KR102336044B1 - Electrochemical energy storage device of winding type - Google Patents

Electrochemical energy storage device of winding type Download PDF

Info

Publication number
KR102336044B1
KR102336044B1 KR1020200027780A KR20200027780A KR102336044B1 KR 102336044 B1 KR102336044 B1 KR 102336044B1 KR 1020200027780 A KR1020200027780 A KR 1020200027780A KR 20200027780 A KR20200027780 A KR 20200027780A KR 102336044 B1 KR102336044 B1 KR 102336044B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wound
storage device
positive electrode
electrode
electrochemical energy
Prior art date
Application number
KR1020200027780A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210113476A (en
Inventor
정한기
방준혁
한상진
Original Assignee
비나텍주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비나텍주식회사 filed Critical 비나텍주식회사
Priority to KR1020200027780A priority Critical patent/KR102336044B1/en
Publication of KR20210113476A publication Critical patent/KR20210113476A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102336044B1 publication Critical patent/KR102336044B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/52—Separators

Abstract

본 발명은 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 관한 것으로, 축전 소자의 용량 감소율을 줄이고 저항 증가율을 낮추기 위한 것이다. 본 발명은 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 전극 적층체가 권취된 축전 소자를 포함하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치로서, 권취된 축전 소자는 양극부터 먼저 권취된다.The present invention relates to a wound type electrochemical energy storage device, and to reduce a capacity decrease rate of a power storage device and decrease a resistance increase rate. The present invention is a wound-type electrochemical energy storage device including a power storage device on which an electrode stack including a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound, wherein the wound power storage device is wound first from the positive electrode.

Description

권취형 전기화학 에너지 저장장치{Electrochemical energy storage device of winding type}Electrochemical energy storage device of winding type

본 발명은 전기화학 에너지 저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 적층체를 권취하여 형성한 축전 소자를 구비하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical energy storage device, and more particularly, to a winding type electrochemical energy storage device having a power storage element formed by winding an electrode stack.

정보화 시대에는 각종 정보통신기기를 통해 다양하고 유용한 정보를 실시간으로 수집 및 활용하는 고부가가치 산업이 주도하고 있으며, 이러한 시스템의 신뢰성 확보를 위해서는 안정적인 에너지의 공급이 중요한 요소로 인식되고 있다.In the information age, high value-added industries that collect and utilize various and useful information in real time through various information and communication devices are leading, and stable energy supply is recognized as an important factor to secure the reliability of these systems.

안정적인 에너지 확보의 일환으로서, 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장하였다가 필요시 다시 전기에너지로 변환하여 쓸 수 있는 전기화학 에너지 저장장치(electrochemical energy storage device)가 사용되고 있다.As a part of securing stable energy, an electrochemical energy storage device that can convert electrical energy into chemical energy and store it and then convert it back into electrical energy when necessary is used.

전기화학 에너지 저장장치로는 전해 콘덴서, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor), 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 리튬 이온 커패시터(Lithium Ion Capacitor; LIC) 등이 있으며, 그 형태에 따라 파우치형, 권취형 등이 있다. 권취형은 축전 소자(셀)를 젤리롤 형태로 권취(winding)한 다음, 관형의 케이스에 내장하여 제작하고 있다.Electrochemical energy storage devices include electrolytic capacitors, super capacitors, electric double layer capacitors (EDLCs), and lithium ion capacitors (LICs). winding type, etc. The winding type is manufactured by winding a power storage element (cell) in the form of a jelly roll, and then embedding it in a tubular case.

권취형 전기화학 에너지 저장장치 예를 들어, 전기이중층 커패시터(EDLC) 및 리튬 이온 커패시터 등은 주로 알루미늄(Al) 재질의 원통형 케이스와 원통형 케이스에 내장된 축전 소자를 포함한다. 이때 축전 소자는 띠 형상의 전극 적층체, 구체적으로 양극 및 음극의 전극소자, 양극과 음극의 전극소자의 사이에 개재된 분리막으로 이루어지는 띠 형상의 전극 적층체를 원통형으로 권취한 후, 권취된 형태가 풀리지 않도록 외부 둘레를 테이핑(taping)하여 구성되고 있다. 이와 같이 권취된 축전 소자는 전해액에 함침된 다음, 원통형 케이스 내부에 내장된다. 그리고 권취된 축전 소자의 상부에는 축전 소자를 외부와 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 리드가 형성된다. 한 쌍의 리드는 각각 양극 및 음극에 각각 접합되어 전극 적층체의 상부로 돌출된다.Wind-up electrochemical energy storage devices, for example, electric double layer capacitors (EDLCs) and lithium ion capacitors, mainly include a cylindrical case made of aluminum (Al) and a power storage device built in the cylindrical case. At this time, the power storage element is a strip-shaped electrode stack, specifically, a strip-shaped electrode stack made of a separator interposed between the positive and negative electrode elements, and the positive and negative electrode elements, wound in a cylindrical shape, and then wound It is constructed by taping the outer perimeter so that it does not loosen. The power storage element wound in this way is impregnated with an electrolyte and then embedded in a cylindrical case. A pair of leads for electrically connecting the power storage device to the outside is formed on the wound power storage device. A pair of leads are respectively bonded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, and protrude to the upper portion of the electrode stack.

이러한 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 전기화학적 특성을 향상시키기 위해서, 축전 소자의 용량 감소를 줄이면서 저항 증가를 낮출 필요가 있다.In order to improve the electrochemical properties of the wound electrochemical energy storage device, it is necessary to reduce the increase in resistance while reducing the decrease in the capacity of the electrical storage device.

등록특허공보 제10-1476474호 (2014.12.26. 공고)Registered Patent Publication No. 10-1476474 (2014.12.26. Announcement)

따라서 본 발명의 목적은 축전 소자의 용량 감소를 줄이면서 저항 증가를 낮출 수 있는 권취형 전기화학 에너지 저장장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wound type electrochemical energy storage device capable of reducing an increase in resistance while reducing a decrease in capacity of a power storage device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 전극 적층체가 권취된 축전 소자를 포함하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치로서, 상기 권취된 축전 소자는 상기 양극부터 먼저 권취된 것을 특징으로 하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a wound-type electrochemical energy storage device including a power storage device in which an electrode stack including a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound, wherein the wound power storage device is first wound from the positive electrode. It provides a wound type electrochemical energy storage device, characterized in that.

상기 양극의 길이가 상기 음극의 길이 보다 길다.The length of the positive electrode is longer than the length of the negative electrode.

상기 권취된 축전 소자는 권취가 시작되는 부분의 상기 양극의 길이가 상기 음극의 길이 보다 길게 하여 상기 양극부터 먼저 권취된다.In the wound power storage element, the length of the anode at the beginning of the winding is longer than the length of the cathode, so that it is first wound from the anode.

상기 전극 적층체는, 제1 분리막; 상기 제1 분리막 위에 적층된 상기 양극; 상기 양극 위에 적층된 제2 분리막; 및 상기 제2 분리막 위에 적층되며, 상기 양극 보다 길이가 짧은 상기 음극;을 포함한다.The electrode laminate may include a first separator; the positive electrode stacked on the first separator; a second separator laminated on the anode; and the negative electrode stacked on the second separator and having a shorter length than the positive electrode.

상기 권취된 축전 소자는 중심에 권취 홀이 형성되고, 상기 권취 홀 내에 양극의 단부와 음극의 단부가 서로 마주보게 권취된다.A winding hole is formed in the center of the wound power storage element, and an end of an anode and an end of a cathode are wound in the winding hole to face each other.

상기 권취된 축전 소자는 외곽에 상기 제1 분리막이 위치한다.The first separator is positioned outside the wound power storage device.

그리고 본 발명에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 슈퍼 커패시터, 전기 이중층 커패시터(EDLC) 또는 리튬 이온 커패시터(LIC)를 포함한다.And the wound electrochemical energy storage device according to the present invention includes a supercapacitor, an electric double layer capacitor (EDLC), or a lithium ion capacitor (LIC).

본 발명에 따르면, 전극 적층체의 권취 시 양극부터 먼저 감음으로써, 권취 시 음극부터 먼저 감는 것과 비교할 때, 축전 소자의 용량 감소율을 줄이고 저항 증가율을 낮출 수 있다. 즉 전극 적층체에 있어서, 양극의 길이를 음극의 길이보다 길게 형성하고, 권심에 권취가 시작되는 부분의 양극 길이를 음극 길이 보다 길게 하여 양극부터 먼저 권취함으로써, 축전 소자의 용량 감소율을 줄이고 저항 증가율을 낮출 수 있다.According to the present invention, when the electrode stack is wound from the anode first, it is possible to reduce the rate of decrease in capacity of the electrical storage element and decrease the rate of increase in resistance as compared to first winding the cathode at the time of winding. That is, in the electrode stack, the length of the anode is formed longer than the length of the cathode, the length of the anode at the part where winding starts is longer than the length of the cathode, and the anode is wound first, thereby reducing the capacity reduction rate of the electrical storage element and increasing the resistance can lower

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 권취되기 전의 전극 적층체를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 전극 적층체가 원형으로 권취된 축전 소자를 보여주는 사진이다.
도 3은 비교예에 따른 권취되기 전의 전극 적층체를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 전극 적층체가 원형으로 권취된 축전 소자를 보여주는 사진이다.
도 5 내지 도 7은 실시예 및 비교예에 따른 권취된 축전 소자를 포함하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 대한 충방전 테스트 후 축전 소자의 상태를 보여주는 사진이다.
도 8은 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치의 고온부하 테스트에서의 용량감소율을 보여주는 그래프이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치의 고온부하 테스트에서의 저항증가율을 보여주는 그래프이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode laminate before being wound according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph showing a power storage device in which the electrode stack of FIG. 1 is wound in a circular shape.
3 is a cross-sectional view showing an electrode laminate before being wound according to a comparative example.
4 is a photograph showing a power storage device in which the electrode stack of FIG. 3 is wound in a circular shape.
5 to 7 are photographs showing the state of the power storage device after a charge/discharge test for a wound-type electrochemical energy storage device including the wound power storage device according to Examples and Comparative Examples.
8 is a graph showing a capacity reduction rate in a high-temperature load test of a wound electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples.
9 is a graph showing a resistance increase rate in a high-temperature load test of a wound electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that, in the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted without departing from the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms to describe their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 권취되기 전의 전극 적층체를 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1의 전극 적층체가 원형으로 권취된 축전 소자를 보여주는 사진이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode laminate before being wound according to the present invention. FIG. 2 is a photograph showing a power storage device in which the electrode stack of FIG. 1 is wound in a circular shape.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 양극(14), 분리막(12,16) 및 음극(18)을 포함하는 전극 적층체(10)가 권취된 축전 소자(100)를 포함한다. 이때 권취된 축전 소자(100)는 양극(14)부터 먼저 권취된다. 권취된 축전 소자(100)에 전해액이 함침된다.1 and 2, the wound electrochemical energy storage device according to the present invention is a power storage device in which an electrode stack 10 including an anode 14, separators 12 and 16, and a cathode 18 is wound. It includes device 100 . At this time, the wound power storage element 100 is first wound from the anode 14 . The wound power storage element 100 is impregnated with an electrolyte.

여기서 권취된 축전 소자(100)는 권심을 매개로 원형으로 권취된 전극 적층체(10)를 포함한다. 권심은 전극 적층체(10)를 권취한 이후에 제거될 수 있다. 권취된 축전 소자(100)는 중심에 권취 홀(19)을 형성한다. 양극 단자(21)는 양극(14)에 접합되어 전기적으로 연결되며, 권취된 전극 적층체(10)로부터 돌출된다. 음극 단자(23)는 음극(18)에 접합되어 전기적으로 연결되며, 권취된 전극 적층체(10)로부터 돌출된다.Here, the wound power storage element 100 includes the electrode stack 10 wound in a circular shape via a winding core. The winding core may be removed after winding the electrode stack 10 . The wound power storage element 100 forms a winding hole 19 in the center. The positive terminal 21 is electrically connected to the positive electrode 14 by bonding, and protrudes from the wound electrode stack 10 . The negative terminal 23 is electrically connected to the negative electrode 18 by bonding, and protrudes from the wound electrode stack 10 .

전극 적층체(10)는 양극(14), 음극(18) 및 분리막(12,16)을 포함한다. 양극(14)은 산화 반응에 의해 전자를 생성한다. 음극(18)은 생성된 전자를 흡수하여 환원반응이 일어난다. 분리막(12,16)은 음극(18)과 양극(14) 사이에 개재되어 음극(18)과 양극(14)을 물리적으로 분리시켜 산화반응과 환원반응이 일어나는 장소를 격리하여 서로 구분한다. 전해액은 양극(14) 및 음극(18)에 전기에너지를 저장시키는 이온의 이동매개체이다. 이러한 전극 적층체(10)는 양극(14), 음극(18) 및 분리막(12,16)이 권심을 중심으로 차례로 권취되어 전체적으로 원통 형상을 이룬다. 예컨대 전극 적층체(10)는 슈퍼 커패시터, 전기 이중층 커패시터(EDLC), 리튬 이온 커패시터(LIC)를 형성하는 셀 구조를 가질 수 있다.The electrode stack 10 includes an anode 14 , a cathode 18 , and separators 12 and 16 . The anode 14 generates electrons by an oxidation reaction. The cathode 18 absorbs the generated electrons and a reduction reaction occurs. Separators 12 and 16 are interposed between the negative electrode 18 and the positive electrode 14 to physically separate the negative electrode 18 and the positive electrode 14 to isolate the places where the oxidation reaction and the reduction reaction take place to separate them from each other. The electrolyte is an ion movement medium that stores electrical energy in the anode 14 and the cathode 18 . In the electrode stack 10 , the positive electrode 14 , the negative electrode 18 , and the separators 12 and 16 are sequentially wound around a core to form a cylindrical shape as a whole. For example, the electrode stack 10 may have a cell structure forming a supercapacitor, an electric double layer capacitor (EDLC), and a lithium ion capacitor (LIC).

양극(14)은 유연성을 갖는 양극판의 양면에 양극 활물질층이 형성된 구조를 갖는다. 이때 양극판으로는 알루미늄 소재의 박막이 사용할 수 있다. 양극 활물질층은 활성탄을 포함한다.The positive electrode 14 has a structure in which positive electrode active material layers are formed on both surfaces of a flexible positive electrode plate. In this case, a thin film made of an aluminum material may be used as the positive electrode plate. The positive active material layer includes activated carbon.

음극(18)은 유연성을 갖는 음극판의 양면에 음극 활물질층이 형성된 구조를 갖는다. 이때 음극판으로는 표면에 알루미늄산화막이 형성된 알루미늄 소재의 박막이 사용할 수 있다. 음극 활물질층은 활성탄 또는 흑연을 포함한다.The negative electrode 18 has a structure in which negative active material layers are formed on both surfaces of a flexible negative electrode plate. In this case, a thin film made of an aluminum material having an aluminum oxide film formed on the surface thereof may be used as the negative electrode plate. The anode active material layer includes activated carbon or graphite.

그리고 제1 및 제2 분리막(12,16)은 각각 양극(14)과 음극(18) 사이에 개재된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 적층체(10)는 제1 분리막(12), 양극(14), 제2 분리막(16) 및 음극(18) 순으로 적층된 구조를 갖는다. 전극 적층체(10)는 권심을 중심으로 권취하여 축전 소자(100)를 형성한다. 최종적으로 권취된 축전 소자(100)는 외곽에 제1 분리막(12)이 위치한다.And the first and second separators 12 and 16 are interposed between the anode 14 and the cathode 18, respectively. As shown in FIG. 1 , the electrode stack 10 has a structure in which a first separator 12 , an anode 14 , a second separator 16 , and a cathode 18 are stacked in this order. The electrode laminate 10 is wound around a core to form the electrical storage element 100 . The first separation film 12 is positioned outside the finally wound power storage device 100 .

여기서 권취된 축전 소자(200)는 권심을 매개로 원형으로 권취된 전극 적층체(110)를 포함한다. 권심은 전극 적층체(110)를 권취한 이후에 제거될 수 있다. 권취된 축전 소자(200)는 중심에 권취 홀(119)을 형성한다. 양극 단자(121)는 양극(114)에 접합되어 전기적으로 연결되며, 권취된 전극 적층체(110)로부터 돌출된다. 음극 단자(123)는 음극(118)에 접합되어 전기적으로 연결되며, 권취된 전극 적층체(110)로부터 돌출된다.Here, the wound power storage element 200 includes the electrode stack 110 wound in a circular shape through a winding core. The winding core may be removed after winding the electrode stack 110 . The wound power storage element 200 forms a winding hole 119 in the center. The positive terminal 121 is electrically connected to the positive electrode 114 and protrudes from the wound electrode stack 110 . The negative terminal 123 is electrically connected to the negative electrode 118 and protrudes from the wound electrode stack 110 .

이때 전극 적층체(10)는 양극(14)의 길이(A)가 음극(18)의 길이(B) 보다 길다. 전극 적층체(10)는 권취가 시작되는 부분의 양극(14)의 길이가 음극(18)의 길이 보다 길게 하여 양극(14)부터 먼저 권취될 수 있도록 한다. 전극 적층체(10)는 권취 홀(19) 내에 양극(14)의 단부와 음극(18)의 단부가 서로 마주보게 권취된다.In this case, in the electrode stack 10 , the length A of the positive electrode 14 is longer than the length B of the negative electrode 18 . In the electrode stack 10 , the length of the positive electrode 14 at the beginning of winding is longer than the length of the negative electrode 18 so that it can be wound first from the positive electrode 14 . The electrode stack 10 is wound in the winding hole 19 so that the end of the anode 14 and the end of the cathode 18 face each other.

이와 같이 본 발명에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 전극 적층체(10)의 권취 시 양극(14)부터 먼저 감음으로써, 권취 시 음극(18)부터 먼저 감는 것과 비교할 때, 축전 소자(100)의 용량 감소율을 줄이고 저항 증가율을 낮출 수 있다. 즉 전극 적층체(10)에 있어서, 양극(14)의 길이(A)를 음극(18)의 길이(B)보다 길게 형성하고, 권심에 권취가 시작되는 부분의 양극(14) 길이를 음극(18) 길이 보다 길게 하여 양극(14)부터 먼저 권취함으로써, 축전 소자(100)의 용량 감소율을 줄이고 저항 증가율을 낮출 수 있다.As described above, in the wound-up electrochemical energy storage device according to the present invention, when the electrode stack 10 is wound, the anode 14 is first wound, and thus, when the cathode 18 is first wound, the power storage element 100 It is possible to reduce the rate of decrease in capacity and decrease the rate of increase in resistance. That is, in the electrode stack 10, the length (A) of the anode 14 is formed longer than the length (B) of the cathode 18, and the length of the anode 14 at the part where the winding starts on the core is the cathode ( 18) By winding the anode 14 first by making it longer than the length, it is possible to reduce the rate of decrease in capacity of the power storage element 100 and decrease the rate of increase in resistance.

[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]

이와 같은 본 발명에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치의 전기화학적인 특성을 확인하기 위해서, 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치를 제조하였다.In order to confirm the electrochemical characteristics of the wound-up electrochemical energy storage device according to the present invention, the winding-up electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples was prepared.

도 3은 비교예에 따른 권취되기 전의 전극 적층체(110)를 보여주는 단면도이다. 그리고 도 4는 도 3의 전극 적층체가 원형으로 권취된 축전 소자(200)를 보여주는 사진이다.3 is a cross-sectional view showing the electrode stack 110 before being wound according to a comparative example. And FIG. 4 is a photograph showing the power storage device 200 in which the electrode stack of FIG. 3 is wound in a circular shape.

도 3 및 도 4를 참조하면, 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 양극(114), 분리막(112,116) 및 음극(118)을 포함하는 전극 적층체(110)가 권취된 축전 소자(200)를 포함한다. 이때 권취된 축전 소자(200)는 음극(118)부터 먼저 권취된다.3 and 4, the wound type electrochemical energy storage device according to the comparative example is a power storage element ( 200) is included. At this time, the wound power storage element 200 is first wound from the cathode 118 .

전극 적층체(110)는 제1 분리막(112), 음극(118), 제2 분리막(116) 및 양극(114) 순으로 적층된 구조를 갖는다. 전극 적층체(110)는 권심을 중심으로 권취하여 축전 소자(200)를 형성한다. 최종적으로 권취된 축전 소자(200)는 외곽에 제1 분리막(112)이 위치한다. The electrode stack 110 has a structure in which a first separator 112 , a cathode 118 , a second separator 116 , and an anode 114 are stacked in this order. The electrode stack 110 is wound around a core to form the power storage device 200 . The first separation film 112 is positioned outside the finally wound power storage device 200 .

이때 전극 적층체(110)는 음극(118)의 길이(b)가 양극(114)의 길이(a) 보다 길다. 전극 적층체(110)는 권취가 시작되는 부분의 음극(118)의 길이가 양극(114)의 길이 보다 길게 하여 음극(118)부터 먼저 권취될 수 있도록 한다.In this case, in the electrode stack 110 , the length (b) of the negative electrode 118 is longer than the length (a) of the positive electrode 114 . In the electrode stack 110 , the length of the negative electrode 118 at the beginning of winding is longer than the length of the positive electrode 114 so that the negative electrode 118 can be wound first.

실시예 및 비교예에 따른 전극 적층체(10,110)에 있어서, 분리막으로는 셀룰로오스계의 종이 분리막을 사용하였다. 양극 활물질층 및 음극 활물질층은 활성탄, 도전재 및 바인더를 혼합하여 형성하였다. 양극 집전체로는 알루미늄 포일을 사용하고, 음극 집전체로는 표면에 알루미늄산화막이 형성된 알루미늄 포일을 사용하였다. 그리고 전해액으로는 유기용매에 4급 암모늄염이 용해된 전해액을 사용하였다.In the electrode laminates 10 and 110 according to Examples and Comparative Examples, a cellulose-based paper separator was used as the separator. The positive active material layer and the negative active material layer were formed by mixing activated carbon, a conductive material, and a binder. As the positive electrode current collector, aluminum foil was used, and as the negative electrode current collector, an aluminum foil having an aluminum oxide film formed on the surface was used. And, as the electrolyte, an electrolyte in which a quaternary ammonium salt was dissolved in an organic solvent was used.

[충방전 사이클 테스트][Charge/Discharge Cycle Test]

도 5 내지 도 7은 실시예 및 비교예에 따른 권취된 축전 소자를 포함하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 대한 충방전 테스트 후 축전 소자의 상태를 보여주는 사진이다. 여기서 도 5에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 전해액 함침율이 95%이다. 도 6에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 전해액 함침율이 98%이다. 도 7에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 전해액 함침율이 100%이다. 도 5 내지 도 7에서 (a)는 비교예, (b)는 실시예를 나타낸다.5 to 7 are photographs showing the state of the power storage device after a charge/discharge test for a wound electrochemical energy storage device including the wound power storage device according to Examples and Comparative Examples. Here, the electrochemical energy storage device of FIG. 5 has an electrolyte impregnation rate of 95%. The winding-up electrochemical energy storage device according to FIG. 6 has an electrolyte impregnation rate of 98%. The winding-up electrochemical energy storage device according to FIG. 7 has an electrolyte impregnation rate of 100%. 5 to 7, (a) shows a comparative example, (b) shows an example.

충방전 테스트는 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 대해서 1.7~2.7V(△V=1), 100mA/F 조건에서 65,000회 충방전 사이클을 수행하였다. 충방전 테스트 이후에 권취형 전기화학 에너지 저장장치를 분해하여 권취된 축전 소자를 분리한 후 바닥부를 관찰하였다.For the charge/discharge test, 65,000 charge/discharge cycles were performed at 1.7 to 2.7V (ΔV=1) and 100mA/F conditions for the wound electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples. After the charge/discharge test, the wound-up electrochemical energy storage device was disassembled to separate the wound power storage device, and the bottom part was observed.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 비교예에 따른 축전 소자는 중심부가 노란색으로 변화된 것을 확인할 수 있고, 이것은 탄화 현상에 의한 것으로 판단된다.5 to 7 , it can be seen that the central portion of the power storage device according to the comparative example is changed to yellow, which is determined to be due to carbonization.

반면에 실시예에 따른 축전 소자는 중심부의 변색이 확인되지 않았다.On the other hand, in the power storage device according to the embodiment, discoloration of the center was not confirmed.

따라서 충방전 사이클에 따른 축전 소자 중심부의 변색 기준으로 판단할 때, 실시에에 따른 축전 소자가 충방전 사이클에 안정적임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the power storage device according to the embodiment is stable to the charge/discharge cycle when judging based on the discoloration criterion of the central portion of the power storage device according to the charge/discharge cycle.

[고온 부하 테스트][High Temperature Load Test]

실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치에 대한 고온 부하 테스트는 2.7V 부하를 걸고 65℃ 챔버에 투입한 후 250 시간이 지난 시점에 꺼내 식힌 후 상온에서 용량과 저항을 측정하였다. 측정 결과는 도 8 및 도 9의 그래프로 도시하였다.In the high-temperature load test for the winding-up electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples, a 2.7V load was applied, put into a chamber at 65° C., and after 250 hours, it was taken out and cooled, and then capacity and resistance were measured at room temperature. The measurement results are shown in graphs of FIGS. 8 and 9 .

도 8은 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치의 고온부하 테스트에서의 용량감소율을 보여주는 그래프이다. 도 9는 실시예 및 비교예에 따른 권취형 전기화학 에너지 저장장치의 고온부하 테스트에서의 저항증가율을 보여주는 그래프이다. 여기서 도 8 및 도 9의 그래프에 도시된 측정 결과는 고온 부하 테스트 전에 측정한 초기값과, 250 시간 시점의 측정값을 표시한 것이다. 측정값은 용량과 저항이다.8 is a graph showing a capacity reduction rate in a high-temperature load test of a wound electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples. 9 is a graph showing a resistance increase rate in a high-temperature load test of a wound-up electrochemical energy storage device according to Examples and Comparative Examples. Here, the measurement results shown in the graphs of FIGS. 8 and 9 are the initial values measured before the high-temperature load test and the measured values at 250 hours. The measurements are capacitance and resistance.

도 8 및 도 9를 참조하면, 실시예가 비교예와 비교할 때, 용량 감소율이 낮고 저항 증가율도 낮아 상대적으로 전기화학적으로 안정적임을 알 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9 , it can be seen that the Example is relatively electrochemically stable due to a low capacity decrease rate and a low resistance increase rate as compared with the comparative example.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10, 110 : 전극 적층체
12, 112 : 제1 분리막
14, 114 : 양극
16, 116 : 제2 분리막
18, 118 : 음극
19, 119 : 권취 홀
21, 121 : 양극 단자
23, 123 : 음극 단자
100, 200 : 축전 소자10, 110: electrode laminate
12, 112: first separator
14, 114: positive electrode
16, 116: second separator
18, 118: cathode
19, 119: winding hole
21, 121: positive terminal
23, 123: negative terminal
100, 200: power storage element

Claims (7)

양극, 분리막 및 음극을 포함하는 전극 적층체가 권취된 축전 소자를 포함하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치로서,
상기 전극 적층체는,
제1 분리막;
상기 제1 분리막 위에 적층된 상기 양극;
상기 양극 위에 적층된 제2 분리막; 및
상기 제2 분리막 위에 적층되며, 상기 양극 보다 길이가 짧은 상기 음극으로, 일단이 상기 양극의 일단과 동일 위치에 적층되고, 상기 일단과 연결된 타단이 상기 양극의 타단 보다는 안쪽에 위치하게 적층되는 상기 음극;을 포함하며,
상기 귄취된 축전 소자는,
권취가 시작되는 부분의 상기 양극의 길이가 상기 음극의 길이 보다 길게 상기 양극의 타단부터 먼저 권취되고, 권취가 끝나는 부분의 상기 양극 및 상기 음극의 일단이 동일한 위치에 배치되며, 권취된 양극의 타단과 음극의 타단이 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치.A wound type electrochemical energy storage device comprising a power storage device in which an electrode stack including an anode, a separator, and a cathode is wound,
The electrode laminate,
a first separator;
the positive electrode stacked on the first separator;
a second separator laminated on the anode; and
The negative electrode is laminated on the second separator, the negative electrode having a shorter length than the positive electrode, one end stacked at the same position as one end of the positive electrode, and the other end connected to the one end being stacked inside the other end of the positive electrode including;
The wound power storage element,
The length of the positive electrode in the portion where winding starts is longer than the length of the negative electrode and is first wound from the other end of the positive electrode, and the positive electrode and one end of the negative electrode in the portion where winding ends are disposed at the same position, and the other end of the wound positive electrode Wind-up electrochemical energy storage device, characterized in that the other end of the end and the cathode face each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 권취된 축전 소자는 중심에 권취 홀이 형성되고, 상기 권취 홀 내에 양극의 타단과 음극의 타단이 서로 마주보게 권취된 것을 특징으로 하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치.According to claim 1,
The wound power storage device has a winding hole formed in the center, and the other end of the positive electrode and the other end of the negative electrode are wound to face each other in the winding hole. 제1항에 있어서,
상기 권취된 축전 소자는 외곽에 상기 제1 분리막이 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치.According to claim 1,
The wound-up electrochemical energy storage device, characterized in that the first separator is located outside the wound power storage device. 제1항에 있어서, 상기 권취형 전기화학 에너지 저장장치는 슈퍼 커패시터, 전기 이중층 커패시터(EDLC) 또는 리튬 이온 커패시터(LIC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취형 전기화학 에너지 저장장치.The wound electrochemical energy storage device according to claim 1, wherein the wound electrochemical energy storage device comprises a supercapacitor, an electric double layer capacitor (EDLC) or a lithium ion capacitor (LIC).
KR1020200027780A 2020-03-05 2020-03-05 Electrochemical energy storage device of winding type KR102336044B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200027780A KR102336044B1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Electrochemical energy storage device of winding type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200027780A KR102336044B1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Electrochemical energy storage device of winding type

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210113476A KR20210113476A (en) 2021-09-16
KR102336044B1 true KR102336044B1 (en) 2021-12-07

Family

ID=77926734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200027780A KR102336044B1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Electrochemical energy storage device of winding type

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102336044B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093859A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Nichicon Corp Electric double-layered capacitor
KR101803086B1 (en) * 2016-06-08 2017-11-29 주식회사 네스캡 Electrochemical capacitor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4833064B2 (en) * 2005-03-31 2011-12-07 富士重工業株式会社 Lithium ion capacitor
FR2915626B1 (en) 2007-04-24 2010-10-29 Batscap Sa MODULE FOR ELECTRIC ENERGY STORAGE ASSEMBLY

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093859A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Nichicon Corp Electric double-layered capacitor
KR101803086B1 (en) * 2016-06-08 2017-11-29 주식회사 네스캡 Electrochemical capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210113476A (en) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100921345B1 (en) Hybrid-typed Electrode Assembly of Capacitor-Battery Structure
KR100990467B1 (en) Lithium ion capacitor
JP4813168B2 (en) Lithium ion capacitor
US9202637B2 (en) Lithium ion capacitor
JP5680868B2 (en) Lithium ion capacitor
KR101917496B1 (en) Electrochemical device and method of manufacturing electrochemical device
CN108666142B (en) Electrochemical device
CN112289590A (en) Electrochemical energy storage device and method for manufacturing same
KR20080081297A (en) Lithium ion capacitor
WO2013012056A1 (en) Electric double-layer capacitor
US9030804B2 (en) Accumulator device
JP5308646B2 (en) Lithium ion capacitor
JP2006049760A (en) Wet electrolytic capacitor
KR102336044B1 (en) Electrochemical energy storage device of winding type
KR101126883B1 (en) Energy storage device
KR101035284B1 (en) Electrode Assembly of Improved Power Property and Secondary Battery Comprising the Same
JP2018166139A (en) Electrochemical device
KR20170125229A (en) Energy storage capacitor with composite electrode structure
JPH1041199A (en) Manufacture of large-capacity electric double layer capacitor
KR101416805B1 (en) Folding cell and super capacitor folding type having the same
JP5576654B2 (en) Power storage device
KR101803086B1 (en) Electrochemical capacitor
JP2011192784A (en) Lithium ion capacitor
KR102445805B1 (en) Energy storage device
KR101152649B1 (en) Electrode Assembly of Improved Power Property and Secondary Battery Comprising the Same

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant