같이, 각 실시예 및 비교예에 따라 활성탄과 탄소 소재의 종류 및 이들의 혼합비(중량%)를 달리하였다. In this case, in the case of the electrode active material (electrode material), the coke activated carbon and the carbon material prepared above were used in a mixed manner, but were different according to the examples and the comparative examples. Specifically, as shown in the following [Table 3], according to the Examples and Comparative Examples, the type of activated carbon and carbon material and their mixing ratio (% by weight) were different.
그리고 상기 각 실시예 및 비교예에 따른 전극 조성물(슬러리)을 알루미늄(Al) 박막 상에 롤러로 압착하여, 알루미늄(Al) 박막의 일면에 전극 조성물층이 적층된 전극 시트를 얻은 다음, 이를 적정 크기로 절단하였다.
Then, the electrode composition (slurry) according to each of the above examples and comparative examples was pressed onto a thin film of aluminum (Al) with a roller to obtain an electrode sheet having an electrode composition layer laminated on one surface of the thin film of aluminum (Al), and then titrated. Cut to size.
2. 2. EDLCEDLC 셀 제조 Cell manufacturing
상기 얻어진 전극 시트를 이용하여 통상의 공정으로 원통형의 EDLC 셀을 제조하였다. 구체적으로, 먼저 상기 얻어진 2장의 전극 시트 사이에 세퍼레이터(부직포)를 개재한 다음, 원통형으로 와인딩(winding)하였다. 그리고 와인딩 후, 테이핑(taping)하여 마감한 다음, 전해액(LiPF6)에 함침시켜 각 실시예 및 비교예에 따른 EDLC 셀(18pi)을 제조하였다.
The cylindrical EDLC cell was manufactured by the normal process using the obtained electrode sheet. Specifically, first, a separator (nonwoven fabric) was interposed between the two obtained electrode sheets, and then a cylindrical shape was wound. After winding, taping was finished, and then impregnated in the electrolyte (LiPF 6 ) to prepare EDLC cells (18pi) according to the Examples and Comparative Examples.
3. 전기적 특성 평가3. Electrical characteristic evaluation
위와 같이 제조된 각 실시예 및 비교예에 따른 EDLC 셀에 대하여, 2.7V 전압에서의 단위 체적당 정전 용량(F/cc)과 저항(mΩ)을 측정하고, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
For each EDLC cell according to each of the above-described examples and comparative examples, the capacitance (F / cc) and resistance (mΩ) per unit volume at a voltage of 2.7 V were measured, and the results are shown in the following [Table 3]. Indicated.
비 고
Remarks
정전 용량
[F/cc]
capacitance
[F / cc]
저항 특성
[mΩ]
Resistance characteristics
[mΩ]
상기 [표 3]에 보인 바와 같이, 전극 활물질로서 활성탄과 탄소 소재를 혼합 사용한 경우, 활성탄 단독으로 사용한 경우보다 정전 용량(F/cc)과 저항 특성 모두가 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 3 above, it can be seen that when the activated carbon and the carbon material are mixed as the electrode active material, both the capacitance (F / cc) and the resistance characteristics are superior to those when the activated carbon is used alone.
구체적으로 살펴보면, 활성탄 단독으로 사용한 경우(비교예 1 및 2)에는 정전 용량(F/cc)은 다소 양호하나, 저항이 매우 높음을 알 수 있다. 이에 반하여, 활성탄과 탄소 소재를 혼합 사용하는 경우, 정전 용량(F/cc)은 물론 저항 특성이 매우 우수함을 알 수 있다.
Looking specifically, it can be seen that when the activated carbon alone (Comparative Examples 1 and 2), the capacitance (F / cc) is somewhat good, but the resistance is very high. On the other hand, when using a mixture of activated carbon and a carbon material, it can be seen that the resistance characteristics as well as the capacitance (F / cc) is very excellent.
4. 전극 재료의 저항 특성 평가 4. Evaluation of Resistance Characteristics of Electrode Materials
첨부된 도 1은 상기 각 실시예 및 비교예에서 사용된 분말 상의 전극 활물질(전극 재료)에 대하여 분체 저항을 평가한 결과로서, 이는 압력(Mpa)에 따른 저항 특성을 보인 그래프이다. 1 is a graph illustrating powder resistance of the electrode active material (electrode material) in powder form used in each of the above Examples and Comparative Examples, which is a graph showing resistance characteristics according to pressure (Mpa).
