KR102087957B1 - 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료 및 그 제조 방법, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용한 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료 및 그 제조 방법, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용한 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

이 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법은 용해된 알루미늄을 미세한 구멍(42a)을 통하여 공간으로 압출하면서 압출되어 성형된 알루미늄 섬유를 소정의 지지면(43)상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면(43)상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성하는 덩어리 형성 공정과, 상기 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유를 제거하기 위한 단섬유 제거 처리를 수행하는 단섬유 제거 공정과, 상기 단섬유 제거 공정후의 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 가압하여 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 성형하는 가압 공정을 구비한다.

Description

축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료 및 그 제조 방법, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용한 전극 및 그 제조 방법
본 발명은 2차전지, 커패시터 등 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직(nonwoven) 섬유 재료 및 그 제조 방법, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용한 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
에네지 절감과 지구 온난화 방지를 목적으로 다양한 분야에서 커패시터와 2차전지가 사용되고 있고 특히 자동차 산업에 있어서는 전기 에네지를 이용하여 이를 이용한 기술개발이 가속화되고 있다.
전기 이중층 커패시터는 종래에 있어서 저전압이 인가되는 전자회로의 메모리의 백업용으로 사용되었고 2차전지와 비교하여 높은 입출력의 믿음성을 구비한다.
따라서 최근에는 태양빛과 풍력 반전 등 자연 에네지를 이용한 발전이나 건설기계, 순간 저하 전원, 전차의 회생용 전원 등에 이용되고 있다. 자동차에서의 용도도 검토되었지만 특성, 원가가 요구에 부합되지 않아 최근까지 이 분야에서의 사용을 실현하지 못하였다. 하지만 현재, 전자 제어 제동 시스템용으로 전기 이중층 커패시터가 사용되었고 자동차의 전장품의 백업 전원과 공회전 정지 시스템의 시동용 에네지 공급, 브레이크 제어, 동력 조력 등에서의 용도가 검토되고 있다.
전기 이중층 커패시터의 구조는 정부 전극부와, 전해액과, 대향되는 정부 전극부의 합선을 방지하는 분리기로 구성된다. 전극부는 분극형 전극(현재는 주로 활성탄), 활성탄을 유지하기 위한 바인더, 도전 보조제(주로 카본의 미립자와 미세 섬유)를 뒤섞은 것을 집전체인 알루미늄박(두께 약 20μm)상에 여러층 도포하여 형성된다. 이러한 전기 이중층 커패시터는 예를 들어 특허문헌1에 공개되었다.
전기 이중층 커패시터의 충전은 전해질 이온이 용액내를 이동하고 활성탄의 미세 공 표면에 탈부착되므로써 수행된다. 전기 이중층은 활성탄 분말과 전해액이 접촉되는 계면에 형성된다.
그리고, 통상의 활성탄의 입경은 예를 들어 약 4~8μm이고 비표면적은 예를 들어 1600~2500 m3/g이다. 전해액은 양이온, 음이온 및 용매를 구비하고 양이온으로 테트라에틸암모늄염이 사용되고 음이온으로 테트라플루오로붕산이온 등이 사용되었으며 용매로서 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트 등이 사용되었다.
한편, 리튬 이온 2차전지는 주로 양극, 음극, 분리기로 구성되었다. 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 일반적으로 양극은 집전체인 두께가 20μm인 알루미늄박에 활성 물질 분말, 통상은 코발트산리튬과, 첨가물인 도전 보조제와, 바인더를 혼합한 것을 100μm정도의 두께로 도포한 것이고, 음극은 집전체인 동박에 탄소 재료를 도포한 것이며, 이를 예를 들어 폴리에틸렌 등 분리기로 분리시켜 전해액에 침전시키므로서 리튬 이온 2차전지가 구성된다. 이러한 리튬 이온 2차전지는 예를 들어 특허문헌2에 공개되었다.
충방전은 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 수행되고 충전시는 리튬 이온이 양극으로부터 음극으로 이동하고 양극의 리튬 이온이 없어지거나 음극에 리튬 이온이 수장될 수 없으면 충전이 완료된다. 방전시는 이와 반대이다.
선행기술문헌
특허문헌
특허문헌1: 특개 2005-086113호 공보
특허문헌2: 특개2007-123156호 공보
최근, 전기 자동차, 에네지 발전 등 파워 디바이스용 커패시터의 개발이 진행되고 있다. 고효율의 대용량 에네지를 커패시터에 입력하거나 출력시키기 위하여 정전 용량을 증가시켜 전극부의 내부 저항을 줄이는 방법이 있을 수 있다. 간단하게는 활성탄과 집전체인 알루미늄 부재의 거리를 줄이고 활성탄을 최대한 많이 배치하는 방법이 있다.
일반적으로, 전기 이중층 커패시터가 리튬 이온 2차전지를 주로하는 2차전지과 차이나는 점은 화학 반응이 일어나지 않고 자아 방전에 의하여 시간이 지남에 따라 전하를 잃게 되고 축전 시간이 짧고 전류의 방출 시간이 짧은 점에 있다. 또한, 에네지 밀도에 있어서, 리튬 전지는 수백Wh/L이지만 전기 이중층 커패시터는 수십Wh/L이다. 전기 이중층 커패시터가 축전용이 아닌 전장품의 백업 전원과 공회전 정지 시스템의 시동용 에네지, 브레이크 제어, 동력 조력 등으로 검토된 것도 상기 차이점에 따른 것이다.
리튬 전지를 주로 하는 2차전지는 상대적으로 에네지 밀도가 높고 장기간 사용할 수 있음으로 휴대 기기를 포함한 다양한 분야에서 사용되며 최근, 자동차와 중장비, 에네지 분야 등에 이용되게 되었다. 하지만 여전히 성능(용량, 충방전 속도, 수명)과 제조 원가에 문제가 많고, 특히 자동차 등 대형 전지에 있어서 그 문제가 더욱 선명하다. 예를 들어, 휴대폰에 사용되는 전류는 수mA이지만 하이브리드 자동차에 사용되는 전류는 수백A이며 양자의 차이는 10000배 이상이다. 따라서 용량을 증가시키기 위한 대형화가 필요하지만 대형화에는 용량을 포함한 충전 속도, 믿음성, 제조 난의도 등 많은 문제가 존재한다.
리튬 이온 2차전지의 반응은 가역 화학반응으로 전극이 충방전시 활성물질의 체적이 팽창 또는 수축된다. 따라서 활성물질이 집전체로부터 분리되어 충방전 특성이 악화된다. 즉, 항상 100% 같은 충방전을 실현할 수 없고 충방전 능력이 저하된다. 하이브리드 자동차와 전지 자동차에서 전지는 몇년 사용됨으로 상기 악화를 방지하기 위하여 집전체와 활성물질의 박리를 억제하여야 한다.
또한, 리튬 이온 전지의 가장 큰 문제는 내부 저항이 있는 것이다. 내부 저항이란 리튬 이온이 전지 내부의 양극와 음극에서 전해질중을 이동할 때의 저항을 말할 수 있지만 이 이동 저항이 용량을 크게할 수 없는 또는 충방전 속도를 향상시킬 수 없는 이유이다.
대형화를 위하여 집전체에 많은 활성물질을 도포하면 용량을 증가시킬 수 있지만 이동 저항이 증가된다. 따라서 현재, 그 두께는 한정되었다. 또한, 저항에 의하여 충방전 속도가 저하되었다. 도포 두께를 얇게하면 내부 저항을 절감시켜 충방전 속도를 향상시킬 수 있지만 용량이 줄어든다. 따라서 활성물질을 여러층 도포한 집전체를 겹치거나 활성물질을 도포한 집전체의 면적을 확대시킬 필요가 있다.
충전과 방전의 속도는 리튬 이온의 발생량과도 관련된다. 한번에 많은 이온이 발생되어 한번에 이동되면 충전 속도와 방전 속도는 빨라진다. 2차전지의 화학반응은 전해질과의 계면에서 일어남으로 전극과 전해질의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으면 충방전 속도도 개선된다.
내부 저항을 줄이기 위하여 첨가물의 개량, 도전 보조제와 활성물질의 개량 또한 집전체상에 사전에 카본의 미립자를 도포하는 등 연구가 실시되었다. 또한 집전체의 모양에 있어서도 상기한 바와 같이 될수록 박막으로 개선하거나 박에 작은 공 등을 형성하여 표면적을 확대하는 개선이 수행되고 있다. 또한 전기 이중층 커패시터에 있어서도 동일하게 활성탄과 첨가제의 개량, 집전체와의 접촉 면적을 확대시키는 등 연구 개발이 이루어지고 있다.
상기한 바와 같이 축전기기인 전기 이중층 커패시터와 리튬 이온 2차전지 등 2차전지에 있어서는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 고파워 에네지 디바이스용으로 대용량와, 고출력화, 장기 수명화, 원가 절감을 위하여 노력하고 있다.
본 발명은 이러한 상황에 감안하여 제시되는 것으로 축전기기의 충방전 속도를 향상시킬 수 있는 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료, 그 제조 방법, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용한 전극 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 하기 수단을 이용한다.
본 발명의 제1 측면에 따른 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법은, 용해된 알루미늄을 미세한 구멍을 통하여 공간중으로 압출하면서 압출되어 성형된 알루미늄 섬유를 소정의 지지면상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성하는 덩어리 형성 공정과, 상기 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유를 제거하기 위한 제거 처리를 수행하는 단섬유 제거 공정과, 상기 단섬유 제거 공정후의 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 가압하여 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 성형하는 가압 공정을 구비한다.
본 발명의 제2 측면에 따른 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법은, 용해된 알루미늄을 미세한 구멍을 통하여 공간중으로 압출하면서 압출되어 성형된 알루미늄 섬유를 소정의 지지면상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성하는 덩어리 형성 공정과, 상기 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유를 제거하기 위한 제거 처리를 수행함으로서 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 상기 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료로 하는 단섬유 제거 공정을 구비한다.
상기 제1 및 제2 측면에 의하면, 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유가 제거됨으로 알루미늄 부직 섬유 재료내의 장섬유의 비율이 높아진다. 따라서, 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때, 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
각 알루미늄 섬유의 선 직경이 작음으로 알루미늄 섬유 사이의 접촉부에서의 전자의 이동 저항이 접촉 상태로 인하여 커지는데, 상기 제1 및 제2 측면에 의하면 장섬유의 비율이 높아진 만큼 기타 알루미늄 섬유를 통하지 않으면 입출력 단자로 전자를 존송할 수 없는 알루미늄 섬유의 량이 절감되었다.
상기 제1 또는 제2 측면의 상기 단섬유 제거 처리에 있어서, 상기 알루미늄 섬유 덩어리에 진동을 가하여 상기 알루미늄 단섬유를 제거할 수 있다.
이러한 경우, 복잡하게 엉켜진 알루미늄 섬유 덩어리로부터 단섬유를 효율적으로 제거할 수 있다.
상기 제1 또는 제2 측면의 덩어리 형성 공정에 있어서, 상기 압출되어 성형된 알루미늄 섬유에 송풍기 또는 힘 부여 기구에 의하여 상기 소정의 지지면상에 떨어지기 전까지 그 알루미늄 섬유의 압출 방향으로 힘을 가할 수도 있다.
이로하여, 직경이 작은 미세공(42a)을 알루미늄이 더욱 원활하게 통과할 수 있게 되고 평균 선 직경이 작은 장섬유를 효율적으로 제작하는데 유리하다.
또한, 상기 제1 또는 제2 측면에 있어서, 상기 덩어리 형성 공정 전에, 상기 공간을 부압(negative pressure)으로 하는 압력 절감 공정을 수행할 수도 있다.
이로하여, 직경이 작은 미세공(42a)을 알루미늄이 더욱 원활하게 통과할 수 있게 되고 평균 선 직경이 작은 장섬유를 효율적으로 제작하는데 유리하다.
또한, 상기 제1 또는 제2 측면의 덩어리 형성 공정에 있어서, 상기 알루미늄을 상기 미세한 구멍을 통하여 아래로 압출하여 상기 알루미늄 섬유를 성형하고, 또한, 상기 지지면을 소정의 전송 방향으로 이동시키면서 상기 지지면에 상기 전송 방향과 직교되는 방향으로 진동을 가하는 상태에서 상기 성형된 알루미늄 섬유를 상기 지지면상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성할 수도 있다.
이로하여, 인접한 알루미늄 섬유 사이의 접촉점의 수량이 많아지고 활성 물질 분말과 흡착 물질 분말과 입출력 단자 사이의 전자의 이동 저항을 저하시키는데 유리하다.
본 발명의 제3 측면에 따른 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료는 알루미늄 섬유의 평균 선 직경이 100μm 이하인 알루미늄 부직 섬유 재료를 구비하고, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료의 두께 방향의 일측면 및 타측면에 나타난 알루미늄 섬유의 단부의 수량의 평균 값이 평방센티메터 당 5이하이다.
상기 제3 측면에 의하면, 두께 방향의 일측면 및 타측면에 나타난 알루미늄 섬유의 단부의 수량이 적고 이에 대응되게 알루미늄 부직 섬유 재료내의 장섬유의 비율이 높아진다. 따라서, 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
상기 제3의 측면에 있어서, 단면 모양이 180°미만의 내각을 구비한 3개 이상의 돌출모양부와 각각 두개 돌출모양부 사이에 배치되고 180° 이상의 내각을 구비하는 3개 이상의 오목모양부를 구비하도록 상기 알루미늄 섬유를 형성할 수도 있다.
이러한 경우, 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 각 알루미늄 섬유의 오목모양부내에 배치되면 알루미늄 부직 섬유 재료내에서 각 알루미늄 섬유에 대하여 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 이동하기 어렵고 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유의 접촉을 장기간 유지하는데 유리하다.
본 발명의 제4 측면에 따른 축전기기의 전극의 제조 방법은, 충전시에 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말 또는 충방전시에 화학반응하는 활성 물질 분말과, 바인더를 포함한 액체 상태 또는 겔 상태의 슬러리를 제작하는 슬러리 제작 공정과, 상기 슬러리를 상기 제조 방법으로 제조한 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입하는 도입 공정과, 상기 도입 공정의 후에 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 부착된 상기 슬러리를 건조시키는 건조 공정을 구비한다.
예를 들어, 커패시터에 관하여, 흡착 물질 분말, 바인더, 도전 보조제 등을 포함한 액체 상태 또는 겔 상태의 슬러리를 제작하는 슬러리 제작 공정과, 상기 슬러리를 상기 제조 방법으로 제조된 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입하는 도입 공정과, 상기 도입 공정의 후에 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 부착된 상기 슬러리를 건조시키는 건조 공정을 구비한다. 또한, 리튬 이온 2차전지에 관하여서는, 커패시터의 경우와 동일하게 활성물질(티탄산화물 등), 바인더, 도전 보조제 등을 포함한 액체 상태 또는 겔 상태의 슬러리를 제작하는 슬러리 제작 공정과, 상기 슬러리를 상기 제조 방법으로 제조된 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입하는 도입 공정과, 상기 도입 공정의 후에 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 부착된 상기 슬러리를 건조시키는 건조 공정을 구비한다.
상기 제4 측면에 의하면, 알루미늄 부직 섬유 재료내에 있어서 장섬유의 비율이 상기 측면과 같이 높아진다. 따라서, 슬러리를 건조시킴으로서 많은 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 접촉하고 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때, 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
상기 제4 측면에 있어서, 건조 공정 전에, 슬러리를 도입한 다수의 알루미늄 부직 섬유 재료를 적층하고 적층한 상태에서 각 알루미늄 부직 섬유 재료에 도입된 슬러리를 건조시켜 하나의 전극을 제조할 수도 있다.
이렇게 제조될 경우, 각 알루미늄 부직 섬유 재료를 얇게 할 수 있음으로 각 알루미늄 부직 섬유 재료에 쉽고 확실하게 슬러리를 도입할 수 있다.
상기 제4 측면에 있어서, 상기 도입 공정 또는 상기 건조 공정 후에 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 가압하는 가압 공정을 더 수행할 수도 있다.
이러한 경우, 가압을 통하여 알루미늄 부직 섬유 재료내에 있어서 알루미늄 섬유 사이의 틈새가 작아진다. 따라서, 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입된 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 알루미늄 부직 섬유 재료의 내부로부터 외부로 나가기 어렵고 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유의 접촉을 장기간 유지하는데 유리하다.
상기 제4 측면에 있어서, 상기 슬러리 제작 공정에서, 상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말과, 상기 바인더와, 평균 굵기가 0.5μm 이하인 카본 섬유를 포함한 상기 슬러리를 제작할 수도 있다.
이렇게 제조될 경우, 예를 들어, 흡착 물질 분말과 알루미늄 섬유가 직접 접촉하지 않은 경우에도 그 흡착 물질 분말과 알루미늄 섬유가 카본 섬유를 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 흡착 물질 분말과 알루미늄 섬유이 직접 접촉하지 않은 경우에도 카본 섬유를 통한 연결이 존재하여 흡착 물질 분말과 알루미늄 섬유 사이의 전기 저항이 더욱 절감된다.
본 발명의 제5 측면에 따른 축전기기의 전극은 상기 알루미늄 부직 섬유 재료와, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 바인더를 통하여 유지되고 충전시 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말 또는 충전시 화학반응하는 활성 물질 분말을 구비한다.
상기 제5 측면에 의하면, 알루미늄 부직 섬유 재료내에 있어서 장섬유의 비율이 상기 측면과 같이 높아진다. 따라서, 바인더를 통하여 유지된 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말의 대부분이 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 접촉하고 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때, 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
상기 제5 측면에 있어서, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료가 두개 상기 알루미늄 섬유가 교차하도록 접촉한 부분을 적어도 한 곳 포함하고, 알루미늄 부직 섬유 재료를 가압함으로서 이 교차 부분에 있어서 상기 두개 알루미늄 섬유가 서로 파고들도록 구성될 수도 있다.
이러한 경우, 알루미늄 섬유 사이의 접촉부중의 전자의 이동 저항을 절감시킬 수 있고 전자가 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄이는데 유리하다.
상기 제5 측면에 있어서, 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 유지되고 상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말과 상기 알루미늄 부직 섬유 재료 사이의 전기적 저항을 절감시키는 카본 섬유를 더 구비할 수 있다.
이렇게 구성되면 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 알루미늄 섬유 사이의 전기적 저항을 절감시킬 수 있고 전자가 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄이는데유리하다.
상기 제5 측면에 있어서, 상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말을 각각 유지하는 상기 알루미늄 부직 섬유 재료가 다수 적층된 전극을 형성할 수도 있다.
이렇게 구성되면 각 알루미늄 부직 섬유 재료를 얇게 할 수 있음으로 각 알루미늄 부직 섬유 재료에 쉽고 확실하게 슬러리를 도입할 수 있다.
본 발명에 의하면, 축전기기의 충방전 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 알루미늄 섬유 덩어리의 성형 장치의 개략 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 알루미늄 섬유 덩어리의 성형 장치의 개략 평면도이다.
도 3은 도 1중의 곡관의 주요 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 단섬유 제거 장치의 개략 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 가압 장치의 개략 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극의 단면의 이미지 그림이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극을 이용한 코인형 2차전지의 단면도이다.
도 8은 기존의 코인형 2차전지의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1의 실시형태에 따른 전극을 이용한 전기 이중층 커패시터의 단면도이다.
도 10은 제1 실시형태의 제1 변형예중의 곡관, 감싼 부재 및 송풍부의 주요부분 단면도이다.
도 11은 제1 실시형태의 제2 변형예중의 곡관, 감싼 부재 및 송풍부의 주요부분 단면도이다.
도 12는 제1 실시형태의 제3 변형예중의 곡관 및 용기의 주요부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 알루미늄 섬유의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 따른 알루미늄 섬유의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시형태의 제4 변형예중의 전극의 단면의 이미지 그림이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시형태의 제5 변형예중의 전극의 단면의 이미지 그림이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시형태의 제6 변형예중의 전극의 단면의 이미지 그림이다.
도 18은 제1 실시형태의 제7 변형예중의 알루미늄 섬유 덩어리의 성형 방법을 나타낸 도이다.
아래 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
이 전극은 도 6에 도시한 바와 같이, 알루미늄 섬유의 평균 선 직경이 100μm 이하인 알루미늄 부직 섬유 재료(10)와, 알루미늄 부직 섬유 재료(10)에 바인더B에 의하여 유지되어 충방전시에 화학반응하는 활성 물질 분말(20)을 구비하고, 필요에 따라 알루미늄 부직 섬유 재료(10)에 바인더B에 의하여 유지되는 도전 보조제(30)를 구비한다. 도 6에 있어서 알루미늄 부직 섬유 재료(10)에 활성 물질 분말(20) 대신에 충전시에 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말을 유지할 수도 있다.
[집전체인 알루미늄 부직 섬유 재료의 성형]
예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 세라믹, 스테인리스 등으로 형성되고 선단이 완곡된 곡관(41)의 후부가 삽입된 밀폐 용기(40)내에 용해된 알루미늄을 준비하고, 곡관(41)의 선단부가 밀폐 용기(40) 외부로 노출된 상태에서 공기 또는 불활성 기체 등을 가스 도입관(40a)으로부터 주입하여 밀폐 용기(40)내의 압력을 높이면 용해된 알루미늄이 곡관(41)의 후부로부터 상승하여 선단부에 도착한다. 곡관(41)의 선단의 개구부(41a)에 수 μm~ 수 mm의 직경, 바람직하게는 수 μm~ 수십 μm의 직경을 가지는 다수의 미세공(42a)을 구비하는 노즐(42)을 설치하면, 용해된 알루미늄이 미세공(42a)으로부터 공간으로 분사된다. 이 알루미늄으로 순도가 99.9% 이상인 것을 사용할 경우 가공이 쉬워져 바람직하고, 순도가 99.99% 이상인 것을 사용할 경우 가공이 쉬워져 더욱 바람직하지만, 기타 금속과의 합금일 수도 있다. 상기 공간은 공기가 체워져 있을 수 있고 질소 등 불활성 기체가 체워져 있을 수도 있으며 기타 가스로 체워져 있을 수도 있다.
본 실시형태에서 약 수평 방향을 향하여 알루미늄을 분사하도록 노즐(42)이 배치되었다. 이로하여 노즐(42)의 미세공(42a)으로부터 분사된 알루미늄은 공간을 횡방향으로 날면서 냉각되어 알루미늄 섬유가 된다. 다만, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서 각 미세공(42a)의 출구측 공(42b)이 분사되는 방향으로 위로 몇도 경사짐으로 알루미늄 섬유의 공간 정체 시간을 연장시킬 수 있다. 또한, 각 미세공(42a)의 입구측 공(42c)은 출구측을 향하여 직경이 점차적으로 작아지는 원추형 모양을 구비한다. 따라서, 용해된 알루미늄이 출구측 공(42b)으로 원활하게 흐르고 분사된 후의 알루미늄 섬유의 단열을 저하시키는데 유리하다.
분사된 알루미늄이 공간에서 냉각되어 성형된 알루미늄 섬유를 소정의 지지면, 예를 들어 벨트 컨베이어(43)상에 떨어뜨림으로서 벨트 컨베이어(43)상에 알루미늄 섬유 덩어리가 형성된다.
여기서, 본 실시형태에서 노즐(42)의 각 미세공(42a)의 출구측 공(42b)이 분사되는 방향으로 위로 몇도 경사짐으로 알루미늄 섬유가 떨어지는 위치가 알루미늄의 분사 방향(도 1 및 도 2의 좌우 방향)에서 임의로 변화되고 알루미늄 섬유 덩어리에서 알루미늄의 섬유가 완전히 배열되는 것을 방지한다.
본 실시형태에서, 상기한 바와 같이 용해된 알루미늄을 노즐(42)로부터 분사함으로서 평균 선 직경이 50μm 및 그 이하인 알루미늄 섬유 덩어리를 형성한다. 다만, 노즐(42)을 기타 직경의 미세공(42a)을 구비하는 것으로 교환하면 기타 평균 선 직경의 알루미늄 섬유 덩어리를 성형할 수 있다.
이어서, 상기한 바와 같이 성형된 알루미늄 섬유 덩어리에 대하여 도 4와 같이 단섬유 제거 처리를 수행한다. 이 처리는 벨트 컨베이어(43)상에 형성된 알루미늄 덩어리를 다수의 공(44a)이 형성된 플레이트(44)상에 배치하거나 또는 그 플레이트(44)위를 통과시키고 그 때에 플레이트(44)에 가진기(45) 등 진동 부여 장치를 통하여 예를 들어 상하 방향의 진동을 가함으로서 알루미늄 섬유 덩어리중의 비교적 짧은 섬유를 플레이트(44)의 공(44a)으로부터 떨어뜨리는 처리이다.
공(44a)으로부터 떨어진 섬유의 길이는 공(44a)의 크기와 모양의 조절, 가하는 진동의 방향, 크기, 주파수 등을 통하여 조절될 수 있다. 본 실시형태에서 5mm 이하의 단섬유를 제거하기 위하여 수행하는데 5mm 이하의 단섬유가 몇개 알루미늄 섬유 덩어리에 남을 수도 있다. 한편, 5mm를 초과하는 단섬유가 제거될 수도 있고 몇 장섬유가 단섬유와 함께 제거될 수도 있다. 하지만, 소정의 길이(예를 들어 5mm) 이하의 단섬유를 제거하여 절감하는 목적은 실현할 수 있다. 이때, 노즐(42)의 각 미세공(42a)으로부터 알루미늄이 섬유로 되지 않고 떨어져 형성된 알루미늄 입자를 제거하여 절감할 수 있다. 다만, 제거하려는 단섬유의 길이가 3cm 이하인 것이 바람직하고 5cm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
다만, 짧은 섬유는 알루미늄 섬유 덩어리에서 기타 섬유와의 접촉과 결합이 적음으로 상기 진동에 의하여 공(44a)으로부터 떨어지는 경향이 있다. 또한, 플레이트(44) 대신에 그물망위에 알루미늄 섬유 덩어리를 배치하거나 또는 그 그물망위를 통과시키고 그때에 그물망에 진동을 가하여 알루미늄 섬유 덩어리중의 비교적 짧은 섬유를 그물망의 구멍으로부터 떨어뜨릴 수도 있다. 또한, 진동과 동시에 또는 진동 대신에 알루미늄 섬유 덩어리에 압축 공기 탱크로부터 공급되는 공기를 불어서 알루미늄 섬유 덩어리중의 비교적 짧은 섬유를 제거할 수도 있고 기타 처리를 통하여 덩어리중의 비교적 짧은 섬유를 제거할 수도 있다.
단섬유 제거 처리를 수행한 알루미늄 섬유 덩어리를 그대로 전극의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료로 할 수도 있지만, 본 실시형태에서는 단섬유 제거 처리를 수행한 알루미늄 섬유 덩어리를 도 5와 같이 한쌍의 롤러로 가압하여 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 성형한다. 가압력은 집전체와 전극의 희망하는 모양과 특성에 근거하여 적당이 변경시킬 수 있다. 또한, 롤러에 의한 가압뿐만아니라 한쌍의 평면 사이에 알루미늄 섬유 덩어리를 삽입하여 가압할 수도 있고 틀에 의하여 알루미늄 섬유 덩어리를 가압할 수도 있으며 기타 방법으로 알루미늄 섬유 덩어리를 가압할 수도 있다.
상기와 같이 성형된 알루미늄 부직 섬유 재료와 하기 전극에 있어서, 두께 방향의 일측면 및 타측면에 나타난 알루미늄 섬유의 단부 수량의 평균 값이 평방센티메터 당 5개 이하인 것이 바람직하다. 이렇게 구성되면 알루미늄 부직 섬유 재료내의 장섬유의 비율이 높아지고 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다. 다만, 알루미늄 부직 섬유 재료의 두께 방향의 일측면 및 타측면에 나타난 알루미늄 섬유의 단부의 수량은 가능한 적은 것이 좋고 평균 값이 평방센티메터 당 3개 이하인 것이 더욱 바람직하고 1개 이하인 것이 더욱더 바람직하다.
[전극의 성형]
우선, 성형된 알루미늄 부직 섬유 재료를 전극용으로 소정의 크기로 절단한다. 예를 들어, 절단 공정의 일부에 있어서, 알루미늄 부직 섬유 재료를 길이 방향으로 벨트 컨베이어 등에서 이동시키면서 알루미늄 부직 섬유 재료의 폭 방향의 소정 위치에 배치되어 회전하는 원반 모양의 커터를 통하여 알루미늄 부직 섬유 재료를 길이 방향에서 절단한다.
한편, 충전시에 화학반응하는 활성 물질 분말(20)과, 도전 보조제(30)와, 바인더B를 포함하는 액체 상태 또는 겔 상태의 슬러리를 제작한다. 이 슬러리는 활성 물질 분말(20)과, 도전 보조제(30)와, 바인더B를 혼합한 혼합물을 뒤섞는 등 처리를 통하여 제작된다.
그리고, 소정의 크기로 절단된 알루미늄 부직 섬유 재료를 슬러리에 침진시킴으로서 알루미늄 부직 섬유 재료내에 슬러리를 도입한다. 슬러리를 알루미늄 부직 섬유 재료에 도포함으로서 알루미늄 부직 섬유 재료내에 슬러리를 도입할 수도 있다. 다만, 알루미늄 부직 섬유 재료내에 슬러리를 도입하는 것이란 알루미늄 부직 섬유 재료의 인접한 알루미늄 사이에 존재하는 다수의 틈새와 요홈부에 모두 슬러리를 넣는 것을 말하는 것일 뿐만 아니라 다수의 틈새 또는 요홈부의 일부만에 슬러리를 넣는 것도 말한다.
이어서, 슬러리가 도입된 알루미늄 부직 섬유 재료를 진공 건조 등을 통하여 건조시키는 건조 공정을 수행한다. 이로하여 슬러리중의 바인더B를 경화시켜 바인더B에 의하여 슬러리중의 활성 물질 분말(20)과 도전 보조제(30)를 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 유지한다.
이어서, 건조 공정후의 알루미늄 부직 섬유 재료를 가압하는 가압 공정을 수행한다. 가압 공정으로는 알루미늄 부직 섬유 재료를 한쌍의 롤러 사이를 통과시키는 처리, 알루미늄 부직 섬유 재료를 한쌍의 평면에 끼우는 처리 또는 틀에 의하여 알루미늄 부직 섬유 재료를 가압하는 처리 등을 수행할 수 있다.
상기한 방법에 의하면, 건조 공정의 후에 가압 공정을 수행하였는데 건조 공정 전에 가압 공정을 수행할 수도 있다. 바인더B의 종류에 따라서 건조후에 가압하여 활성 물질 분말(20)을 유지하는 유지력이 저하되는 경우도 있다. 따라서, 이러한 바인더B를 사용할 경우, 건조 공정 전에 가압 공정을 수행함으로서 바인더B의 유지력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 단섬유 제거 처리를 수행한 알루미늄 섬유 덩어리를 그대로 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료로 사용할 경우, 상기 슬러리를 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입할 때 그 도입을 더욱 원활하게 수행할 수 있다.
알루미늄을 아용함으로서, 특히 바람직하게는 순도가 99.9% 이상, 더욱 바람직하게는 순도가 99.99% 이상인 알루미늄을 사용함으로서 도 5의 가압을 수행할 때 또는 상기 가압 공정을 수행할 때에 알루미늄 섬유가 서로 교차하면서 접촉하는 부분에 있어서 교차되는 두개 알루미늄 섬유가 서로 파고들도록 변형한다. 다시말하면, 상기 접촉하는 부분에서 알루미늄 섬유는 편평하고 이로하여 교차하는 두개 알루미늄 섬유가 서로 파고들어간 것으로 보인다. 이러한 경우, 알루미늄 섬유가 서로 접촉되는 부분에서의 전자의 이동 저항을 저하시킬 수 있고 전자가 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄이는데 유리하다.
또한, 상기 슬러리로 활성 물질 분말(20)과, 도전 보조제(30)와, 바인더B 외, 평균 굵기가 0.5μm 이하, 바람직하게는 0.3μm 이하인 카본 섬유CF의 분말을 포함하는 슬러리를 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 도 15에 도시한 바와 같이, 알루미늄 부직 섬유 재료에 슬러리를 도입하면 알루미늄 부직 섬유 재료내에 형성된 틈새에 다수의 카본 섬유CF가 배치된다. 카본 섬유CF는 알루미늄 섬유와 활성 물질 분말(20)와 도전 보조제(30)와 기타 카본 섬유CF에 접촉된다. 본 실시형태에서, 평균 굵기가 0.1~0.2μm, 길이가 20~200μm인 카본 섬유CF를 사용한다. 다만, 카본계 도전 보조제(30)의 저항율은 0.1~0.3Ω-cm이지만 카본 섬유CF의 저항율은 예를 들어 5×10-5Ω-cm이다.
예를 들어, 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유가 직접 접촉하지 않을 경우에도 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유가 카본 섬유CF를 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유가 직접 접촉할 경우에도 카본 섬유CF를 통하여 연결되었음으로 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유 사이의 전기적 저항이 더욱 저하된다.
이와 같이, 도전성이 양호한 카본 섬유CF를 통하여 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유 사이의 전자의 이동 저항을 저하시킬 수 있고 전자가 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄이는데 유리하다.
다만, 도 16에 도시한 바와 같이, 도전 보조제(30)를 포함하지 앉고 카본 섬유CF를 포함한 슬러리를 이용할 수도 있다. 이러한 경우에도 알루미늄 부직 섬유 재료에 슬러리를 도입하면 알루미늄 부직 섬유 재료내에 형성된 틈새에 다수의 카본 섬유CF가 배치되어 활성 물질 분말(20)과 알루미늄 섬유 사이의 전기적 저항을 저하시키는데 유리하다.
또한, 상기한 방법에 의하면, 전극에 이용되는 소정의 두께를 구비한 알루미늄 부직 섬유 재료를 소정의 크기로 절단하여 슬러리를 도입하는 것을 나타내였다. 이에 대하여, 도 17에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상기 소정의 두께의 1/2 이하(예를 들어 10μm 이하)의 두께를 구비하는 다수의 알루미늄 부직 섬유 재료(10)를 형성하고 각 알루미늄 부직 섬유 재료(10)에 슬러리를 도입하는 동시에 슬러리를 건조시킨 후, 다수의 알루미늄 부직 섬유 재료(10)를 겹쳐서 소정의 크리고 절단하여 하나의 전극을 제작할 수도 있다. 다만, 슬러리를 도입하기 전의 상기 알루미늄 부직 섬유 재료(10)는 상기 롤러 등을 통하여 가압한 것일 수 있고 가압하지 않은 것일 수도 있다. 또한 겹쳐진 다수의 알루미늄 부직 섬유 재료(10)를 단부에서 서로 연결시키는 연결 부재를 설치할 수도 있다.
이로하여 부직 섬유중의 틈새의 깊은 곳까지 슬러리를 넣어야하는 필요가 없고 통상의 알루미뉼박과 같이 알루미늄 섬유박( 알루미늄 부직 섬유 재료)(10)에 활성물질 슬러리를 도포할 수 있다. 또한 슬러리가 도포된 알루미늄 섬유박(10)을 겹친 것은 리튬 이온이 알루미늄 섬유박(10)의 틈새를 통하여 알루미늄 섬유박(10)의 두께 방향으로 이동할 수 있는 것임으로 전극을 두-게 형성할 수 있고 용량을 증가시킬 수 있다. 다시말하면 슬러리가 도포된 알루미늄 섬유박(10)을 적층하는 수량을 증가시킴으로서 충방전 속도의 향상을 실현하고 전극을을 두-게 형성하고 전극의 용량을 증가시킬 수 있다.
다만, 상기 슬러리로 활성 물질 분말(20) 대신에 충전시에 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말을 포함하는 슬러리를 제작할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 건조 공정후에 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 활성 물질 분말(20) 대신에 흡착 물질 분말이 유지된다.
다만, 전기적 저항을 효율적으로 저하시키기 위하여, 카본 섬유CF의 평균 길이는 활성 물질 분말(20)과 흡착 물질 분말의 평균 입경의 절반 이상인 것이 바람직하고 평균 입경의 2/3 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 활성 물질 분말과 흡착 물질 분말을 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입한 후, 가압 공정을 통하여 알루미늄 부직 섬유 재료내의 알루미늄 섬유에 의하여 활성 물질 분말(20), 흡착 물질 분말, 카본 섬유CF 등이 물리적으로 유지된 경우, 바인더B를 포함하지 않은 슬러리를 사용할 수도 있다.
[활성 물질 분말]
상기 활성 물질 분말로는 바인더B 등에 의하여 집전체인 알루미늄 부직 섬유 재료에 유지될 수 잇는 것이면 되고 사이클 특성이 우수한 것이 바람직하다. 활성물질의 예로는 코발트산 리튬(LiCoO2)와 인산철계의 활성물질이 있을 수 있다. 다만, 2차전지의 전극, 특히 양극에 이용되는 공지된 활성물질을 사용할 수 있다.
[흡착 물질 분말]
활성 물질 분말 대신에 사용되는 상기 흡착 물질 분말로는 바인더B 등에 의하여 집전체인 알루미늄 부직 섬유 재료에 유지될 수 있는 것이면 되고 사이클 특성이 우수한 것이 바람직하다. 흡착 물질 분말의 예로는 폴리아센(PAS), 폴리아닐린(PAN), 활성탄, 카본블랙, 흑연, 탄소 나노 튜브 등이 있을 수 있다. 다만, 전기 이중층 커패시터의 전극, 특히 양극에 이용되는 공지된 물질을 이용할 수도 있다.
활성 물질 분말과 흡착 물질 분말은 약절구, 보올 밀, 진동 보올 밀 등을 이용하여 분쇄하여 평균 입경을 소정 값 이하로 하는 것이 바람직하다. 소정 값으로 알루미늄 부직 섬유 재료의 평균 선 직경이 10μm를 초과하는 값 등이 있을 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 부직 섬유 재료의 평균 선 직경이 20μm인 경우, 활성 물질 분말과 흡착 물질 분말의 평균 입경은 30μm 이하인 것이 바람직하다. 이로하여 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유와 활성 물질 분말 또는 흡착 물질 분말과의 접촉 면적이 증가되고 충방전 속도의 향상에 공헌할 수 있다.
[바인더]
상기 바인더로는 열가소성 수지와 다당류 고분자재료 등을 사용할 수 있다. 바인더의 재질은 예를 들어 폴리아크릴계 수지, 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 불화비닐리덴(VdF)와 헥사플루오로프로필렌(HFP)등의 공중합체 등이 있을 수 있다. 다만, 2차전지와 전기 이중층 커패시터의 전극에 이용되는 공지된 바인더를 이용할 수도 있다.
[도전 보조제]
상기 도전 보조제로는 도전성을 구비하는 재질이면 되고 전해질과 용매에 의하여 화학변화를 일으키지 않는 소재인 것이 바람직하다. 도전 보조제의 예로는 흑연과 카본블랙이 있을 수 있다. 다만, 2차전지와 전기 이중층 커패시터의 전극에 이용되는 공지된 도전 보조제를 이용할 수도 있다.
상기와 같이 제조된 전극은 전기 이중층 커패시터, 2차전지, 리튬 이온 커패시터를 포함한 하이브리드 커패시터 등의 축전기기의 전극으로 이용할 수 있다. 예를 들어, 전기 이중층 커패시터의 양극 및 음극에 이용될 수 있고 2차전지의 예인 리튬 이온 2차전지의 양극에 이용될 수 있으며 리튬 이온 커패시터의 양극에 이용될 수 있다. 그 용도예를 하기 실시형태에서 설명한다.
[코인형 2차전지에의 적용]
도 7에 상기 제1 실시형태의 전극을 이용한 코인형 2차전지의 일예를 나타내였다. 이 코인형 2차전지는 케이스 본체(102)와 커버(101)를 구비하는 케이스( 외장 통)(100)와, 케이스(100)에 수용된 축전부를 구비한다. 축전부는 양극(110)으로 상기 제1 실시형태의 전극을 구비한다. 또한 양극(110)과 대향되는 음극(120)과, 양극(110)과 음극(120) 사이에 배치된 분리기(130)를 구비한다. 양극(110)이 케이스 본체(102)에 면접촉하고 음극(120)이 커버(101)에 면접촉하여 커버(101) 및 케이스 본체(102)가 양극(110) 및 음극(120)의 입출력 단자의 기능을 실현한다.
이러한 경우, 양극(110)의 알루미늄 부직 섬유 재료에는 활성 물질 분말(20)이 유지되었다. 또한, 음극(120)은 공지된 2차전지의 음극의 구조 및 재질을 구비하면 되고 리튬 이온 2차전지의 경우에는 활성물질로 예를 들어 흑연 등의 탄소재료가 이용되며 집전체로는 동박이 이용된다. 분리기(130)는 양극(110)과 음극(120)을 전기적으로 절연시키고 이온 투과성이 있고 양극(110) 및 음극(120)과의 접촉면에서 산화 환원에 대한 내성을 구비하는 것이면 된다. 예를 들어, 다공질의 폴리머와 무기 재료, 유기와 무기의 혼합 재료, 유리 섬유 등을 이용할 수 있다. 다만, 2차전지에 이용되는 공지된 분리기를 이용할 수도 있다.
상기 축전부를 수용한 케이스(100)내에는 전해액이 체워져있다. 전해액의 전해질로는 리튬염, 칼륨염, 나트륨염, 마그네슘염 등을 사용할 수 있고 리튬 이온 2차전지의 경우에는 리튬염이 이용된다. 전해질이 용해되는 용매로는 비수계 용매가 이용되고 비수계 용매로는 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 탄산 디메틸, 탄산 디에틸, 탄산 에스테르 등을 이용할 수 있다. 다만, 2차전지에 이용되는 공지된 전해질 및 용매를 이용할 수도 있다. 충방전이 수행될 때, 양극(110)의 활성 물질 분말(20)로부터 리튬 이온 등 이온이 전해액중에 방출되는 화학 반응과 활성 물질 분말(20)에 리튬 이온 등 이온이 들어가는 화학 반응이 일어난다.
이와 같이 구성된 코인형 2차전지에 있어서, 양극(110)의 알루미늄 부직 섬유 재료의 두께 방향 일측면이 케이스 본체(102)에 접촉한다. 또한, 양극(110)의 알루미늄 부직 섬유 재료에는 그 두께 방향 일측면으로부터 타측면까지의 전체 범위에 활성 물질 분말(20)이 체워져 있고 많은 활성 물질 분말(20)이 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 접촉하고 있다. 따라서, 입출력 단자로 전자를 운반하는 알루미늄 섬유와 활성 물질 분말(20)의 거리가 가까워지고 충방전 속도를 향상시키는데 유리하다.
또한, 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유가 제거되었음으로 알루미늄 부직 섬유 재료내의 장섬유의 비율이 높아진다. 또한, 활성 물질 분말과 알루미늄 섬유가 직접 접촉하고 또는 알루미늄 섬유와 활성 물질 분말이 근접하여 배치되고 도전 보조제(30) 등을 통하여 도전되고 있다. 따라서, 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때, 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부 등에 설치된 입출력 단자로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
그리고 기존의 코인형 2차전지의 일예를 도 8에 나타내였다. 이 코인형 2차전지는 알루미늄박의 집전체(141)와, 집전체(141)의 두께 방향 일측면에 도포된 전극층(142)을 구비하는 양극(140)을 구비한다. 전극층(142)에는 활성 물질 분말, 도전 보조제, 바인더 등이 포함되었다. 코인형 2차전지는 공간이 제한되었음으로 기존의 코인형 2차전지는 집전체(141)의 두께만큼 활성 물질 분말의 량이 제한되었다. 또한, 분리기(130)측에 배치된 활성 물질 분말의 전자는 집전체(141) 사이에 배치된 활성 물질 분말과 도전 보조제를 통하여 집전체(141)에 이동함으로 충방전 속도를 향상시키는 점에서 바람직하지 않다.
다만, 상기 코인형 2차전지에 있어서, 음극(120)에 상기 제1 실시형태의 전극의 구조를 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 이 전극의 집전체는 알루미늄 부직 섬유 재료이고 활성 물질 분말(20)로는 탄소재료 대신에 티탄리튬, 티탄산화물, 텅스템산화물, 주석산화물 등이 이용된다.
[적층형 2차전지에의 적용]
양극, 음극 및 분리기로 구성된 축전부를 여러층 적층한 2차전지의 경우에도 상기 코인형 2차전지와 마찮가지로 상기 제1 실시형태의 전극 구조를 양극에만 또는 음극에만 및 양극과 음극 양측에 이용할 수 있다.
[전기 이중층 커패시터에의 적용]
도 9에 상기 제1 실시형태의 전극을 이용한 전기 이중층 커패시터의 일예를 나타내였다. 이 전기 이중층 커패시터는 예를 들어 용기(200)와, 용기(200)에 수용된 축전부를 구비한다. 축전부는 양극(210)으로 상기 제1 실시형태의 전극을 구비한다. 또한, 양극(210)과 대향하는 음극(220)과, 양극(210)과 음극(220) 사이에 배치된 분리기(230)를 구비한다. 양극(210)에는 양극 입출력 단자(210a0가 연결되고 음극(220)에도 마찮가지로 음극 입출력 단자(220a)가 연결되며 각 입출력 단자는 용기(200) 외부로 연장된다.
이러한 경우, 양극(210)의 알루미늄 부직 섬유 재료에는 흡착 물질 분말이 유지되었다. 또한, 음극(220)은 공지된 전기 이중층 커패시터의 음극 구조 및 재질을 구비하면 되고 예를 들어 알루미늄박으로 구성된 집전체(221)와, 집전체의 두께 방향의 일측면에 도포된 전극층(222)을 구비한다. 전극층(222)에는 흡착 물질 분말, 도전 보조제, 바인더 등이 포함되었다.
분리기(230)는 양극(210)과 음극(220)을 전기적으로 절연시키고 이온 투과성이 있으며 양극(210) 및 음극(220)과의 접촉면에서 산화 환원에 대한 내성을 구비하는 것이면 된다. 예를 들어, 다공질의 폴리머와 무기 재료, 유기와 무기 혼합 재료, 유리 섬유 등을 이용할 수 있다. 다만, 전기 이중층 커패시터에 이용되는 공지된 분리기를 이용할 수도 있다.
상기 축전부를 수용한 용기(200)내에는 전해액이 체워져있다. 전해액은 비수계 용매 및 전해질을 포함한다. 전해질과 비수계 용매는 전기 이중층 커패시터에 이용되는 공지된 물질이면 된다. 전해질로는 예를 들어 암모니아염, 인염 등을 사용할 수 있고 비수계 용매로는 예를 들어 고리형 탄산 에스테르, 사슬형 탄산 에스테르, 고리형 에스테르, 사슬형 에스테르, 고리형 에테르, 사슬형 에테르, 니트릴형, 유황함유화합물 등을 사용할 수 있다.
이 전기 이중층 커패시터는 양극(210)의 알루미늄 부직 섬유 재료의 일단이 양극 입출력 단자(210a)에 연결되었다. 또한, 양극(210)의 알루미늄 부직 섬유 재료에는 그 두께 방향의 일측면으로부터 타측면까지의 전체 범위에 흡착 물질 분말이 체워져 있고 많은 흡착 물질 분말이 알루미늄 부직 섬유 재료의 각 알루미늄 섬유에 접촉하고 있다. 따라서, 양극 입출력 단자(210a)에 전자를 운반하는 알루미늄 섬유와 흡착 물질 분말과의 거리가 가까워지고 충방전 속도를 향상시키는데 유리하다. 기존의 양극의 구조와 음극(220)과 동일함으로 음극(220)과 비교하면 상기 장점을 쉽게 이해할 수 있다.
또한, 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유가 제거되었음으로 알루미늄 부직 섬유 재료내의 장섬유의 비율이 높아진다. 따라서, 충전시에 전해질 이온이 흡착 물질 분말의 표면에 흡착되고 흡착 물질 분말과 각 알루미늄 섬유 사이에서 전자의 수수가 수행될 때, 그 전자가 알루미늄 부직 섬유 재료의 단부에 설치된 입출력 단자(210a)로 이동하는 저항을 줄일 수 있다.
다만, 상기 전기 이중층 커패시터에 있어서, 음극(220)에 상기 제1 실시형태의 전극의 구조를 적용할 수도 있다.
상기 제1 실시형태에 의하면 상기한 바와 같이 고순도의 알루미늄 섬유 부근에 활성 물질 분말과 흡착 물질 분말을 배치한 축전기기의 양극을 형성할 수 있다. 이로하여 용량이 더욱 높고 변형 저항이 적으며 충방전성이 우수한 축전기기를 제조할 수 있다.
또한, 통상의 커패시터와 2차전지 등에 사용되는 알루미늄박의 제조는 슬래브로 불리우는 아주 대형의 사각주의 알루미늄 주괴를 제조하고 절단, 가열하여 여러차례 압연시키고 진일보로 표면 처리 등을 수행하여 제조된다. 따라서, 아주 많은 에네지와 원가가 필요된다. 한편, 상기 제1 실시형태에서 사용한 알루미늄 섬유는 단순히 고순도 알루미늄 주괴를 용해시켜 분사하여 제조할 수 있다. 또한 흡착 물질 분말, 활성 물질 분말, 도전 보조제 등을 도입한 알루미늄 섬유를 압연하여 박을 형성할 때, 프레스 압력을 줄일 수 있다. 따라서, 대형 기기를 필요로하지 않고 쉽고 저원가로 집전체박과 양극박을 제조할 수 있다.
또한, 집전체에 접촉할 수 있는 흡착 물질 분말과 활성 물질 분말의 량은 집전체를 도 8의 양극과 같이 박으로 형성하는 것보다 도 7의 양극과 같이 선형 또는 그물망 모양을 형성하는 경우가 더욱 많고 또한 집전체에 가까운 범위에 흡착 물질 분말 및 활성 물질 분말이 존재할 수 있다. 또한, 집전체가 박인 경우, 흡착 물질 분말 및 활성 물질 분말과 박과의 거리가 멀어진다. 전극의 두께가 100μm정도인 경우도 많음으로 이러한 경우에는 흡착 물질 분말 및 활성 물질 분말과 박과의 거리가 100μm정도로 된다. 아주 가는 알루미늄 부직 섬유 재료중에 흡착 물질 분말과 활성 물질 분말을 균일하게 넣을 수 있고 전기적 용량을 증가시키고 내부 저항을 저하시키는데 유리하다.
또한, 순도가 높은 알루미늄 섬유는 아주 유연하고 다지기 전에 섬유 사이에 큰 틈새를 구비하고 있다. 이 틈새에 흡착 물질 분말, 활성 물질 분말, 도전 보조제 등을 도입하고 프레스 가공하면 수μm의 미세한 그물망 구멍(공 또는 틈새)를 구비하는 알루미늄 부직 섬유 재료(집전체)에 흡착 물질 분말, 활성 물질 분말 등을 가두운 박을 형성할 수 있다.
다만, 상기 실시형태에서 알루미늄이 노즐(42)의 미세공(42a)으로부터 대략 수평 방향으로 분사되는 것을 나타내였지만 노즐(42)을 하부를 향하도록 배치하고 노즐(42)의 미세공(42a)으로부터 하부로 분사하는 알루미늄 섬유를 벨트 컨베이어(43)상에 떨어뜨릴 수 있고 이러한 경우에도 벨트 컨베이어(43)상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성할 수 있다.
다만, 평균 선 직경이 작은 알루미늄 섬유 덩어리를 형성할 경우, 노즐(42)을 하부를 향하도록 배치하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 노즐(42)을 하부를 향하도록 배치하거나 또한 미세공(42a)의 출구측 공(42b)로 그 축이 수직축과 평행되도록 배치한다. 이로하여 알루미늄 섬유가 쉽게 얽히지 않는다. 그리고 노즐(42)의 하부를 감싸는 감싼 부재(46)와, 감싼 부재(46)의 하부로부터 돌출되어 하부로 향하여 떨어지는 알루미늄 섬유에 하부로 향하는 바람을 제공하는 송풍부(47)를 설치하면, 이 바람에 의하여 알루미늄 섬유에 하부로 향하는 힘이 가해져서 알루미늄 섬유에 인장 방향의 힘이 가해진다. 이는 평균 선 직경이 작은 장섬유, 예를 들어 평균 선 직경이 수μm로부터 50μm인 장섬유를 효율적으로 제조하는데 유리하다. 다만, 감싼 부재(46)가 없어도 같은 작용를 일으킬 수 있다. 또한, 송풍부(47)는 원주 방향으로 여러곳에 설치될 수 있고 링크 모양의 분사구를 구비하는 하나의 송풍기를 설치할 수도 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 감싼 부재(46) 대신에 미세공(42a)으로부터 분사되는 알루미늄 섬유를 하나씩 감싸는 감싼 부재(48)를 설치할 수도 있다. 예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 감싼 부재(48)를 곡관(41) 또는 노즐(42)의 하부에 장착하고 감싼 부재(48)에 각 미세공(42a)에 대응되도록 수직 방향으로 연장되는 다수의 관통공(48a)을 설치하여 각 미세공(42a)으로부터 분사된 알루미늄 섬유가 각 관통공(48a)을 통과하도록 한다. 또한, 감싼 부재(48)를 감싼 부재(48)를 곡관(41) 또는 노즐(42)의 하부에 장착한 제1 블록(block)(48b)과, 제1 블록(48b)의 하부에 장착된 제2 블록(48c)으로 구성하고 제1 블록(48b)과 제2 블록(48c) 사이에 각 관통공(48a)에 연통되는 틈새를 설치하고 그 틈새에 공기를 공급하는 공기 공급 경로(48d)를 설치한다.
이러한 경우, 노즐(42)로부터 분사된 다수의 알루미늄 섬유가 각각 관통공(48a)에 의하여 감싸이고 공기 공급 경로(48d)로부터 공급된 공기가 상기 틈새를 통하여 각 관통공(48a)내에 하부(알루미늄 섬유의 압출 방향)으로 분사된다. 이로하여 각 알루미늄 섬유에 대하여 확실히 아래로 향하는 힘이 가해진다. 다시말하면 상기 틈새가 관통공(48a)내에 하부로 향하는 바람을 공급하는 송풍부의 역할을 한다.
다만, 하나의 관통공(48a)에 의하여 4개 이하의 미세공(42a)으로부터 분사되는 알루미늄 섬유를 감싸도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에도 각 알루미늄 섬유에 대하여 확실히 아래로 향하는 힘을 가할 수 있다.
또한, 송풍기47 대신에 아래로 향하는 알루미늄 섬유에 아래로 향하는 힘을 부여하는 힘 부여 기구를 설치할 수도 있다. 예를 들어, 노즐(42)의 하부에 한쌍의 롤러를 설치하고 이 롤러에 의하여 알루미늄 섬유를 가볍게 집어서 롤러의 회전을 통하여 알루미늄 섬유에 아래로 향하는 힘을 부여할 수 있다. 기타 기구에 의하여 알루미늄 섬유에 아래로 향하는 힘을 부여할 수도 있다.
한편, 평균 선 직경이 작은 장섬유, 예를 들어 평균 선 직경이 수μm~50μm인 장섬유를 효율적으로 제조하기 위하여, 도 12에 도시한 바와 같이, 용기(49)를 통하여 노즐(42)의 하부를 밀폐하고 용기(49)내를 진공 장치(49a)로 부압으로 할 수도 있다. 이러한 경우, 알루미늄 섬유 덩어리는 용기(49)의 마닥면에 형성된다. 진일보로, 용기(49)내에 알루미늄 섬유에 아래로 향하는 힘을 가하는 송풍기(47)나 힘 부여 기구를 설치할 수도 있다.
다만, 도 1과 같이 알루미늄 섬유가 대략 수평 방향으로 흩날릴 경우에도 대략 수평 방향으로 흩날리는 알루미늄 섬유에 수평 방향의 인장력을 부여하는 송풍기나 힘 부여 기구를 설치하는 것은 평균 선 직경이 수μm~50μm인 장섬유를 효율적으로 제조하는데 유리하다. 또한, 알루미늄 섬유가 대략 수평 방향으로 흩날리는 공간을 부압으로 설치하는 것도 평균 선 직경이 수μm~50μm인 장섬유를 효율적으로 제조하는데 유리하다.
진일보로, 도 12에 도시한 용기(49)내를 진공상태로 함으로서, 또는 아르곤 가스나 질소 가스 등 불활성 기체를 체움으로서 노즐(42)로부터 분사된 알루미늄 섬유의 표면의 산화를 저하 또는 장지할 수 있다. 또는 성형된 알루미늄 섬유 덩어리나 알루미늄 부직 섬유 재료를 약 15중량%의 농도의 초산이나 약 10중량%의 농도의 가성 소다 등 약품에 침전시켜 알루미늄 섬유의 표면의 산화막을 제거할 수도 있다.
또한, 도 12에 도시한 용기(49)내에 소정의 지지면인 벨트 컨베이어(43)를 배치하고 노즐(42)로부터 분사된 알루미늄 섬유가 벨트 컨베이어(43)의 벨트위에 떨어지도록 구성할 수도 있다. 또한 도 18에 도시한 바와 같이, 벨트 컨베이어(43)를 전송 방향과 직교되는 수평 방향으로 진동시키는 진동 부여 기구(43a)를 설치할 수 있다. 진동 부여 기구(43a)는 벨트 컨베이어(43)에 예를 들어 수mm~수cm의 진폭을 가지는 진동를 가하는 것이다. 이러한 경우, 진동 부여 기구(43a)에 의하여 벨트 컨베이어(43)가 진동하는 상태에서 벨트 컨베이어(43)에 의하여 전송 방향으로 알루미늄 섬유가 전송된다. 진동수는 0.1Hz~수십Hz 정도인 것이 바람직하다. 이로하여 도 18에 도시한 바와 같이, 인접한 알루미늄 섬유 사이의 접촉점이 많아진다. 이는 활성 물질 분말 및 흡착 물질 분말과 입출력 단자 사이의 전자의 이동 저항을 저하시키는데 유리하다. 벨트 컨베이어(43)를 전송 방향으로 왕복 이동시키면 형성된 알루미늄 섬유 덩어리가 두-다. 다만, 도 11~도 12와 같이 알루미늄 섬유를 아래로 분사할 경우, 일부 조건하에서는 단섬유 제거 공정을 수행하지 않아도 알루미늄 부직 섬유 재료중의 단섬유의 량을 줄일 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 전극에대하여 도면을 참조하여 아래 설명한다.
이 전극은 제1 실시형태의 알루미늄 부직 섬유 재료(10) 대신에 섬유 단면 모양이 서로다른 알루미늄 부직 섬유 재료를 이용하였고 기타 구성은 제1 실시형태와 동일함으로 설명을 생략한다.
본 실시형태의 알루미늄 부직 섬유 재료의 알루미늄 섬유는 평균 선 직경이 100μm 이하이고 도 13, 도 14 등에 도시한 바와 같이 단면 모양은 원형 모양이 아니다. 이러한 경우의 평균 선 직경은 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 사이즈가 최대인 위치에서 측정한 것이다.
본 실시형태에서, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 알루미늄 섬유의 단면 모양이 180° 미만의 내각을 구비하는 3개 이상의 돌출모양부와, 각각 두개 돌출모양부 사이에 배치되고 180° 이상의 내각을 구비하는 3개 이상의 오목모양부를 구비한다. 여기서 말하는 내각이란 돌출모양부 또는 오목모양부를 형성하는 두개 변이 이루는 각도이고 단면내에 존재하는 각도이다.
이러한 경우, 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 각 알루미늄 섬유의 오목모양부내에 배치되면 알루미늄 부직 섬유 재료내에서 각 알루미늄 섬유에 비하여 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말이 이동하기 어렵고 흡착 물질 분말 또는 활성 물질 분말과 각 알루미늄 섬유과의 접촉을 장기간 유지하는데 유리하다.
상기한 바와 같이 알루미늄 섬유를 집전체로하고 더욱 저렴하고 내부 저항이 낮으며 충방전이 우수한 전기 이중층 커패시터나 리튬 전지를 제조할 수 있다. 또한, 집전체인 알루미늄 섬유중에 특히 섬유의 단면 모양이 도 13, 도 14 등과 같은 활성 물질 분말, 흡착 물질 분말, 도전 보조제, 바인더 등이 프레스 가공을 통하여 섬유에 밀착되어 쉽게 누락되지 않는 상태로 됨으로 리튬 이온 2차전지의 경우와 같이 전극이 충방전시에 활성 물질 분말의 체적의 팽창 수축 등으로 인하여 집전체로부터 박리되는 등 특성이 악화되는 현상을 방지할 수 있다.
도면 부호:
10 : 알루미늄 부직 섬유 재료, 20 : 활성 물질 분말, 30 : 도전 보조제, 40 : 밀폐 용기, 41 : 곡관, 42 : 노즐, 43 : 벨트 컨베이어, 44 : 플레이트, 45 : 가진기

Claims (18)

  1. 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법에 있어서,
    용해된 알루미늄을 미세한 구멍을 통하여 공간중으로 압출하면서 압출되어 성형된 알루미늄 섬유를 소정의 지지면상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면상에 알루미늄 섬유 덩어리를 형성하는 덩어리 형성 공정과,
    상기 알루미늄 섬유 덩어리로부터 소정의 길이 이하의 알루미늄 단섬유를 제거하기 위한 제거 처리를 수행함으로서 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 상기 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료로 하는 단섬유 제거 공정을 포함하고,
    상기 알루미늄 섬유의 단면 모양은 3개 이상의 돌출모양부와 각각 두개 돌출모양부 사이에 배치된 3개 이상의 오목모양부를 구비하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단섬유 제거 공정후에 가압 공정을 더 포함하며, 상기 가압 공정이 상기 단섬유 제거 공정후의 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 가압하여 상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 성형하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거 처리에 있어서, 상기 알루미늄 섬유 덩어리에 진동을 가하여 상기 알루미늄 단섬유를 제거하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    상기 덩어리 형성 공정에 있어서, 압출되어 성형된 상기 알루미늄 섬유에 송풍기 또는 힘 부여 기구에 의하여 상기 소정의 지지면상에 떨어지기 전까지 그 알루미늄 섬유의 압출 방향으로 힘을 가하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 덩어리 형성 공정 전에, 상기 공간을 부압으로 하는 압력 절감 공정을 수행하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 덩어리 형성 공정에 있어서, 상기 알루미늄을 상기 미세한 구멍을 통하여 아래로 압출하여 상기 알루미늄 섬유를 성형하고, 또한, 상기 지지면을 소정의 전송 방향으로 이동시키면서 상기 지지면에 상기 전송 방향과 직교되는 방향으로 진동을 가하는 상태에서 성형된 상기 알루미늄 섬유를 상기 지지면상에 떨어뜨림으로서 상기 지지면상에 상기 알루미늄 섬유 덩어리를 형성하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  7. 청구항1에 있어서,
    상기 알루미늄으로 순도가 99.9%이상인 것을 사용하는 알루미늄 부직 섬유 재료의 제조 방법.
  8. 축전기기의 집전체용 알루미늄 부직 섬유 재료에 있어서,
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료는 알루미늄 섬유의 평균 선 직경이 100μm 이하인 알루미늄 부직 섬유 재료를 구비하고,
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료의 두께 방향의 일측면 및 타측면에 나타난 알루미늄 섬유의 단부의 수량의 평균 값이 평방센티메터 당 5 이하이고,
    상기 알루미늄 섬유의 단면 모양은 3개 이상의 돌출모양부와 각각 두개 돌출모양부 사이에 배치된 3개 이상의 오목모양부를 구비하는 알루미늄 부직 섬유 재료.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 알루미늄이 순도가 99.9% 이상인 알루미늄으로 구성되는 알루미늄 부직 섬유 재료.
  10. 축전기기의 전극의 제조 방법에 있어서,
    충전시에 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말 또는 충전시에 화학반응하는 활성 물질 분말과, 바인더를 포함한 액체 상태 또는 겔 상태의 슬러리를 제작하는 슬러리 제작 공정과,
    상기 슬러리를 청구항 1에 기재된 제조 방법으로 제조한 알루미늄 부직 섬유 재료내에 도입하는 도입 공정과,
    상기 도입 공정의 후에 상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 부착된 상기 슬러리를 건조시키는 건조 공정을 포함하는 전극의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 도입 공정과 상기 건조 공정 사이에서 적층 공정을 더 포함하고, 상기 적층 공정이 상기 도입 공정에서 상기 슬러리가 도입된 다수의 알루미늄 부직 섬유 재료를 적층하는 전극의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 도입 공정 또는 상기 건조 공정 후에
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료를 가압하는 가압 공정을 더 포함하는 전극의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬러리 제작 공정에서, 상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말과, 상기 바인더와, 평균 굵기가 0.5μm 이하인 카본 섬유를 포함한 상기 슬러리를 제작하는 전극의 제조 방법.
  14. 축전기기의 전극에 있어서,
    청구항 8 및 9중의 임의의 한 항에 기재된 알루미늄 부직 섬유재료와,
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 유지되고 충전시 전해질 이온이 흡착하는 흡착 물질 분말 또는 충전시 화학반응하는 활성 물질 분말을 구비하는 전극.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료가 두개 상기 알루미늄 섬유가 교차하도록 접촉한 부분을 적어도 한 곳 포함하고, 이 교차되는 부분에 있어서 두개 상기 알루미늄 섬유가 서로 파고들도록 구성되는 전극.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 알루미늄 부직 섬유 재료에 유지되고 상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말과 상기 알루미늄 부직 섬유 재료 사이의 전기적 저항을 절감시키는 카본 섬유를 더 구비하는 전극.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 흡착 물질 분말 또는 상기 활성 물질 분말을 각각 유지하는 상기 알루미늄 부직 섬유 재료가 다수 적층되는 전극.
  18. 삭제
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