도 1에 보인 바와 같이, 활성탄과 탄소 소재의 혼합(실시예 1 ~ 3)의 경우가 활성탄 단독(비교예 1 및 2)보다 우수한 저항 특성(낮은 저항값)을 가지며, 특히 압력(MPa)이 증가할수록 저항 특성이 개선됨을 알 수 있다.
As shown in FIG. 1, the mixture of activated carbon and carbon material (Examples 1 to 3) has better resistance characteristics (lower resistance value) than activated carbon alone (Comparative Examples 1 and 2), and in particular, the pressure MPa is It can be seen that as the resistance is increased, the resistance characteristic is improved.
5. 장기 신뢰성 평가 5. Long-term Reliability Assessment
한편, 상기 실시예 1 ~ 3에 따른 EDLC 셀과, 비교예 1 및 2에 따른 EDLC 셀에 대하여, 초기 성능 대비 시간(h) 경과에 따른 용량 유지율(Capacitance Retention, %)과 저항 증가율(Resistance Increase, %)을 평가하였다. 그 결과를 첨부된 도 2 내지 도 3에 나타내었다. On the other hand, for the EDLC cells according to Examples 1 to 3 and the EDLC cells according to Comparative Examples 1 and 2, capacity retention (%) and resistance increase rate (H) with time (h) compared to initial performance. ,%) Were evaluated. The results are shown in Figures 2-3.
도 2 는 용량 유지율(%)의 평가 결과를 보인 그래프로서, 2.7V에서의 평가 결과이다. 그리고 도 3은 저항 증가율(%)의 평가 결과를 보인 그래프로서, 2.7V에서의 평가 결과이다. 2 is a graph showing the evaluation results of the capacity retention rate (%), which is an evaluation result at 2.7V. 3 is a graph showing evaluation results of the resistance increase rate (%), which is an evaluation result at 2.7V.
이때, 전극 활물질(전극 재료)로서, 실시예 1는 코크스 활성탄85중량% + 열처리된 코크스 탄소 소재 15중량%이고, 실시예 2는 코크스 활성탄 70중량% + 열처리된 코크스 탄소 소재 30중량%이며, 실시예 3은 코크스 활성탄 60중량% + 열처리된 코크스 탄소 소재 40중량%가 사용된 시편이다. 그리고 비교예 1은 페놀수지계 활성탄 MSP-20 100중량%, 비교예 2는 코크스 활성탄 100중량%가 사용된 시편이다. In this case, as an electrode active material (electrode material), Example 1 is 85% by weight of coke activated carbon + 15% by weight of coke carbon material, Example 2 is 70% by weight of coke activated carbon + 30% by weight of coke carbon material, Example 3 is a test piece in which 60 wt% of coke activated carbon + 40 wt% of the heat treated coke carbon material were used. In Comparative Example 1, 100% by weight of phenol resin-based activated carbon MSP-20, and Comparative Example 2 were test pieces in which 100% by weight of coke activated carbon was used.
첨부된 도 2 내지 도 3에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 셀의 경우가 비교예들에 따른 셀에 비해 고용량과 저저항을 유지하면서 장기간 시간이 지난 후에도 변화율이 크지 않음을 알 수 있다. 이는 장기 신뢰성을 가짐을 의미한다.
As shown in FIGS. 2 to 3, it can be seen that the cell according to the embodiments does not have a large change rate even after a long period of time while maintaining a high capacity and a low resistance compared to the cell according to the comparative examples. This means having long term reliability.
Claims (10)
비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎤인 탄소 소재를 포함하고,
상기 활성탄 55 ~ 90중량%와 탄소 소재 10 ~ 45중량%를 포함하는 전극 재료.
Activated carbon having a specific surface area of 1500 to 2500 m 3 / g, an average particle size of 2 to 20 μm, and a tap density of 0.2 to 0.8 g / cm 3; And
A carbon material having a specific surface area of 1 to 20 m 2 / g, an average particle size of 3 to 20 μm, and a tap density of 0.5 to 1.5 g / cm 3,
Electrode material comprising 55 to 90% by weight of the activated carbon and 10 to 45% by weight of the carbon material.
상기 활성탄은, 비표면적이 1800 ~ 2200㎡/g인 것을 특징으로 하는 전극 재료.
The method of claim 1,
The said activated carbon has an specific surface area of 1800-2200m <2> / g, The electrode material characterized by the above-mentioned.
An electrochemical device comprising the electrode material according to claim 1.
비표면적이 1 ~ 20㎡/g이고, 평균 입도 크기가 3 ~ 20㎛이며, 탭 밀도가 0.5 ~ 1.5g/㎤인 탄소 소재를 제조하는 단계; 및
상기 제조된 활성탄과 탄소 소재를 혼합하는 단계를 포함하고,
상기 혼합하는 단계는 활성탄 55 ~ 90중량%와 탄소 소재를 10 ~ 45중량%로 혼합하는 전극 재료의 제조방법.
Preparing activated carbon having a specific surface area of 1500 to 2500 m 2 / g, an average particle size of 2 to 20 μm, and a tap density of 0.2 to 0.8 g / cm 3;
Preparing a carbon material having a specific surface area of 1 to 20 m 2 / g, an average particle size of 3 to 20 μm, and a tap density of 0.5 to 1.5 g / cm 3; And
Mixing the prepared carbon with the carbon material;
The mixing step is a method of producing an electrode material for mixing 55 to 90% by weight activated carbon and 10 to 45% by weight carbon material.
상기 활성탄을 제조하는 단계는,
코크스를 300℃ ~ 800℃의 온도에서 탄화시키는 탄화 공정;
상기 탄화된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정;
상기 분쇄된 코크스를 활성화제와 혼합한 후, 500℃ ~ 1000℃에서 가열하여 활성화시키는 활성화 공정;
상기 활성화된 코크스 활성탄을 세정 및 건조시키는 세정/건조 공정; 및
상기 세정 및 건조된 코크스 활성탄을 500℃ ~ 1200℃의 온도로 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 재료의 제조방법.
The method of claim 5,
Preparing the activated carbon,
A carbonization process of carbonizing coke at a temperature of 300 ° C to 800 ° C;
A grinding step of grinding the carbonized coke;
An activation process of mixing the pulverized coke with an activator and then heating the activated coke at 500 ° C to 1000 ° C;
A cleaning / drying process of cleaning and drying the activated coke activated carbon; And
And a heat treatment step of heat treating the washed and dried coke activated carbon at a temperature of 500 ° C to 1200 ° C.
상기 탄소 소재를 제조하는 단계는,
코크스를 500℃ ~ 900℃의 온도에서 1차 열처리하는 제1열처리 공정;
상기 1차 열처리된 코크스를 분쇄하는 분쇄 공정;
상기 분쇄된 코크스를 800℃ ~ 1300℃의 온도에서 2차 열처리하는 제2열처리 공정; 및
상기 2차 열처리된 코크스 카본의 철 성분을 제거하는 탈철 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 재료의 제조방법.
The method of claim 5,
Preparing the carbon material,
A first heat treatment step of firstly heat treating the coke at a temperature of 500 ° C to 900 ° C;
A pulverizing process of pulverizing the first heat treated coke;
A second heat treatment step of performing second heat treatment on the pulverized coke at a temperature of 800 ° C. to 1300 ° C .; And
A method of producing an electrode material, characterized in that it comprises a de-ironing step of removing the iron component of the secondary heat treated coke carbon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130135283A KR102086589B1 (en) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130135283A KR102086589B1 (en) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150054030A KR20150054030A (en) | 2015-05-20 |
KR102086589B1 true KR102086589B1 (en) | 2020-03-10 |
Family
ID=53390289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130135283A KR102086589B1 (en) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102086589B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102040379B1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-11-05 | 주식회사 티씨케이 | Method for manufacturing activated carbon for electrode material |
KR102020126B1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-09-10 | 주식회사 티씨케이 | Method for manufacturing activated carbon for electrode material |
KR102674629B1 (en) * | 2021-12-28 | 2024-06-12 | 한국화학연구원 | Method for manufacturing activated carbon for supercapacitor electrode using low grade petroleum coke, and activated carbon for supercapacitor electrode manufactured thereby and supercapacitor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010205827A (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Asahi Kasei Corp | Nonaqueous lithium type electricity storage element |
JP2011011935A (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | Manufacturing method of activated carbon, and electric double-layer capacitor using activated carbon obtained by the manufacturing method |
JP2013219152A (en) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Asahi Kasei Corp | Positive electrode material, manufacturing method thereof, and power storage element |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100342069B1 (en) | 2000-07-13 | 2002-07-02 | 변동호 | Preparing method of electrode made by Rice Hull Activated Carbon and Application for Electric Double Layer Capacitor |
KR100348499B1 (en) | 2000-07-13 | 2002-08-10 | 명지대학교 | Preparing Method of Rice Hull Activated Carbon for Electric Double Layer Capacitor |
JP2009260177A (en) | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Nippon Oil Corp | Activated charcoal for electric double-layer capacitor electrode and manufacturing method thereof |
JP5344972B2 (en) | 2009-04-10 | 2013-11-20 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Carbon material for electric double layer capacitor electrode and manufacturing method thereof |
KR101105715B1 (en) | 2010-06-10 | 2012-01-13 | 주식회사 에스이엔디 | An electrode for electric double layer capacitor and method of manufacturing an electrode |
-
2013
- 2013-11-08 KR KR1020130135283A patent/KR102086589B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010205827A (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Asahi Kasei Corp | Nonaqueous lithium type electricity storage element |
JP2011011935A (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | Manufacturing method of activated carbon, and electric double-layer capacitor using activated carbon obtained by the manufacturing method |
JP2013219152A (en) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Asahi Kasei Corp | Positive electrode material, manufacturing method thereof, and power storage element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20150054030A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3780169A1 (en) | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
EP2892096B1 (en) | Method for manufacturing a carbon material for nonaqueous electrolyte secondary battery | |
KR101545116B1 (en) | Carbonaceous material for negative electrodes of lithium ion capacitors and method for producing same | |
JP6227839B1 (en) | Non-aqueous lithium storage element | |
JP6845800B2 (en) | Sodium-ion secondary battery Carbonaceous material for negative electrode and sodium-ion secondary battery using it | |
US11942621B2 (en) | Positive electrode coating liquid, positive electrode precursor, and nonaqueous lithium electric storage element | |
KR20150132710A (en) | Method for improving power property of active carbon using coke materials | |
KR20170110649A (en) | Anode for Lithium Ion Capacitors Based on Carbonized Coconut Shells | |
JP7462066B2 (en) | Nonaqueous alkali metal storage element and positive electrode coating fluid | |
KR102086589B1 (en) | Electrode materials, electrochemical device comprising the same and method for manufacturing the same | |
KR101375623B1 (en) | Manufacturing method of supercapacitor electrode | |
KR102040379B1 (en) | Method for manufacturing activated carbon for electrode material | |
KR101381710B1 (en) | Method for manufacturing active carbon for electrode using cokes and method for manufacturing active carbon composition for electrode | |
KR102177976B1 (en) | Method for manufacturing graphene composite, eletrode active material and secondary battery including the same | |
WO2015146459A1 (en) | Activated carbon, method for producing activated carbon and method for treating activated carbon | |
WO2020013718A1 (en) | Method of manufacture of carbonaceous material for anode mass of lithium ion cell as well as material obtained using this method, and method of manufacture lithium ion cell anode using said material and anode obtained thereby | |
JP2006278364A (en) | Polarizable electrode for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor | |
JP7522039B2 (en) | Carbonaceous material, its manufacturing method, electrode active material for electrochemical device, electrode for electrochemical device, and electrochemical device | |
JP7188333B2 (en) | sodium ion conductor | |
JP6585326B1 (en) | Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery | |
JP2018056443A (en) | Positive electrode precursor | |
JP2018056402A (en) | Positive electrode precursor | |
KR20150132711A (en) | Method for removing surface functional groups of active carbon using coke materials | |
US20150318121A1 (en) | Method for manufacturing electrical double layer capacitor electrodes | |
CN114829301A (en) | Carbonaceous material, method for producing same, electrode active material for electric double layer capacitor, electrode for electric double layer capacitor, and electric double layer capacitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |