KR102389257B1 - Electric double layer capacitor and method of producing the same - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 전기이중층 캐패시터는 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 이격되어 배치되는 제 2 전극 및 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고, 상기 제 1 전극은, 제 1 패턴부를 포함하는 제 1 집전체 및 상기 제 1 집전체 상에 배치되는 제 1 전극합제층을 포함하고, 상기 제 2 전극은 제 2 패턴부를 포함하는 제 2 집전체 및 상기 제 2 집전체 상에 배치되는 제 2 전극합제층을 포함하고, 상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부는 서로 대응되는 위치에 배치된다.The electric double layer capacitor according to the embodiment includes a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, and a separator disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode includes: A first current collector including a first pattern part and a first electrode mixture layer disposed on the first current collector, wherein the second electrode includes a second current collector including a second pattern part and on the second current collector and a second electrode mixture layer disposed on the , wherein the first pattern portion and the second pattern portion are disposed at positions corresponding to each other.
Description
본 발명은 전기이중층 캐패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전극의 비표면적을 향상시켜 정전 용량 및 에너지 출력 특성이 향상된 전기이중층 캐패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric double layer capacitor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electric double layer capacitor having improved capacitance and energy output characteristics by improving the specific surface area of an electrode, and a method for manufacturing the same.
석탄, 석유 및 천연 가스 등과 같은 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서 전기 화학 소자를 이용한 고성능 에너지 저장 기술에 대한 관심이 대두되고 있다.As interest in depletion of fossil fuels such as coal, oil and natural gas and environmental pollution increases, interest in high-performance energy storage technology using electrochemical devices is rising.
상기 전기 화학 소자는 리튬이온 이차전지(LIB) 및 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor) 등이 있으며, 상기 리튬이온 이차전지가 적용되기 어려운 고출력 분야에 상기 슈퍼 캐패시터가 주로 이용되고 있다.The electrochemical device includes a lithium ion secondary battery (LIB) and a super capacitor, and the super capacitor is mainly used in a high-output field where the lithium ion secondary battery is difficult to be applied.
상기 슈퍼 캐패시터는 슈도 캐패시터(Psedudo Capacitor), 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor) 및 전기이중층 캐패시터(Electic Double Layer Capacitor: EDLC)로 구분될 수 있다.The super capacitor may be classified into a pseudo capacitor, a hybrid capacitor, and an electric double layer capacitor (EDLC).
상기 슈도 캐패시터는 전극 및 전해질 계면에서의 패러데이(Faradaic) 산화 및 환원 반응에 의해 에너지를 저장하는 캐패시터이며, 상기 하이브리드 캐패시터는 고출력 및 고용량 특성을 구현하기 위해 양극과 음극이 서로 다른 비대칭 전극을 이용한 캐패시터이다.The pseudo capacitor is a capacitor that stores energy by Faradaic oxidation and reduction reactions at the electrode and electrolyte interface, and the hybrid capacitor is a capacitor using an asymmetric electrode having different positive and negative electrodes to realize high output and high capacity characteristics. am.
상기 전기이중층 캐패시터(EDLC)는 화학 반응을 이용하는 배터리와 달리 이온의 이동 및 표면화학반응에 의한 충방전 현상을 이용하는 슈퍼 캐패시터이다. 즉, 상기 전기이중층 캐패시터는 전해콘덴서와 이차전지의 특성을 가지고 있어 급속 충전 및 방전이 가능하고 효율이 높아 반영구적으로 사용할 수 있으며, 전체 슈퍼 캐패시터 시장의 80% 이상을 점유하고 있다.The electric double layer capacitor (EDLC) is a supercapacitor that uses a charge/discharge phenomenon by movement of ions and a surface chemical reaction, unlike a battery using a chemical reaction. That is, the electric double layer capacitor has the characteristics of an electrolytic capacitor and a secondary battery, so it can be rapidly charged and discharged, and has high efficiency, so it can be used semi-permanently, and occupies more than 80% of the total super capacitor market.
상기 전기이중층 캐패시터의 전체 출력 에너지(E)는 전기용량(C)과 비례하며, 상기 전기용량(C)은 활물질의 표면적(A)과 비례한다. 이에 따라, 상기 전기이중층 캐패시터는 활성탄과 같이 단위질량당 표면적 즉, 비표면적이 큰 탄소 재료를 전극 활물질로 이용한다.The total output energy (E) of the electric double layer capacitor is proportional to the capacitance (C), and the capacitance (C) is proportional to the surface area (A) of the active material. Accordingly, the electric double layer capacitor uses, as an electrode active material, a carbon material having a large surface area per unit mass, that is, a specific surface area, such as activated carbon.
특히, 상기 전기이중층 캐패시터의 전극은 전극집전체 상에 상기 활물질을 포함하는 전극합제층을 배치하여 형성된다.In particular, the electrode of the electric double layer capacitor is formed by disposing an electrode mixture layer including the active material on an electrode current collector.
종래에는 상기 전극합제층의 비표면적을 향상시키기 위해 요철이 형성된 프레스 등으로 상기 전극합제층의 표면을 가압하여 상기 전극합제층 표면에 요철을 형성하였다.Conventionally, in order to improve the specific surface area of the electrode mixture layer, the surface of the electrode mixture layer is pressed with a press having irregularities, etc. to form the irregularities on the surface of the electrode mixture layer.
그러나, 상술한 바와 같이 요철이 형성된 프레스로 상기 전극합제층을 가압할 경우, 전극집전체 및 전극합제층 중 적어도 하나가 깨지거나 찢어져 비표면적이 감소하거나 전극으로써 이용할 수 없는 문제점이 있다.However, as described above, when the electrode mixture layer is pressed with a press having irregularities, at least one of the electrode current collector and the electrode mixture layer is broken or torn, so that the specific surface area is reduced or it cannot be used as an electrode.
또한, 종래에는 상술한 방법으로 양극 및 음극 상에 각각 요철 패턴을 형성하고 상기 양극 및 상기 음극 사이에 분리막을 배치하는 얼라인(Align) 공정을 진행한다. 이때, 상기 양극 및 상기 음극 상에 형성된 전극합제층 일부가 프레스에 의해 손상되어 상기 양극 및 상기 음극을 정확하게 얼라인하기 어려운 문제점이 있다.In addition, in the prior art, an alignment process of forming a concave-convex pattern on the positive electrode and the negative electrode, respectively, and disposing a separator between the positive electrode and the negative electrode by the above-described method is performed. In this case, there is a problem in that a portion of the electrode mixture layer formed on the positive electrode and the negative electrode is damaged by the press, so that it is difficult to accurately align the positive electrode and the negative electrode.
또한, 상기 양극 및 음극 각각에 형성된 패턴들에 의해 상기 분리막이 꺾이며 배치되는 문제점이 있다. 자세하게, 상기 양극 및 음극 각각은 상기 프레스에 형성된 돌출부들 및 상기 돌출부들 사이에 형성된 오목부들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 양극 돌출부는 상기 음극 돌출부와, 상기 양극 오목부는 상기 음극 오목부와 각각 대응되는 위치에 배치되며, 상기 분리막은 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치된다. 그러나, 상술한 바와 같이 얼라인(Align)이 제대로 되지 않을 경우, 상기 양극 돌출부는 상기 음극 오목부와 마주보며 배치될 수 있고 이에 따라 상기 분리막이 꺾이며 배치되어 상기 양극 및 상기 음극 사이에 쇼트가 발생되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the separator is bent by the patterns formed on each of the anode and the cathode. In detail, each of the anode and the cathode may include protrusions formed in the press and concave portions formed between the protrusions. In this case, the anode protrusion is disposed at a position corresponding to the cathode protrusion and the cathode concave part, respectively, and the separator is disposed between the anode and the cathode. However, as described above, when the alignment is not properly performed, the anode protrusion may be disposed to face the cathode concave part, and accordingly, the separator may be bent and disposed so that a short circuit is formed between the anode and the cathode. There are problems that arise.
또한, 상기 프레스에 형성할 수 있는 요철의 높이, 폭, 두께, 간격 등이 제한적이기 때문에 상기 전극합제층의 비표면적을 향상시키는데 한계가 있는 문제점이 있다. In addition, there is a problem in that there is a limit in improving the specific surface area of the electrode mixture layer because the height, width, thickness, spacing, etc. of the unevenness that can be formed in the press is limited.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 전기이중층 캐패시터가 요구된다.Therefore, a new electric double layer capacitor capable of solving the above problems is required.
실시예는 전극의 손상을 최소화할 수 있는 전기이중층 캐패시터 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.An embodiment is to provide an electric double layer capacitor capable of minimizing damage to an electrode and a method of manufacturing the same.
또한, 실시예는 전극집전체 상에 보다 미세한 패턴이 형성된 전기이중층 캐패시터 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment intends to provide an electric double layer capacitor in which a finer pattern is formed on an electrode current collector and a method for manufacturing the same.
또한, 실시예는 양극 및 음극 사이의 얼라인(Align)이 용이하여 양극 및 음극 사이의 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있는 전기이중층 캐패시터 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment intends to provide an electric double layer capacitor capable of preventing a short circuit between the anode and the cathode from being easily aligned between the anode and the cathode, and a method for manufacturing the same.
또한, 실시예는 양극, 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 권취 시 상기 분리막의 신뢰성을 유지할 수 있는 전기이중층 캐패시터 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide an electric double layer capacitor capable of maintaining the reliability of the separator and a method of manufacturing the same when winding a laminate in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked.
즉, 실시예는 전극의 손상을 최소화함과 동시에 비표면적을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 정전 용량 및 에너지 출력 특성이 향상된 전기이중층 캐패시터 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.That is, the embodiment aims to provide an electric double layer capacitor capable of minimizing damage to an electrode and improving a specific surface area, and thus having improved capacitance and energy output characteristics, and a method of manufacturing the same.
실시예에 따른 전기이중층 캐패시터는 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 이격되어 배치되는 제 2 전극 및 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고, 상기 제 1 전극은, 제 1 패턴부를 포함하는 제 1 집전체 및 상기 제 1 집전체 상에 배치되는 제 1 전극합제층을 포함하고, 상기 제 2 전극은 제 2 패턴부를 포함하는 제 2 집전체 및 상기 제 2 집전체 상에 배치되는 제 2 전극합제층을 포함하고, 상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부는 서로 대응되는 위치에 배치된다.The electric double layer capacitor according to the embodiment includes a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, and a separator disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode includes: A first current collector including a first pattern part and a first electrode mixture layer disposed on the first current collector, wherein the second electrode includes a second current collector including a second pattern part and on the second current collector and a second electrode mixture layer disposed on the , wherein the first pattern portion and the second pattern portion are disposed at positions corresponding to each other.
실시예에 따른 전기이중층 캐패시터는 전극집전체 상에 패턴부가 형성되어 상기 전극집전체 상에 배치되는 전극합제층의 손상을 최소화할 수 있다. In the electric double layer capacitor according to the embodiment, the pattern portion is formed on the electrode current collector, so that damage to the electrode mixture layer disposed on the electrode current collector can be minimized.
또한, 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터는 상기 전극집전체 상의 상기 패턴부를 식각 공정으로 형성하기 때문에 상기 패턴부의 폭 및 깊이 등을 미세하게 조절할 수 있고, 상기 전극집전체에 균일한 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 전극합제층의 비표면적을 향상시킬 수 있다.In addition, in the electric double layer capacitor according to the embodiment, since the pattern portion on the electrode current collector is formed by an etching process, the width and depth of the pattern portion can be finely adjusted, and a uniform pattern can be formed on the electrode current collector. there is. Accordingly, the specific surface area of the electrode mixture layer can be improved.
또한, 양극 및 음극에 형성되는 패턴부가 서로 대응되는 위치에 배치되기 때문에, 상기 양극 및 상기 음극의 얼라인(Align)을 용이하게 할 수 있으며, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치되는 분리막이 꺾이지 않고 평평하게 배치될 수 있어 상기 양극 및 상기 음극 사이의 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the pattern portions formed on the anode and the cathode are disposed at positions corresponding to each other, it is possible to easily align the anode and the cathode, and the separator disposed between the anode and the cathode is not bent. It can be arranged flat to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
또한, 상기 양극 및 상기 음극에 각각 형성된 돌출부에 의해 상기 분리막이 지지되기 때문에 상기 분리막을 포함하는 적층체가 권취되는 경우 상기 분리막은 신뢰성을 유지할 수 있다.In addition, since the separator is supported by the protrusions formed on the anode and the cathode, respectively, when the laminate including the separator is wound, the separator may maintain reliability.
즉, 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터는 물리적으로 전극을 가공하지 않아 상기 전극의 손상을 최소화할 수 있고, 전극집전체의 비표면적을 향상시킬 수 있어 정전용량을 향상시킬 수 있으며, 양극과 음극 사이의 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다.That is, since the electric double layer capacitor according to the embodiment does not physically process the electrode, damage to the electrode can be minimized, and the specific surface area of the electrode current collector can be improved, thereby improving the capacitance, and between the positive electrode and the negative electrode. electrical stability can be improved.
도 1은 제 1 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 제 1 전극, 제 2 전극 및 분리막을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 활물질을 확대한 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 결정질 영역(도 3의 A 영역)의 결정 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 단면도이다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 평면도이다.
도 7은 제 1 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터에서 제 1 전극, 제 2 전극 및 분리막을 확대한 도면이다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.
도 9는 제 3 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.
도 10는 제 4 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.
도 11은 실시예들에 따른 전기이중층 캐패시터의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 12는 실시예들에 따른 전기이중층 캐패시터의 제조 방법 중 열처리 및 활성화 처리에 의해 활물질이 형성되는 과정을 도시한 도면이다.1 is an exploded perspective view schematically illustrating an electric double layer capacitor according to a first embodiment.
2 is a diagram schematically illustrating a first electrode, a second electrode, and a separator according to the first embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating an enlarged shape of the active material according to the first embodiment.
4 is a view showing a crystal structure of a crystalline region (region A in FIG. 3) according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view illustrating a first current collector according to the first embodiment.
6 is a plan view illustrating a first current collector according to the first embodiment.
7 is an enlarged view of a first electrode, a second electrode, and a separator in the electric double layer capacitor according to the first embodiment.
8 is a diagram illustrating a first current collector according to a second embodiment.
9 is a view illustrating a first current collector according to a third embodiment.
10 is a diagram illustrating a first current collector according to a fourth embodiment.
11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electric double layer capacitor according to embodiments.
12 is a diagram illustrating a process in which an active material is formed by heat treatment and activation treatment in a method of manufacturing an electric double layer capacitor according to embodiments.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of embodiments, each layer (film), region, pattern or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad or patterns. The description of being formed in " includes all those formed directly or through another layer. The standards for the upper/above or lower/lower layers of each layer will be described with reference to the drawings.
또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, when it is said that a certain part is "connected" with another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
이하 도면들을 참조하여 제 1 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터를 설명한다.Hereinafter, an electric double layer capacitor according to a first embodiment will be described with reference to the drawings.
도 1은 제 1 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터(1000)를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 상기 전기이중층 캐패시터(1000)의 제 1 전극(100), 제 2 전극(200) 및 분리막(300)을 도시한 도면이다.1 is an exploded perspective view schematically showing an electric
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)는 제 1 전극(100), 제 2 전극(200), 분리막(300) 및 커버 케이스(500)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the electric
상기 커버 케이스(500)는 상기 제 1 전극(100), 상기 제 2 전극(200) 및 상기 분리막(300)을 수용할 수 있다.The
상기 커버 케이스(500)는 리지드한 물질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 커버 케이스(500)는 금속, 유리, 쿼츠 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 케이스(500)는 알루미늄을 포함할 수 있고, 유리 또는 쿼츠를 포함하여 투명 또는 반투명할 수 있다. 또는, 상기 커버 케이스(500)는 플렉서블한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 케이스(500)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 또한, 상기 커버 케이스(500)는 원통 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 커버 케이스(500)는 내부에 수용된 상기 제 1 전극(100), 상기 제 2 전극(200) 및 상기 분리막(300)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 커버 케이스(500)는 다양한 물질을 포함할 수 있고, 다양한 형상을 가질 수 있다.The
상기 제 1 전극(100)은 상기 커버 케이스(500) 내에 배치될 수 있다. 상기 제 1 전극(100)은 제 1 집전체(110) 및 제 1 전극합제층(120)을 포함할 수 있다. The
상기 제 1 전극(100)은 양극일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 집전체(110)는 양극 집전체 일 수 있고, 상기 제 1 전극합제층(120)은 양극 전극합제층 일 수 있다.The
상기 제 1 집전체(110)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 스테인리스스틸(STS), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 나이오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제 1 집전체(110)는 도전성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 탄소 기반의 도전성 폴리머를 포함할 수 있다.The first
상기 제 1 집전체(110)는 호일(foil) 형태일 수 있다. 그러나 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 집전체(110)는 메쉬(mesh) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다.The first
상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 제 1 집전체(110) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 제 1 집전체(110)의 적어도 어느 일 면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 제 1 집전체(110)의 일면 및 상기 일면과 반대되는 상기 제 1 집전체(110)의 타면 상에 각각 배치될 수 있다.The first
상기 제 1 전극합제층(120)은 탄소를 포함하는 활물질(1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극합제층(120)의 활물질(1)은 활성탄일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극합제층(120)의 활물질(1)은 다공성 활성탄일 수 있다.The first
상기 제 2 전극(200)은 상기 커버 케이스(500) 내에 배치될 수 있다. 상기 제 2 전극(200)은 제 2 집전체(210) 및 상기 제 2 전극 합제층(220)을 포함할 수 있다.The
상기 제 2 전극(200)은 음극일 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 집전체(210)는 음극 집전체 일 수 있고, 상기 제 2 전극 합제층(220)은 음극 전극합제층 일 수 있다. The
상기 제 2 집전체(210)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 집전체(210)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 스테인리스스틸(STS), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 나이오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제 2 집전체(210)는 도전성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 집전체(210)는 탄소 기반의 도전성 폴리머를 포함할 수 있다.The second
또한, 상기 제 2 집전체(210)는 호일(foil) 형태일 수 있다. 그러나 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 2 집전체(210)는 메쉬(mesh) 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다.In addition, the second
상기 제 2 전극 합제층(220)은 상기 제 2 집전체(210) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극 합제층(220)은 상기 제 2 집전체(210)의 적어도 어느 일 면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극합제층(220)은 상기 제 1 집전체(110)의 일면과 마주하는 상기 제 2 집전체(210)의 일면 및 상기 제 2 집전체(210)의 일면과 반대되는 상기 제 2 집전체(210)의 타면 상에 각각 배치될 수 있다. 상기 제 2 전극합제층(220)은 탄소를 포함하는 활물질(1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극합제층(220)의 활물질(1)은 활성탄일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극합제층(220)의 활물질(1)은 다공성 활성탄일 수 있다.The second
상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 중 적어도 하나의 전극은, 상기 집전체 상에 상기 활물질(10)을 포함하는 전극 형성용 조성물이 코팅되어 형성될 수 있다.At least one of the
이와 다르게, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 중 적어도 하나의 전극은, 상기 집전체 상에 상기 활물질(1)을 포함하는 전극 형성용 조성물이 롤링으로 압연되어 형성될 수 있다.Alternatively, at least one of the
이와 또 다르게, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 중 적어도 하나의 전극은, 상술한 활물질(1)을 포함하는 전극 형성용 조성물을 시트 형태로 제작하여 상기 집전체에 붙인 후 건조하여 형성될 수 있다.Alternatively, at least one of the
그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 전극(100) 및/또는 상기 제 2 전극(200)은 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 방법으로 형성될 수 있다.However, the embodiment is not limited thereto, and the
상기 전극 형성용 조성물은 상기 활물질(1) 이외에 바인더 및 도전재를 포함할 수 있다.The composition for forming an electrode may include a binder and a conductive material in addition to the
상기 바인더는 전극 형성용 조성물에 접착성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리비닐알콜(PVA) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 바인더에 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 소재를 포함할 수 있다.The binder may impart adhesion to the composition for forming an electrode. For example, the binder is carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polyvinyl alcohol (PVA). However, the embodiment is not limited thereto, and may include a material capable of satisfying properties required for the binder.
상기 바인더는 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 1 중량% 내지 약 45 중량%만큼 포함될 수 있다. 상기 바인더가 상기 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 1 중량% 미만인 경우, 물리적 접착력이 감소되어 바인더로서의 역할을 제대로 수행할 수 없다. 또한, 상기 바인더가 상기 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 45 중량%를 초과하는 경우, 상기 도전재의 함량이 감소되어 전도성이 저하될 수 있다.The binder may be included in an amount of about 1 wt% to about 45 wt% based on 100 wt% of the total composition for forming an electrode. When the amount of the binder is less than about 1% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode, physical adhesion is reduced and thus the binder cannot properly function. In addition, when the binder exceeds about 45% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode, the content of the conductive material may be reduced and conductivity may be reduced.
상기 도전재는 전극 형성용 조성물에 전도성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전재는 카본 블랙(carbon black), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소나노섬유(CNF) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 도전재에 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 소재를 포함할 수 있다.The conductive material may impart conductivity to the composition for forming an electrode. For example, the conductive material may include at least one of carbon black, graphene, carbon nanotubes (CNT), and carbon nanofibers (CNF). However, the embodiment is not limited thereto, and may include a material capable of satisfying properties required for the conductive material.
상기 도전재는 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 1 중량% 내지 약 45 중량%만큼 포함될 수 있다. 상기 도전재가 상기 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 1 중량% 미만인 경우, 상기 전극 형성용 조성물의 전도성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 도전재가 상기 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 45 중량%를 초과하는 경우, 상기 바인더의 함량이 감소되어 접착성이 저하될 수 있다.The conductive material may be included in an amount of about 1% to about 45% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode. When the amount of the conductive material is less than about 1% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode, the conductivity of the composition for forming an electrode may decrease. In addition, when the amount of the conductive material exceeds about 45% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode, the content of the binder may be reduced and adhesion may be deteriorated.
또한, 상기 전극 형성용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 물 또는 유기 용매일 수 있다. 또한, 상기 용매는 전극 형성용 조성물 전체 100 중량%에 대하여 약 10 중량% 내지 약 97 중량%만큼 포함될 수 있다. 상기 용매가 상술한 범위 외인 경우, 접착성 및 도전성이 저하될 수 있다.In addition, the composition for forming an electrode may further include a solvent. The solvent may be water or an organic solvent. In addition, the solvent may be included in an amount of about 10% to about 97% by weight based on 100% by weight of the total composition for forming an electrode. When the solvent is out of the above range, adhesion and conductivity may be reduced.
상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)과 접촉하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막(300)의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면은, 상기 분리막(300)의 일면 및 상기 타면과 각각 마주하는 상기 제 1 전극(100)의 일면 및 상기 제 2 전극(200)의 일면과 직접 접촉하며 배치될 수 있다. 상기 분리막(300)에 의해 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)은 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에서 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.The
상기 분리막(300)은 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에스테르 부직포, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 및 레이온 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 분리막(300)은 슈퍼 캐패시터의 분리막에 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다.The
상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)은 순차적으로 적층되어 권취될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)은 순차적으로 적층되어 롤(Roll) 형태로 제작된 후 상기 롤(Roll) 주위에 배치되는 접착 부재를 통해 롤(Roll) 형태로 유지될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극은 롤(Roll) 형태로 상기 커버 케이스(500) 내에 수용될 수 있다. The
이때, 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 의해 평평하게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 각각에 형성된 패턴부들에 의해 꺾이지 않고 평평함을 유지할 수 있다. In this case, the
여기서 상기 분리막(300)이 평평하다는 것은, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 순차적으로 적층하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 롤(Roll) 형태로 권취하기 이전의 상기 분리막(300)의 모습을 의미할 수 있다.Here, the flatness of the
또한, 상기 제 1 전극(100), 상기 제 2 전극 및 상기 분리막(300)은 전해액에 함침될 수 있다.In addition, the
상기 전해액은 수계 전해액 또는 비수계 전해액일 수 있다. 바람직하게, 상기 전해액은 고전압 특성 및 에너지 밀도 등을 고려하여 비수계 전해액일 수 있다. 상기 전해액은 용매(solvent) 및 전해질 염(salt)을 포함할 수 있다. The electrolyte may be an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte. Preferably, the electrolyte may be a non-aqueous electrolyte in consideration of high voltage characteristics and energy density. The electrolyte may include a solvent and an electrolyte salt.
상기 용매는 유기성 전해액일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 아세토니트릴(ACN), 프로필렌카보네이트(PC), 술포란(SL), 아디포나이트릴(AND), 에틸렌카보네이트(EC), 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디메틸술폰(DMS), 에틸메탄설포네이트(EMS), 감마-부티로락톤(GBL), 포름아미드(DMF) 및 디메틸케톤(DMK) 등 중 적어도 하나일 수 있다.The solvent may be an organic electrolyte. For example, the solvent is acetonitrile (ACN), propylene carbonate (PC), sulfolane (SL), adiponitrile (AND), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC) ), dimethylsulfone (DMS), ethylmethanesulfonate (EMS), gamma-butyrolactone (GBL), formamide (DMF), dimethyl ketone (DMK), and the like may be at least one.
또한, 상기 전해질 염은 테트라에틸암모늄 테트라플로로보레이트(TEABF4), 트리메틸에틸암모늄 테트라플로로보레이트(TEMABF4), 비피로리지니움 테트라플루오르보레이트(SPBBF4), 헥사플로로 포스페이스트(EMIPF6) 및 1-부틸피리디늄 비스이미드(BPTFSI) 등 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the electrolyte salt is tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEABF 4 ), trimethylethylammonium tetrafluoroborate (TEMABF 4 ), bipyrrizinium tetrafluoroborate (SPBBF 4 ), hexafluorophosphate (EMIPF 6 ) ) and 1-butylpyridinium bisimide (BPTFSI) and the like.
상기 전해질 염은 상기 용매에 해리될 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질 염은 상기 용매에 해리되어 이온화될 수 있다. 자세하게, 상기 전해액은 전해질 염이 용매 내에 해리되어 양이온 및 음이온을 포함하는 전해액이 될 수 있다. 즉, 상기 전해액은 상기 전해질 염이 상기 용매에 이온화되어 전기이중층 캐패시터(1000)의 전해액으로 이용될 수 있다.The electrolyte salt may dissociate in the solvent. For example, the electrolyte salt may be ionized by dissociation in the solvent. In detail, the electrolyte may be an electrolyte containing a cation and an anion by dissociating an electrolyte salt in a solvent. That is, the electrolyte may be used as the electrolyte of the electric
제 1 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터(1000)는 분리막을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)가 다수 개의 분리막을 포함하는 경우, 외부 분리막(400)이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)는 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 배치되는 분리막(300) 이외에 외부 분리막(400)을 더 포함할 수 있다.The electric
상기 외부 분리막(400)은 상기 제 1 전극(100) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 외부 분리막(400)은 상기 커버 케이스(500) 및 상기 제 1 전극(100) 사이에 배치될 수 있다. 상기 외부 분리막(400)은 상기 제 1 전극(100)과 접촉하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 분리막(400)의 일면은 상기 제 1 전극(100)의 타면과 직접 접촉하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 외부 분리막(400)의 타면은 상기 제 2 전극(200)의 타면과 직접 접촉하며 배치될 수 있다. 즉, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)가 상기 외부 분리막(400)을 더 포함하는 경우, 상기 커버 케이스(500) 내에는 상기 외부 분리막(400), 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)이 순차적으로 적층된 적층체가 권취되어 수용될 수 있다.The
즉, 상기 외부 분리막(400)에 의해, 상기 제 1 집전체(110) 및 상기 제 2 집전체(210) 각각의 일면 및 타면 모두에 전극합제층이 형성되어도, 권취 시 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 외부 분리막(400)에 의해 상기 커버 케이스(500) 및 상기 제 1 전극(100) 사이에서 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, even when an electrode mixture layer is formed on both one surface and the other surface of each of the first
상기 전기이중층 캐패시터(1000)는 리드선을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)는 제 1 리드선(600) 및 제 2 리드선(700)을 포함할 수 있다.The electric
상기 제 1 리드선(600)은 상기 제 1 전극(100)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 리드선(600)은 상기 제 1 전극(100)과 직접 접촉하며 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 리드선(700)은 상기 제 2 전극(200)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 리드선(700)은 상기 제 2 전극(200)과 직접 접촉하며 연결될 수 있다.The
상기 제 1 리드선(600) 및 상기 제 2 리드선(700)은 상기 커버 케이스(500)의 내부에서 상기 커버 케이스(500)의 외부로 연장되어 형성될 수 있다.The
도 3은 제 1 실시예에 따른 활물질을 확대한 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating an enlarged shape of the active material according to the first embodiment.
도 4는 제 1 실시예에 따른 활물질에서 결정질 영역(도 3 의 A 영역)의 결정 구조를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a crystal structure of a crystalline region (region A in FIG. 3 ) in the active material according to the first embodiment.
도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)의 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 포함되는 상기 활물질(1)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.3 and 4 , the
도 3을 참조하면, 상기 활물질(1)은 탄소를 포함하는 탄소 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활물질(1)은 석유계 피치(pitch), 석탄계 피치(pitch), 생 코크스(그린 코크스), 칼시네이션(calcination) 코크스 및 코크스 더스트 등의 탄소 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 탄소 재료로 형성된 상기 활물질(1)은 활성탄, 흑연(graphite), 풀러렌(fullerene, C60), 소프트 카본(soft carbons), 카본 블랙(carbon black) 등 중 하나일 수 있다. 그러나 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 활물질(1)에 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
상기 활물질(1)은 상기 활물질(1)은 비정질(10) 및 결정질(20)을 포함할 수 있다. 상기 비정질(10)은 원자 배열이 불규칙한 구조를 가질 수 있고, 상기 결정질(20)은 결정 격자를 가질 수 있다.The
상기 활물질(1) 내에는 상기 결정질(20) 및 상기 비정질(10)이 혼재되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 결정질(20)은 상기 활물질(1) 내에 불규칙적으로 형성되어 배치될 수 있다. 상기 활물질(1)에서 상기 결정질(20)은 상기 비정질(10)에 둘러싸여 있을 수 있다.The crystalline 20 and the amorphous 10 may be mixed in the
상기 결정질(20)은 상기 탄소 재료를 열처리하는 과정에서 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 결정질(20)은 상기 열처리 과정에 의해 상기 탄소 재료의 비정질(10)이 부분적으로 결정화되어 형성될 수 있다.The crystalline 20 may be formed in the process of heat-treating the carbon material. In detail, the crystalline 20 may be formed by partially crystallizing the amorphous 10 of the carbon material by the heat treatment process.
상기 결정질(20)은 전해질 이온(30)이 용이하게 흐를 수 있도록 하는 통로 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 활물질(1)은 상기 결정질(20)에 의해 전기적 저항이 낮아질 수 있고 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.The
상기 비정질(10)은 상기 전해질 이온(30)을 저장하는 역할을 할 수 있다. 자세하게, 상기 활물질(1)은 복수 개의 기공(11)들을 포함하는 비정질(10)을 포함할 수 있다. 상기 비정질(10)은 상기 기공(11)들에 의해 증가된 비표면적을 가질 수 있다. 즉, 상기 활물질(1)은 복수 개의 기공(11)들을 포함하는 물질로, 상기 전해질 이온(30)은 상기 결정질(20)을 통과하여 상기 비정질(10)에 흡착될 수 있다. 따라서, 상기 활물질(1)은 상기 비정질(10)에 의해 정전 용량을 향상시킬 수 있다.The amorphous 10 may serve to store the
상기 활물질(1)은 약 1 nm 이하의 크기의 기공(11)들을 가질 수 있다. 상기 기공(11)의 크기는 평균 지름 길이일 수 있다. 상기 활물질(1)이 복수 개의 기공(11)들을 포함할 경우, 상기 기공(11)들의 크기는 서로 동일할 수 있다. 자세하게, 상기 기공(11)들은 서로 동일한 지름을 가질 수 있다. 이와 다르게, 상기 기공(11)들의 크기는 서로 상이할 수 있다. 자세하게, 상기 기공(11)들은 서로 상이한 지름을 가질 수 있다. 이와 또 다르게, 상기 활물질(1)은 서로 동일한 지름을 가지는 기공(11)들 및 서로 상이한 지름을 가지는 기공(11)들을 모두 포함할 수 있다. 상기 활물질(1)은 상기 기공(11)들, 즉, 상기 비정질(10)에 포함된 상기 기공(11)들에 의해 비표면적이 증가될 수 있다.The
상기 활물질(1)에서 상기 기공(11)의 유무는 활물질(1)의 비표면적에 영향을 주는 요인일 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 기공(11)의 크기도 비표면적에 영향을 주는 요인일 수 있다. 즉, 상기 기공(11)의 크기 및 상기 기공(11)의 분포 특성은 상기 기공(11) 내에 배치되는 상기 전해질 이온(30)의 양 및/또는 이동도에 영향을 주는 요인일 수 있다.The presence or absence of the
또한, 상기 기공(11)은 상기 비정질(10) 전체 부피의 약 60% 내지 약 85%일 수 있다. 상기 기공(11)의 부피가 상기 비정질(10) 전체 부피의 약 60% 미만일 경우, 비표면적이 감소되어 정전 용량이 감소될 수 있다. 또한, 상기 기공(11)의 부피가 상기 비정질(10) 전체 부피의 약 85% 초과할 경우, 비표면적이 증가되어 상기 전해질 이온(30)의 접근성이 저하될 수 있고, 이에 따라 전기 이동도가 저하되어 전체적인 전기적 특성이 저하될 수 있다.In addition, the
상기 활물질(1)의 비표면적은 약 200 m2/g 내지 약 1200 m2/g 일 수 있다. 상기 활물질(1)의 비표면적이 상술한 범위 내인 경우 상기 결정질(20)의 격자 사이 또는 상기 비정질(10)의 기공(11)에 상기 전해질 이온(30)의 유입이 용이하여 정전 용량이 향상될 수 있다.The specific surface area of the
이때, 상기 기공(11)들은 활성화 처리로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 기공(11)들은 상기 열처리한 상기 탄소 재료를 알칼리 활성화 처리하여 형성될 수 있다. 상기 알칼리 활성화 처리에 의해 상기 활물질(1)에 형성되는 기공(11)의 크기 및 비율을 조절할 수 있다. In this case, the
도 4를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 활물질(1)은 탄소를 포함할 수 있다. 이때, 상기 활물질(1)은 층상 구조의 결정질(20)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 결정질(20)은 탄소 원자들이 공유 결합 및 반데르발스 결합으로 결합된 층상 구조를 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 결정질(20)은 탄소 원자가 동일 평면 상에서 인접한 위치에 배치되는 탄소 원자 3개와 공유 결합으로 결합되고, 상기 탄소 원자가 다른 평면 상에서, 즉, 다른 층에서 인접한 위치에 배치되는 탄소 원자와 반데르발스 결합으로 결합된 층상 구조를 가질 수 있다. 상기 공유 결합으로 결합되는 상기 탄소 원자들 사이의 결합 길이(l)는 약 1.42Å일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
상기 공유 결합으로 결합된 상기 탄소 원자들은 제 1 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향은 상기 결정질(20)의 a축 방향일 수 있다. 자세하게, 상기 a축 방향은 상기 결정질(20)의 (100)면(plane)이 성장하는 방향일 수 있다. 또한, 반데르발스 결합으로 결합된 상기 탄소 원자들은 제 2 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 방향은 상기 결정질(20)의 c축 방향일 수 있다. 자세하게, 상기 c축 방향은 상기 결정질(20)의 (002)면(plane)이 성장하는 방향일 수 있다.The carbon atoms bonded by the covalent bond may extend in a first direction. For example, the first direction may be an a-axis direction of the
상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 서로 다른 방향일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 교차할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 서로 수직을 형성할 수 있다.The first direction and the second direction may be different directions. In detail, the first direction and the second direction may intersect. In more detail, the first direction and the second direction may be perpendicular to each other.
상기 결정질(20)은 상술한 바와 같이 층상 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 층상 구조에서 층과 층 사이의 간격, 즉, 상기 결정질(20)의 격자 간격(d0)은 약 0.37 nm 내지 약 0.42 nm 일 수 있다. 바람직하게, 상기 결정질(20)의 격자 간격(d0)은 약 0.37 nm 내지 약 0.40 nm 일 수 있다. 즉, 상기 결정질(20)의 (002)면(plane) 사이의 거리는 약 0.37 nm 내지 약 0.40 nm 일 수 있다.The crystalline 20 may have a layered structure as described above. In this case, the spacing between the layers in the layered structure, that is, the lattice spacing d 0 of the crystalline 20 may be about 0.37 nm to about 0.42 nm. Preferably, the lattice spacing d 0 of the crystalline 20 may be about 0.37 nm to about 0.40 nm. That is, the distance between the (002) planes of the
상기 결정질(20)의 격자 간격(d0)이 약 0.37 nm 미만인 경우, 상기 결정질(20)의 층과 층 사이로 상기 전해질 이온(30)이 삽입되고 이동하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 상기 결정질(20)의 격자 간격(d0)이 약 0.42 nm를 초과하는 경우, 상기 결정질(20)의 층과 층 사이의 거리가 멀어져 결정성을 상실할 수 있다. 즉, 탄소 원자 간의 반데르발스 결합이 끊어져 결정성을 상실할 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도 또는 정전 용량이 저하되는 문제가 있다.When the lattice spacing d 0 of the crystalline 20 is less than about 0.37 nm, it may not be easy to insert and move the
도 5 내지 도 7을 참조하여 제 1 실시예에 따른 전극을 보다 상세히 설명한다.An electrode according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 7 .
도 5는 제 1 실시예에 따른 제 1 집전체(110)의 단면을 도시한 단면도이고, 도 6은 상기 제 1 집전체(110)의 평면을 도시한 평면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of the first
도 5 및 도 6을 참조하면, 제 1 전극(100)은 제 1 집전체(110) 및 상기 제 1 집전체(110) 상에 배치되는 제 1 전극합제층(120)을 포함할 수 있다.5 and 6 , the
상기 제 1 집전체(110)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 스테인리스스틸(STS), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 나이오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 제 1 집전체(110)는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The first
상기 제 1 집전체(110)의 두께는 약 25㎛ 내지 약 45㎛ 일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 집전체(110)의 두께는 약 27㎛ 내지 약 43㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 집전체(110)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 40㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 집전체(110)의 두께가 약 25㎛ 미만인 경우, 상기 제 1 집전체(110)를 패터닝하거나 또는 제 1 전극합제층(120)을 코팅하는 과정에서 집전체가 파손될 수 있어 정전 용량이 감소될 수 있고 나아가 집전체의 역할을 수행하지 못할 수 있다. 또한, 상기 제 1 집전체(110)의 두께가 약 45㎛를 초과하는 경우, 전기이중층 캐패시터(1000)의 전체 부피가 증가될 수 있고, 커버 케이스의 한정된 공간 내에 배치 가능한 전극합제층의 양이 감소되어 전체적인 정전 용량이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 제 1 집전체(110)는 상술한 약 25㎛ 내지 약 45㎛ 두께를 가질 수 있고, 바람직하게 상기 두께가 약 30㎛ 내지 약 40㎛인 경우, 상기 제 1 집전체(110) 상에 배치되는 전극합제층의 양을 향상시킬 수 있어 전체적인 정전 용량을 향상시킬 수 있다.The thickness of the first
상기 제 1 집전체(110)는 적어도 어느 일 면상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 패턴부가 상기 일면 및 상기 타면에 형성될 경우, 상기 일면 및 상기 타면에 각각 형성된 상기 제 1 패턴부는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.The first
상기 제 1 패턴부는 식각(Etching) 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴부는 상기 제 1 집전체(110)를 건식 식각(Dry Etching) 또는 습식 식각(Wet Etching)하여 형성될 수 있다. The first pattern portion may be formed by an etching process. For example, the first pattern part may be formed by dry etching or wet etching the first
상기 제 1 패턴부는 다수 개의 제 1 돌출부(111) 및 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이에 형성되는 제 1 오목부(116)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 집전체(110) 상에는 다수 개의 제 1 돌출부(111)들 및 다수 개의 제 1 오목부(116)들이 형성될 수 있다.The first pattern portion may include a plurality of
상기 제 1 집전체(110)의 일면 상에 형성된 상기 제 1 돌출부(111)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 상기 제 1 돌출부(111)는 상부면 및 측면을 포함할 수 있다. 상기 상부면은 상기 제 1 집전체(110)의 장축과 평행하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면은 상기 상부면의 끝단으로부터 수직인 방향으로 경사지게 형성되며, 상기 측면의 하부 끝단은 상기 제 1 오목부(116)와 연결될 수 있다.The
상기 제 1 돌출부(111)들은 일정 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극들(100, 200) 및 분리막(300)이 롤(Roll) 형태로 권취되어 셀이 형성되는 경우, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d1)은 권취 시작영역에서 권취 종료영역까지 일정할 수 있다. 자세하게, 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d1)은 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 간격(d1)은 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 간격(d1)은 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 집전체(110) 상에 상기 제 1 전극합제층(120)이 균일하게 형성되어 권취될 수 있다.The
또한, 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d1)이 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d1)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 상에 상기 제 1 전극합제층(120)이 형성되지 않을 수 있다. 자세하게, 상기 간격(d1)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상술한 전극 형성용 조성물의 낮은 점도에 의해 상기 제 1 오목부(116) 상에 상기 전극 형성용 조성물이 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적은 감소될 수 있다. 즉, 상기 간격(d1)이 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 1 오목부(116) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.Also, when the interval d1 between the adjacent
또한, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층한 적층체를 롤(Roll) 형태로 권취하여 셀을 형성할 경우, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격은 일정할 수 있다. 자세하게, 상기 간격(d1)은 권취 시작영역에서 권취 종료영역까지 일정할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 집전체(110) 상에 상기 제 1 전극합제층(120)이 균일하게 형성되어 권취될 수 있다.In addition, when a cell is formed by winding a stack in which the
또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h1)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 높이(h1)는 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 높이(h1)는 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h1)가 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h1)가 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 상에 상기 제 1 전극합제층(120)이 형성되지 않을 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극합제층(120)을 형성하기 위한 전극 형성용 조성물은 점도가 낮기 때문에, 상기 전극 형성용 조성물이 상기 제 1 오목부(116)에 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적은 감소될 수 있다. 즉, 상기 높이(h1)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 1 오목부(116) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.In addition, the height h1 of the
상기 제 1 집전체(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 와플 구조로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 집전체(110)는 일정 간격(d1)으로 서로 이격되어 배치되는 다수 개의 제 1 돌출부(111)들 및 제 1 오목부(116)들을 포함하는 와플 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 집전체(110) 상에 배치되는 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 증가시킬 수 있다. The first
그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 집전체(110)는 스트라이프 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 돌출부(111)들 및 상기 제 1 오목부(116)들은 일방향으로 연장되는 스트라이프 구조로 형성될 수 있다.However, the embodiment is not limited thereto, and the first
도 7은 제 1 실시예에 따른 제 1 전극(100), 제 2 전극(200) 및 분리막(300)을 확대한 도면이다.7 is an enlarged view of the
도 7을 참조하면, 제 2 전극(200)은 제 2 집전체(210) 및 상기 제 2 집전체(210) 상에 배치되는 제 2 전극합제층(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
상기 제 2 집전체(210)는 도전성 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 집전체(210)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 스테인리스스틸(STS), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 나이오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 집전체(210)는 알루미늄을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 집전체(110)와 대응되는 물질을 포함할 수 있다.The second
상기 제 2 집전체(210)의 두께는 약 25㎛ 내지 약 45㎛ 일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 집전체(210)의 두께는 약 27㎛ 내지 약 43㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 집전체(210)의 두께는 약 30㎛ 내지 약 40㎛ 일 수 있다. 즉, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 집전체(110)와 대응되는 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 제 2 집전체(210)의 두께가 약 30㎛ 내지 약 40㎛인 경우, 상기 상기 제 2 집전체(210) 상에 배치되는 전극합제층의 양을 향상시킬 수 있어 전체적인 정전 용량을 향상시킬 수 있다.The thickness of the second
또한, 상기 제 2 집전체(210)는 적어도 어느 일 면상에 형성되는 제 2 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성되는 다수 개의 제 2 패턴부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 패턴부가 상기 일면 및 상기 타면에 형성될 경우, 상기 일면 및 상기 타면에 각각 형성된 상기 제 2 패턴부는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.In addition, the second
상기 제 2 패턴부는 식각(Etching) 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 패턴부는 상기 제 2 집전체(210)를 건식 식각(Dry Etching) 또는 습식 식각(Wet Etching)하여 형성될 수 있다. The second pattern part may be formed by an etching process. For example, the second pattern part may be formed by dry etching or wet etching the second
상기 제 2 패턴부는 다수 개의 제 2 돌출부(211) 및 서로 인접한 상기 제 2 돌출부(211)들 사이에 형성되는 제 2 오목부(216)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 2 집전체(210) 상에는 다수 개의 제 2 돌출부(211)들 및 다수 개의 제 2 돌출부(211)들이 형성될 수 있다.The second pattern part may include a plurality of
상기 제 2 집전체(210)의 일면 상에 형성된 상기 제 2 돌출부(211)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 상기 제 2 돌출부(211)는 상부면 및 측면을 포함할 수 있다. 상기 상부면은 상기 제 2 집전체(210)의 장축과 평행하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면은 상기 상부면의 끝단으로부터 수직인 방향으로 경사지게 형성되며, 상기 측면의 하부 끝단은 상기 제 2 오목부(216)와 연결될 수 있다. The
상기 제 2 돌출부(211)들은 일정 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극들(100, 200) 및 분리막(300)이 롤(Roll) 형태로 권취되어 셀이 형성되는 경우, 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격(d2)은 권취 시작영역에서 권취 종료영역까지 일정할 수 있다. 자세하게, 서로 인접한 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격(d2)은 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 간격(d2)은 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 간격(d2)은 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 집전체(210) 상에 상기 제 2 전극합제층(220)이 균일하게 형성되어 권취될 수 있다.The
또한, 서로 인접한 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격(d2)이 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 2 전극합제층(220)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격(d2)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 2 돌출부(211) 상에 상기 제 2 전극합제층(220)이 형성되지 않을 수 있다. 자세하게, 상기 간격(d2)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상술한 전극 형성용 조성물의 낮은 점도에 의해 상기 제 2 오목부(216) 상에 상기 전극 형성용 조성물이 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 전극합제층(220)의 비표면적은 감소될 수 있다. 즉, 상기 간격(d2)이 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 2 돌출부(211) 및 상기 제 2 오목부(216) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.Also, when the interval d2 between the adjacent
또한, 상기 제 2 돌출부(211)의 높이(h2)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 높이(h2)는 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 높이(h2)는 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 제 2 돌출부(211)의 높이(h2)가 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 2 전극합제층(220)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 2 돌출부(211)의 높이(h2)가 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 2 돌출부(211) 상에 상기 제 2 전극합제층(220)이 형성되지 않을 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극합제층(220)을 형성하기 위한 전극 형성용 조성물은 점도가 낮기 때문에, 상기 전극 형성용 조성물이 상기 제 2 오목부(216)에 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 전극합제층(220)의 비표면적은 감소될 수 있다. 즉, 상기 높이(h2)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 2 돌출부(211) 및 상기 제 2 오목부(216) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.In addition, the height h2 of the
상기 제 1 패턴부의 형상은 상기 제 2 패턴부의 형상과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 2 돌출부(211)의 높이는 대응될 수 있고, 각각의 패턴부에 형성된 돌출부들 사이의 간격은 대응될 수 있다. 또한, 상기 제 1 패턴부는 상기 제 2 패턴부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 돌출부(111)는 상기 제 2 돌출부(211)와 대응되는 위치에 배치될 수 있고, 상기 제 1 오목부(116)는 상기 제 2 오목부(216)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 2 돌출부(211)는 상기 분리막(300)을 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있고, 상기 제 2 오목부(216) 및 상기 제 2 오목부(216)는 상기 분리막(300)을 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있다.The shape of the first pattern part may correspond to the shape of the second pattern part. For example, the heights of the
즉, 상기 제 1 집전체(110)가 도 6에 도시된 바와 같이 와플 구조로 형성되는 경우, 상기 제 2 집전체(210)는 와플 구조로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 집전체(210)는 일정 간격(d2)으로 서로 이격되어 배치되는 다수 개의 제 2 돌출부(211)들 및 제 2 오목부(216)들을 포함하는 와플 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 1 오목부(112)가 일방향으로 연장되는 스트라이프 형태로 형성되는 경우, 상기 제 2 돌출부(211) 및 상기 제 2 오목부(222)도 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.That is, when the first
상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 제 1 집전체(110) 상에 형성될 수 있고, 상기 제 2 전극합제층(220)은 상기 제 2 집전체(210) 상에 형성될 수 있다. 상기 전극합제층들(120, 220)은 상술한 활물질(1)을 포함할 수 있다.The first
상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220) 각각의 두께는 약 90㎛ 내지 약 110㎛ 일 수 있다. 자세하게, 상기 전극합제층들(120, 220) 각각의 두께는 약 95㎛ 내지 약 105㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 전극합제층들(120, 220) 각각의 두께는 약 98㎛ 내지 약 102㎛일 수 있다.Each of the first
상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220) 중 적어도 하나의 전극합제층의 두께가 약 90㎛ 미만인 경우, 상기 전극합제층에 포함되는 상기 활물질(1)의 양이 감소되어 비표면적이 감소될 수 있고, 전체적인 정전 용량이 감소될 수 있다.When the thickness of at least one electrode mixture layer of the first
또한, 상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220) 중 적어도 하나의 전극합제층의 두께가 약 110㎛를 초과하는 경우, 상술한 패턴부에 의해 비표면적이 향상되는 효과가 미미하고, 전극의 전체적인 두께가 두꺼워지는 문제가 있다. 또한, 상기 전극합제층의 두께가 약 110㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층하여 롤(Roll) 형태로 권취 시, 상기 두께에 의해 전극이 파손될 수 있다.In addition, when the thickness of at least one electrode mixture layer of the first
상기 제 1 전극합제층(120)은 제 3 패턴부를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극합제층(120)은 일 면상에 형성되는 제 3 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 상에 형성되는 제 3 패턴부를 포함할 수 있다.The first
상기 제 3 패턴부는 다수 개의 제 3 돌출부(121) 및 서로 인접한 상기 제 3 돌출부(121)들 사이에 형성되는 제 3 오목부(126)를 포함할 수 있다. The third pattern part may include a plurality of
상기 제 3 패턴부는 상기 제 1 패턴부 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 패턴부는 상기 제 1 패턴부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 3 돌출부(121)는 상기 제 1 돌출부와 대응되는 위치에 배치될 수 있고, 상기 제 3 오목부(126)는 상기 제 1 오목부(116)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 상기 제 3 패턴부는 상기 제 1 패턴부에 의해 형성될 수 있다.The third pattern part may be disposed on the first pattern part. For example, the third pattern part may be disposed at a position corresponding to the first pattern part. In detail, the
또한, 상기 제 3 돌출부(121)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 분리막(300)의 일면과 직접 접촉할 수 있고, 상기 제 3 오목부(126)는 상기 분리막(300)과 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 3 돌출부(121)들은 상기 분리막(300)이 상기 제 3 오목부(126) 내에 배치되어 꺾이지 않도록 지지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 돌출부(121)에 의해 상기 분리막(300)이 상기 제 3 오목부(126) 내에서 'U'자 또는 'V'자 형태로 꺾인 형태로 배치되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
상기 제 2 전극합제층(220)은 제 4 패턴부를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 전극합제층(220)은 일 면상에 형성되는 제 4 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극합제층(220)은 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 상에 형성되는 제 4 패턴부를 포함할 수 있다.The second
상기 제 4 패턴부는 다수 개의 제 4 돌출부(221) 및 서로 인접한 상기 제 4 돌출부(221)들 사이에 형성되는 제 4 오목부를 포함할 수 있다.The fourth pattern part may include a plurality of
상기 제 4 패턴부는 상기 제 2 패턴부 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 패턴부는 상기 제 2 패턴부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 4 돌출부(221)는 상기 제 2 돌출부(211)와 대응되는 위치에 배치될 수 있고, 상기 제 4 오목부(226)는 상기 제 2 오목부(216)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 상기 제 4 패턴부는 상기 제 2 패턴부에 의해 형성될 수 있다.The fourth pattern part may be disposed on the second pattern part. For example, the fourth pattern part may be disposed at a position corresponding to the second pattern part. In detail, the
또한, 상기 제 4 돌출부(221)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 분리막(300)의 타면과 직접 접촉할 수 있고, 상기 제 4 오목부(226)는 상기 분리막(300)과 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 4 돌출부(221)들은 상기 분리막(300)이 상기 제 4 오목부(226) 내로 꺾이지 않도록 지지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 돌출부(221)에 의해 상기 분리막(300)이 상기 제 4 오목부(226) 내에서 'U'자 또는 'V'자 형태로 꺾인 형태로 배치되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
이때, 상기 제 3 패턴부와 상기 제 4 패턴부는 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 3 패턴부 및 상기 제 4 패턴부는 상기 분리막(300)을 경계로 서로 마주보며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 3 돌출부(121)는 상기 제 4 돌출부(221)와 대응되는 위치에 배치될 수 있고, 상기 제 3 오목부(126)는 상기 제 4 오목부(226)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. In this case, the third pattern part and the fourth pattern part may be disposed at positions corresponding to each other. That is, the third pattern portion and the fourth pattern portion may be disposed to face each other with the
즉, 상기 분리막(300)은 상기 제 3 패턴부 및 상기 제 4 패턴부에 의해 평평한 형태로 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 분리막(300)은 상기 제 3 돌출부(121) 및 상기 제 4 돌출부(221)에 의해 평평한 형태로 배치될 수 있다.That is, the
예를 들어, 상기 제 3 돌출부(121) 및 상기 제 4 오목부(226)가 서로 대응되는 위치에 배치되는 경우, 상기 제 3 오목부(126) 및 상기 제 4 돌출부(221)가 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220) 사이에서 'U'자 또는 'V”자 형태 즉, 꺾인 형태로 배치되어 물결 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 분리막(300)이 상기 제 3 돌출부(121)와 직접 접촉할 때 상기 분리막(300)은 상기 제 4 오목부(226)와 직접 접촉할 수 있고, 상기 분리막(300)이 상기 제 3 오목부(126)와 직접 접촉할 때 상기 분리막(300)은 상기 제 4 돌출부(221)와 직접 접촉할 수 있다. 즉, 상기 분리막(300)의 일부가 상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220)의 오목부에 배치되어 'U'자 또는 'V'자 형태로 꺾이며 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막 및 상기 제 2 전극(200)을 적층하여 권취할 경우, 상기 분리막(300)이 파손되어 신뢰성이 저하될 수 있고, 전체적인 정전 용량이 감소할 수 있다.For example, when the
즉, 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터(1000)는 패턴부를 포함하는 제 1 전극(100) 및 제 2 전극(200)을 포함할 수 있다. 자세하게, 식각(Etching) 공정으로 제 1 집전체(110) 및 제 2 집전체(210) 각각에 패턴부를 형성하여, 상기 제 1 집전체(110) 상에 배치되는 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 집전체(210) 상에 배치되는 제 2 전극합제층(220)에 패턴부를 형성할 수 있다.That is, the electric
이에 따라, 상기 집전체 상에 보다 미세한 패턴을 형성하여 상기 집전체 상에 배치되는 전극합제층의 비표면적을 극대화할 수 있어 전기이중층 캐패시터(1000)의 전체적인 정전 용량을 향상시킬 수 있다. Accordingly, by forming a finer pattern on the current collector, the specific surface area of the electrode mixture layer disposed on the current collector can be maximized, thereby improving the overall capacitance of the electric
또한, 상기 전극합제층 상에 비표면적 향상을 위한 패턴 형성 공정을 생략할 수 있어 공정효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the pattern forming process for improving the specific surface area on the electrode mixture layer can be omitted, process efficiency can be improved.
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부가 서로 대응되는 위치에 배치되기 때문에 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 얼라인 시 공정 효율이 향상될 수 있다.In addition, since the pattern portions respectively formed on the
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 배치되는 분리막(300)은 평평하게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극합제층(120)의 상기 제 3 패턴부 및 상기 제 2 전극합제층(220)의 상기 제 4 패턴부에 의해 평평함을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층한 적층체를 권취할 경우 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에서 신뢰성을 유지하며 권취될 수 있다.In addition, the
이하 도 8 내지 도 10을 참조하여 본원발명 제 1 집전체의 변형예를 설명한다.Hereinafter, a modified example of the first current collector of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10 .
상기 제 1 집전체의 변형예에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.In the description of the modified example of the first current collector, the description of the same and similar components as those of the first embodiment described above will be omitted, and the same reference numerals will be given to the same and similar components.
도 8은 제 2 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a first current collector according to a second embodiment.
도 8을 참조하면, 상기 제 1 집전체(110)는 적어도 어느 일 면상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 패턴부가 상기 일면 및 상기 타면에 형성될 경우, 상기 일면 및 상기 타면에 각각 형성된 상기 제 1 패턴부는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the first
상기 제 1 패턴부는 식각(Etching) 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴부는 상기 제 1 집전체(110)를 건식 식각(Dry Etching) 또는 습식 식각(Wet Etching)하여 형성될 수 있다.The first pattern portion may be formed by an etching process. For example, the first pattern part may be formed by dry etching or wet etching the first
상기 제 1 패턴부는 다수 개의 제 1 돌출부(111) 및 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이에 형성되는 제 1 오목부(116)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 집전체(110) 상에는 다수 개의 제 1 돌출부(111)들 및 다수 개의 제 1 오목부(116)들이 형성될 수 있다.The first pattern portion may include a plurality of
상기 제 1 집전체(110)의 일면 상에 형성된 상기 제 1 돌출부(111)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 상기 제 1 돌출부(111)는 상부면 및 측면을 포함할 수 있다. 상기 상부면은 상기 제 1 집전체(110)의 장축과 평행하도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 돌출부(111)의 측면은 상기 제 1 돌출부(111)의 상부면 끝단으로부터 상기 제 1 오목부를 향해 경사지게 형성되며, 상기 측면의 하부 끝단은 상기 제 1 오목부(116)와 연결될 수 있다.The
상기 제 1 돌출부(111)의 폭은 상기 제 1 집전체(110)의 상부 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 돌출부(111)의 폭은 상기 분리막(300) 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 또한, 상기 제 1 오목부(116)의 폭은 상기 제 1 집전체(110)의 상부 방향으로 갈수록 커질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 오목부(116)의 폭은 상기 분리막(300) 방향으로 갈수록 커질 수 있다. 즉, 상기 제 1 패턴부는 도 8에 도시된 바와 같이 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다.A width of the
상기 제 1 돌출부(111)들은 일정 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극들(100, 200) 및 분리막(300)이 롤(Roll) 형태로 권취되어 셀이 형성되는 경우, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d3)은 권취 시작영역에서 권취 종료영역까지 일정할 수 있다. 자세하게, 서로 인접하게 배치된 상기 제 1 돌출부(111)들의 측면 끝단들 사이의 거리(d3)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 간격(d3)은 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 간격(d3)은 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 간격(d3)이 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있고, 상기 간격(d3)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 오목부(116)의 비율이 높아져 상기 전극 형성용 조성물이 상기 제 1 오목부(116)에 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적은 감소될 수 있다.The
또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h3)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 높이(h3)는 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 높이(h3)는 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h3)가 약 1㎛ 미만인 경우, 상기 제 1 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h3)가 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 오목부(116)의 비율이 높아져 전극 형성용 조성물이 상기 제 1 오목부(116)에 집중적으로 배치될 수 있다.In addition, the height h3 of the
즉, 상기 거리(d3)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛이고, 상기 높이(h3)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 1 오목부(116) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.That is, when the distance d3 is about 5 μm to about 10 μm and the height h3 is about 5 μm to about 10 μm, the
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 집전체(110)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 패턴부와 대응되고, 제 2 돌출부(211) 및 제 2 오목부(216)를 포함하는 제 2 패턴부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 2 돌출부(211)의 높이는 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h3)와 대응될 수 있고, 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격은 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d3)과 대응될 수 있다. 즉, 상기 제 2 패턴부는 상기 제 1 패턴부와 대응되는 사다리꼴 모양을 가질 수 있고, 상기 제 1 패턴부와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Also, although not shown in the drawings, the second
이에 따라, 상기 제 1 집전체(110) 및 상기 제 2 집전체(210)에 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있어 상기 집전체들(110, 120) 상에 배치되는 전극합제층의 비표면적을 극대화할 수 있으며 전기이중층 캐패시터(1000)의 정전 용량을 향상시킬 수 있다.Accordingly, a finer pattern can be formed on the first
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부가 서로 대응되는 위치에 배치되기 때문에 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 얼라인 시 공정 효율이 향상될 수 있다.In addition, since the pattern portions respectively formed on the
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부들에 의해 상기 분리막(300)은 평평하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층한 적층체를 권취할 경우 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에서 신뢰성을 유지하며 권취될 수 있다.In addition, the
도 9는 제 3 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.9 is a view illustrating a first current collector according to a third embodiment.
도 9를 참조하면, 상기 제 1 집전체(110)는 적어도 어느 일 면상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 패턴부들이 상기 일면 및 상기 타면에 형성될 경우, 상기 일면 및 상기 타면에 각각 형성된 상기 제 1 패턴부는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the first
상기 제 1 패턴부는 식각(Etching) 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴부는 상기 제 1 집전체(110)를 건식 식각(Dry Etching) 또는 습식 식각(Wet Etching)하여 형성될 수 있다.The first pattern portion may be formed by an etching process. For example, the first pattern part may be formed by dry etching or wet etching the first
상기 제 1 패턴부는 다수 개의 제 1 돌출부(111) 및 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이에 형성되는 제 1 오목부(116)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 집전체(110) 상에는 다수 개의 제 1 돌출부(111)들 및 다수 개의 제 1 오목부(116)들이 형성될 수 있다.The first pattern portion may include a plurality of
상기 제 1 집전체(110)의 일면 상에 형성된 상기 제 1 돌출부(111)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 상기 제 1 오목부(116)에 대하여 경사지는 측면을 포함할 수 있다. 상기 측면의 하부 끝단은 상기 제 1 오목부(116)와 연결될 수 있다.The
상기 제 1 돌출부(111)의 폭은 상기 제 1 집전체(110)의 상부 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 돌출부(111)의 폭은 상기 분리막(300) 방향으로 갈수록 작아질 수 있다. 또한, 상기 제 1 오목부(116)의 폭은 상기 제 1 집전체(110)의 상부 방향으로 갈수록 커질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 오목부(116)의 폭은 상기 분리막(300) 방향으로 갈수록 커질 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제 1 돌출부(111)는 삼각형 모양으로 형성될 수 있고, 상기 제 1 오목부(116)는 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다.A width of the
상기 제 1 돌출부(111)들은 일정 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극들(100, 200) 및 분리막(300)이 롤(Roll) 형태로 권취되어 셀이 형성되는 경우, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d4)은 권취 시작영역에서 권취 종료영역까지 일정할 수 있다. 자세하게, 서로 인접하게 배치된 상기 제 1 돌출부(111)들의 측면 끝단들 사이의 거리(d4)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 간격(d4)은 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 간격(d4)은 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 간격(d3)이 약 1㎛ 미만인 경우, 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있고, 상기 간격(d4)이 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 오목부(116)의 비율이 높아져 상기 전극 형성용 조성물이 상기 제 1 오목부(116)에 집중적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적은 감소될 수 있다.The
또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h4)는 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 높이(h4)는 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 높이(h3)는 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h4)가 약 1㎛ 미만인 경우, 상기 제 1 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적이 향상되는 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h4)가 약 15㎛를 초과하는 경우, 상기 제 1 오목부(116)의 비율이 높아져 전극 형성용 조성물이 상기 제 1 오목부(116)에 집중적으로 배치될 수 있다.Also, the height h4 of the
즉, 상기 거리(d4)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛이고, 상기 높이(h4)가 약 5㎛ 내지 약 10㎛인 경우, 상기 제 1 돌출부(111) 및 상기 제 1 오목부(116) 상에 전극 형성용 조성물을 균일하게 분포시킬 수 있어 상기 제 1 전극합제층(120)의 비표면적을 향상시킬 수 있다.That is, when the distance d4 is about 5 μm to about 10 μm and the height h4 is about 5 μm to about 10 μm, the
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 집전체(110)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 집전체(210)는 상기 제 1 패턴부와 대응되고, 제 2 돌출부(221) 및 제 2 오목부(216)를 포함하는 제 2 패턴부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 2 돌출부(211)의 높이는 상기 제 1 돌출부(111)의 높이(h4)와 대응될 수 있고, 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격은 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d4)와 대응될 수 있다. 즉, 상기 제 2 돌출부(211)는 상기 제 1 돌출부(111)와 대응되는 삼각형 피라미드 모양으로 형성될 수 있고, 상기 제 2 오목부(216)는 상기 제 1 오목부(116)와 대응되는 사다리꼴 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 패턴부는 상기 제 1 패턴부와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Also, although not shown in the drawings, the second
이에 따라, 상기 제 1 집전체(110) 및 상기 제 2 집전체(210)에 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있어 상기 집전체들(110, 120) 상에 배치되는 전극합제층의 비표면적을 극대화할 수 있으며 전기이중층 캐패시터(1000)의 정전 용량을 향상시킬 수 있다.Accordingly, a finer pattern can be formed on the first
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부가 서로 대응되는 위치에 배치되기 때문에 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 얼라인 시 공정 효율이 향상될 수 있다.In addition, since the pattern portions respectively formed on the
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부들에 의해 상기 분리막(300)은 평평하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층한 적층체를 권취할 경우 상기 분리막(300)은 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에서 신뢰성을 유지하며 권취될 수 있다.In addition, the
도 10은 제 4 실시예에 따른 제 1 집전체를 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a first current collector according to a fourth embodiment.
도 10을 참조하면, 상기 제 1 집전체(110)는 적어도 어느 일 면상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 집전체(110)는 상기 분리막(300)과 마주하는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 상에 형성되는 제 1 패턴부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 패턴부가 상기 일면 및 상기 타면에 형성될 경우, 상기 일면 및 상기 타면에 각각 형성된 상기 제 1 패턴부는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , the first
상기 제 1 패턴부는 다수 개의 제 1 돌출부(111) 및 서로 인접한 상기 제 1 돌출부(111)들 사이에 형성되는 제 1 오목부(116)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 집전체(110) 상에는 다수 개의 제 1 돌출부(111)들 및 다수 개의 제 1 오목부(116)들이 형성될 수 있다.The first pattern portion may include a plurality of
상기 제 1 집전체(110)의 일면 상에 형성된 상기 제 1 돌출부(111)는 상기 분리막(300)을 향해 돌출된 형상을 가지며, 상기 제 1 돌출부(111)는 상부면 및 측면을 포함할 수 있다. 상기 상부면은 상기 제 1 집전체(110)의 장축과 평행하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 측면은 상기 상부면의 끝단으로부터 수직인 방향으로 경사지게 형성되며, 상기 측면의 하부 끝단은 상기 제 1 오목부(116)와 연결될 수 있다.The
상기 제 1 돌출부(111)들은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격(d1)은 약 1㎛ 내지 약 15㎛ 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 간격(d1)은 약 3㎛ 내지 약 13㎛ 일 수 있다. 바람직하게, 상기 간격(d1)은 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다.The
이때, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격은 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 적층한 적층체가 롤(Roll) 형태로 권취되는 경우, 상기 제 1 돌출부(111)들 사이의 간격은 권취 시작영역에서 권취 종료영역으로 갈수록 점점 감소할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격 역시 점점 감소할 수 있고, 변화되는 간격 값은 상기 제 1 돌출부(211)와 대응될 수 있다.In this case, the distance between the
자세하게, 상기 권취 시작영역에서의 상기 권취 종료영역으로 갈수록 상기 적층체의 곡률 반경 값은 증가하게 된다. 즉, 상기 권취 시작영역에서의 곡률 반경 값은 작기 때문에, 상기 제 1 전극합제층(120)에 형성된 인접한 상기 제 3 돌출부(121)들의 측면은 서로 접촉할 수 있고, 상기 제 2 전극합제층(220)에 형성된 인접한 상기 제 4 돌출부(221)들의 측면은 서로 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 배치되는 상기 분리막(300)은 오목부 내에서 'U'자 또는 'V'자 형태로 꺽인 형태로 배치될 수 있다.이 경우, 상기 분리막(300)이 꺾이게 되어 신뢰성이 낮아질 수 있고, 상기 분리막(300)이 파손되어 그 기능을 수행하지 못할 수 있다.In detail, the radius of curvature of the laminate increases from the winding start area to the winding end area. That is, since the value of the radius of curvature in the winding start region is small, the side surfaces of the adjacent
그러나, 실시예는 상기 제 1 돌출부(111)들 및 상기 제 2 돌출부(211)들 사이의 간격은 권취 종료영역으로 갈수록 점점 감소하기 때문에 상기 분리막(300)의 신뢰성을 유지할 수 있다.However, in the embodiment, since the distance between the
또한, 상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부에 의해 상기 집전체들(110, 120) 상에 배치되는 전극합제층의 비표면적을 극대화 할 수 있고, 이에 따라 정전 용량을 향상시킬 수 있다.In addition, the specific surface area of the electrode mixture layer disposed on the
도 11은 실시예들에 따른 전기이중층 캐패시터의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 12는 실시예들에 따른 전기이중층 캐패시터의 제조 방법 중 열처리 및 활성화 처리에 의해 활물질이 형성되는 과정을 도시한 도면이다.11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electric double layer capacitor according to embodiments, and FIG. 12 is a view showing a process in which an active material is formed by heat treatment and activation treatment in a method of manufacturing an electric double layer capacitor according to the embodiments am.
도 11 및 도 12를 참조하면, 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터(1000)의 제조 방법은 탄소 재료를 준비하는 단계, 열처리 단계, 활성화 처리 단계, 전극 형성 단계 및 셀 형성 단계를 포함할 수 있다.11 and 12 , the method of manufacturing the electric
상기 탄소 재료를 준비하는 단계는 활물질(1)을 형성하기 위한 탄소 재료를 준비하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 재료는 석유계 피치(pitch), 석탄계 피치(pitch), 생 코크스(그린 코크스), 칼시네이션(calcination) 코크스 및 코크스 더스트 등일 수 있다.The step of preparing the carbon material may be a step of preparing the carbon material for forming the
이어서 상기 활물질(1)을 형성하기 위해 상기 탄소 재료를 열처리하는 단계가 진행될 수 있다. 상기 열처리 단계는 상기 활물질(1)에 결정질(20) 및 비정질(10)을 형성하는 단계일 수 있다. Subsequently, a step of heat-treating the carbon material to form the
상기 열처리 단계는 불활성 기체 분위기에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 단계는 헬륨, 아르곤 및 질소 분위기 등에서 수행될 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 열처리 시 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 분위기에서 진행될 수 있다.The heat treatment step may be performed in an inert gas atmosphere. For example, the heat treatment step may be performed in helium, argon and nitrogen atmosphere. However, the embodiment is not limited thereto, and may be conducted in an atmosphere capable of satisfying the properties required during the heat treatment.
상기 열처리 단계는 약 650 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도가 약 650 ℃ 미만인 경우, 상기 활물질(1)에 상기 결정질(20)이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 열처리 온도가 약 900 ℃를 초과하는 경우, 상기 활물질(1)에 형성되는 결정질(20)의 비율이 지나치게 많을 수 있다. The heat treatment step may be performed at a temperature of about 650 °C to about 900 °C. When the heat treatment temperature is less than about 650° C., the crystalline 20 may not be formed in the
즉, 열처리 온도에 따라 상기 활물질(1)의 단위 중량(g)에 대한 상기 결정질(20)의 비율이 달라지며, 상기 결정질(20)의 비율이 상기 활물질(1)의 비표면적에 영향을 주어 정전 용량 값을 변화시킬 수 있다.That is, the ratio of the crystalline 20 to the unit weight (g) of the
자세하게, 상기 열처리 온도가 낮을수록 상기 결정질(20)의 비율은 감소하고, 상기 비정질(10)의 비율은 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 활물질(1)의 비표면적은 증가되어 정전 용량은 향상될 수 있다. 또한, 상기 열처리 온도가 높을수록 상기 결정질(20)의 비율은 증가하고, 상기 비정질(10)의 비율은 감소할 수 있다. 이에 따라 상기 활물질(1)의 전기 전도도는 향상될 수 있으나, 정전 용량은 감소될 수 있다.In detail, as the heat treatment temperature decreases, the proportion of the crystalline 20 may decrease and the proportion of the amorphous 10 may increase. Accordingly, the specific surface area of the
즉, 실시예에 따른 열처리 단계는 상기 탄소 재료를 약 650 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도로 열처리하여 상기 활물질(1) 내의 상기 결정질(20) 및 상기 비정질(10)의 비율을 최적화할 수 있다. 이어서, 상기 활물질(1)을 활성화 처리하는 단계가 진행될 수 있다. 상기 활성화 처리 단계는 상기 활물질의 기공(11)의 크기 및 비율을 조절하는 단계일 수 있다. 자세하게, 상기 활성화 처리 단계에서 상기 비정질(10)은 깨져 상기 비정질(10)에는 기공(11)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 활성화 처리 단계는 상기 결정질(20)의 격자 간격을 조절할 수 있다. 자세하게, 상기 활성화 처리 단계는 상기 결정질(20)의 (002)면(plane) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 활물질(1)의 비표면적은 증가될 수 있다.That is, in the heat treatment step according to the embodiment, the ratio of the crystalline 20 and the amorphous 10 in the
상기 활성화 처리 단계는 알칼리를 포함하는 활성화제를 이용하여 상기 활물질(1)을 활성화하는 단계일 수 있다. 즉, 상기 활성화 처리 단계는 알칼리 활성화 처리 단계일 수 있다. 상기 알칼리는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K) 금속 등일 수 있다. 이때, 상기 활물질(1) 및 상기 활성화제는 약 1:0.8 내지 약 1:5.5의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 활물질(1) 및 상기 활성화제의 중량비가 약 1:0.8 미만인 경우, 상기 활물질(1)을 충분히 활성화할 수 없다. 이에 따라, 활물질(1) 내에 상기 결정질(20)이 존재하더라도 상기 전해질 이온(30)이 이동할 수 있는 격자 간격이 확보되지 않을 수 있다. 또한, 상기 활물질(1) 및 상기 활성화제의 중량비가 약 1:5.5를 초과하는 경우, 상기 결정질(20)의 격자 간격이 지나치게 커질 수 있다. 즉, 반데르발스 결합에 의해 결합된 탄소 원자들 사이의 거리가 증가되어 반데르발스 결합이 끊어질 수 있다. 이에 따라 상기 결정질(20)은 결정성을 상실할 수 있다. 또한, 상기 활물질(1) 및 상기 활성화제의 중량비가 약 1:0.8 내지 약 1:5.5를 벗어나는 경우, 약 1 nm 이하의 크기를 가지고, 상기 비정질(10) 전체 부피의 약 60% 내지 약 85%를 차지하는 기공(11)을 구현하기 어려울 수 있다. 즉, 상기 기공(11)의 크기 및/또는 비율을 조절하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 활물질(1)의 전체적인 전기적 특성이 저하될 수 있다. The activation treatment step may be a step of activating the
상기 활성화 처리 단계는 불활성 기체 분위기에서 진행될 수 있다. 상기 불활성 기체는 헬륨, 아르곤 및 질소 등일 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 활성화 처리는 요구되는 특성을 충족시킬 수 있는 분위기에서 진행될 수 있다.The activation treatment step may be performed in an inert gas atmosphere. The inert gas may be helium, argon, nitrogen, or the like. However, the embodiment is not limited thereto, and the activation treatment may be performed in an atmosphere capable of satisfying required characteristics.
상기 활성화 처리 단계는 약 700℃ 내지 약 1000℃의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 활성화 처리 온도가 약 700℃ 미만이거나, 약 1000℃를 초과하는 경우, 상기 활물질(1)의 결정질(20)의 격자 간격이 약 0.37 nm 미만이거나 약 0.40 nm를 초과할 수 있다. 이에 따라, 상기 전해질 이온(30)이 이동할 수 있는 경로가 형성되지 않아 전기이중층 캐패시터(1000)의 전기 전도도 및 정전 용량은 감소될 수 있다.The activation treatment step may be performed at a temperature of about 700 °C to about 1000 °C. When the activation treatment temperature is less than about 700 °C or greater than about 1000 °C, the lattice spacing of the crystalline 20 of the
또한, 약 700℃ 내지 약 1000℃의 온도에서 상기 활성화 처리 단계가 진행됨에 따라 상기 기공(11)은 약 1 nm 이하의 크기를 가질 수 있고, 상기 기공(11)은 상기 비정질(10) 전체 부피의 약 60% 내지 약 85%일 수 있다. 그러나, 상기 활성화 처리 온도가 상술한 범위를 벗어나는 경우, 상기 기공(11)의 크기 및/또는 비율을 조절하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 상기 전기이중층 캐패시터(1000)의 전기적 특성이 저하될 수 있다. In addition, as the activation treatment step proceeds at a temperature of about 700° C. to about 1000° C., the
이어서, 중화 단계, 세정 단계 및 전조 단계가 더 수행될 수 있다.Subsequently, a neutralization step, a cleaning step and a precursor step may be further performed.
상기 중화 단계는 상기 활성화 처리 단계 이후에 진행될 수 있다. 상기 중화 단계는 상기 활성화 처리 단계에 사용된 상기 알칼리를 포함하는 물질을 제거하기 위해 중화하는 단계일 수 있다. 상기 중화 단계는 염산, 질산 등이 사용될 수 있다.The neutralization step may be performed after the activation treatment step. The neutralization step may be a step of neutralizing to remove the alkali-containing material used in the activation treatment step. In the neutralization step, hydrochloric acid, nitric acid, etc. may be used.
상기 세정 단계는 상기 중화 단계 이후에 진행될 수 있다. 상기 세정 단계는 상기 활물질(1)을 세정하는 단계일 수 있다. 상기 세정 단계는 증류수를 이용할 수 있다.The washing step may be performed after the neutralization step. The cleaning step may be a step of cleaning the
상기 세정 단계 이후에는 상기 건조 단계가 진행될 수 있다. 상기 건조 단계에 의해 상기 활물질(1)은 건조될 수 있다. After the washing step, the drying step may be performed. The
이어서 전극 형성 단계가 진행될 수 있다. 상기 전극 형성 단계는 상술한 전기이중층 캐패시터(1000)의 제 1 전극(100) 및 제 2 전극(200)을 형성하는 단계일 수 있다. Subsequently, the electrode forming step may be performed. The electrode forming step may be a step of forming the
상기 전극 형성 단계에서 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에는 패턴부가 형성될 수 있다. 자세하게, 제 1 집전체(110) 및 상기 제 2 집전체(210) 상에는 식각(Etching) 공정에 의해 각각 패턴부가 형성될 수 있다. 상기 식각 공정은 건식 식각(Dry Etching) 또는 습식 식각(Wet Etching)일 수 있다.In the electrode forming step, a pattern portion may be formed on the
이에 따라, 상기 제 1 집전체(110)에는 제 1 돌출부(111)들 및 제 1 오목부(116)들을 포함하는 제 1 패턴부가 형성될 수 있고, 상기 제 2 집전체(210)에는 다수 개의 제 2 돌출부(211)들 및 제 2 오목부(216)들을 포함하는 제 2 패턴부가 형성될 수 있다.Accordingly, a first pattern portion including
상기 전극 형성 단계에서 상기 활물질(1)은 바인더 및 도전재 등과 혼합되어 제 1 전극합제층(120) 또는 제 2 전극합제층(220)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극합제층은 상기 집전체 상에 코팅되어 형성될 수 있다.In the electrode forming step, the
이때, 상기 제 1 전극합제층(120)에는 상기 제 1 패턴부 상에 배치되는 제 3 패턴부가 형성될 수 있고, 상기 제 2 전극합제층(220)에는 상기 제 2 패턴부 상에 배치되는 제 4 패턴부가 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극합제층(120)은 상기 제 1 돌출부(111)와 대응되는 위치 상에 형성되는 제 3 돌출부(121) 및 상기 제 1 오목부(116)와 대응되는 위치 상에 형성되는 제 3 오목부(126)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극합제층(220)은 상기 제 2 돌출부(211)와 대응되는 위치 상에 형성되는 제 4 돌출부(221) 및 상기 제 4 오목부(226)와 대응되는 위치 상에 형성되는 제 4 오목부(226)를 포함할 수 있다. 상기 제 3 패턴부는 제 1 패턴부에 의해 형성될 수 있고, 상기 제 4 패턴부는 상기 제 2 패턴부에 의해 형성될 수 있따.In this case, a third pattern portion disposed on the first pattern portion may be formed on the first
즉, 상기 제 1 전극합제층(120)은 금속을 포함하는 제 1 집전체(110) 상에 배치되어 양극 또는 음극의 역할을 수행할 수 있고, 상기 제 2 전극합제층(220)은 금속을 포함하는 제 2 집전체(210) 상에 배치되어 음극 또는 양극의 역할을 수행할 수 있다.That is, the first
또한, 상기 전극합제층들(120, 220)은 전극의 밀도 상승을 위해 일정 압력으로 가압되어 각각의 상기 집전체들(110, 210) 상에 접착될 수 있고, 가열 및 건조 등의 추가 단계를 통해 상기 전극합제층과 상기 집전체가 박리되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the electrode mixture layers 120 and 220 may be adhered to each of the
이어서 셀 형성 단계가 진행될 수 있다. 상기 셀 형성 단계는 상기 제 1 전극(100), 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)을 전해액에 함침시키는 단계일 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 전해질 염이 해리된 전해액을 제공하여 슈퍼 캐패시터의 셀을 형성하는 단계일 수 있다.A cell formation step may then proceed. The cell forming step may be a step of impregnating the
이때, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)은 순차적으로 적층되어 권취될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)은 롤(Roll) 형태로 제작된 이후에 상기 롤 주위에 배치되는 접착 부재를 통해 형태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100), 상기 분리막(300) 및 상기 제 2 전극(200)은 롤(Roll) 형태로 상기 커버 케이스(500) 내에 수용될 수 있다.In this case, the
그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극 사이에 상기 분리막(300)이 배치된 상태에서 적층된 스택(Stack) 형태일 수 있다. However, the embodiment is not limited thereto, and may be in the form of a stack in which the
이어서, 리드선이 형성될 수 있다. 상기 리드선은 제 1 리드선(600) 및 제 2 리드선(700)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 리드선(600)은 상기 제 1 전극(100)에 연결될 수 있고, 상기 제 2 리드선(700)은 상기 제 2 전극(200)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 제 1 리드선(600) 및 상기 제 2 리드선(700)은 상기 커버 케이스(500)의 내부에서 외부로 연장되며 형성될 수 있다.A lead wire may then be formed. The lead wire may include a
이하 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 작용 및 효과를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be described in more detail through Examples and Comparative Examples.
실시예Example 1 One
NCC(Naphta Cracking Center) 공정에서 나오는 잔사 오일을 열처리하여 탄소 재료를 준비하였다. 상기 탄소 재료를 아르곤(Ar) 분위기 하에서 750℃의 온도로 6시간동안 60 Φ * 120 cm의 핫스팟에서 열처리하였다. 이어서 상기 탄소 재료를 KOH 활성화제와 1:3의 함량비로 혼합하여 아르곤(Ar) 분위기 하에서 700℃의 온도로 2시간동안 활성화 처리하여 활물질을 제조하였다.A carbon material was prepared by heat-treating the residual oil from the Naphta Cracking Center (NCC) process. The carbon material was heat-treated in an argon (Ar) atmosphere at a temperature of 750° C. for 6 hours at a hot spot of 60 Φ * 120 cm. Then, the carbon material was mixed with a KOH activator at a content ratio of 1:3, and activated at a temperature of 700° C. under an argon (Ar) atmosphere for 2 hours to prepare an active material.
이어서, 알루미늄을 포함하는 양극 집전체 및 음극 집전체를 식각(Etching)하여 상기 집전체들 상에 각각 돌출부들 및 오목부들을 포함하는 패턴을 형성하였다. 이때, 식각 두께는 5㎛이고 식각 폭은 5㎛로 진행하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 5㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격은 5㎛가 되도록 식각을 진행하였다.Then, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector including aluminum were etched to form a pattern including protrusions and concave portions, respectively, on the current collectors. In this case, the etching thickness was 5 μm and the etching width was 5 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 5 μm and the interval between the protrusions was 5 μm.
이어서, 상기 활물질 및 도전재의 혼합물 95 중량% 및 바인더 5 중량%를 혼합하여 전극 재료를 제조한 후, 상기 양극 집전체 및 음극 집전체 상에 각각 상기 전극 재료를 코팅하여 전극합제층을 형성하였고 시트 상태로 만든 후 건조하여 전극을 제조하였다.Then, an electrode material was prepared by mixing 95% by weight of the mixture of the active material and the conductive material and 5% by weight of the binder, and then, the electrode material was coated on the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to form an electrode mixture layer, and a sheet After making the state, it was dried to prepare an electrode.
제조한 양극 및 음극 사이에 분리막을 배치하고, 상기 양극, 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 권취하여 원형 커버 케이스 내에 삽입하고, 상기 양극, 상기 음극 및 상기 분리막이 함침되도록 전해액을 주입하여 전기이중층 캐패시터를 제조하였다.A separator is disposed between the prepared positive electrode and the negative electrode, the laminate in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are stacked is wound and inserted into a circular cover case, and an electrolyte is injected to impregnate the positive electrode, the negative electrode, and the separator to make an electric double layer A capacitor was manufactured.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 2 2
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 3㎛이고 식각 폭은 3㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 3㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 3㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etched thickness was 3 μm and the etched width was 3 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 3 μm and the interval between the protrusions was 3 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 3 3
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 1㎛이고 식각 폭은 5㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 1㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 5㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etching thickness was 1 μm and the etching width was 5 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 1 μm and the interval between the protrusions was 5 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 4 4
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 1㎛이고 식각 폭은 3㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 1㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 3㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etching thickness was 1 μm and the etching width was 3 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 1 μm and the interval between the protrusions was 3 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 5 5
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 5㎛이고 식각 폭은 1㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 5㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 1㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etched thickness was 5 μm and the etched width was 1 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 5 μm and the interval between the protrusions was 1 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 6 6
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 3㎛이고 식각 폭은 1㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 3㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 1㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etched thickness was 3 μm and the etched width was 1 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 3 μm and the interval between the protrusions was 1 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
실시예Example 7 7
양극 집전체 및 음극 집전체 식각 시, 식각 두께는 1㎛이고 식각 폭은 1㎛가 되도록 식각하였다. 즉, 상기 돌출부의 높이가 1㎛, 상기 돌출부들 사이의 간격이 1㎛가 되도록 식각을 진행하였다.When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were etched, the etched thickness was 1 μm and the etched width was 1 μm. That is, the etching was performed so that the height of the protrusions was 1 μm and the interval between the protrusions was 1 μm.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
비교예comparative example
양극 집전체 및 음극 집전체를 식각하지 않고, 상기 양극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 활물질 및 도전재의 혼합물 95 중량% 및 바인더 5 중량%를 혼합한 전극 재료를 코팅하여 전극합제층을 형성하였다. 이어서 시트 상태로 만든 후 건조하였으며 표면을 상기 전극합제층 표면을 패터닝하여 전극을 제조하였다.An electrode mixture layer was formed by coating an electrode material in which 95 wt% of a mixture of an active material and a conductive material and 5 wt% of a binder was mixed on the positive and negative current collectors without etching the positive and negative current collectors. . Then, it was made into a sheet state and dried, and the surface of the electrode mixture layer was patterned to prepare an electrode.
이어서 Hi-EDLC 16CH 기기(Human Instrument社 제조)를 이용하여 전기이중층 캐패시터의 정전용량을 측정하였다.Then, the capacitance of the electric double layer capacitor was measured using a Hi-EDLC 16CH instrument (manufactured by Human Instrument).
표 1을 참조하면, 실시예들에 따른 전이기중층 캐패시터(1000)의 정전용량 값은 비교예에 따른 전기이중층 캐패시터의 정전용량 값보다 큰 것을 알 수 있다. 또한, 상기 돌출부의 높이가 5㎛이고, 상기 돌출부들 사이의 간격이 5㎛인 실시예 1의 경우 비교예 1에 비해 정전용량이 크게 향상된 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the capacitance value of the transition
즉, 실시예에 따른 전기이중층 캐패시터(1000)는 제 1 집전체(110) 및 제 2 집전체(210)에 각각 형성된 패턴부에 의해 상기 제 1 전극합제층(120) 및 상기 제 2 전극합제층(220)에도 각각 돌출부 및 오목부를 포함하는 패턴부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 집전체들(110, 210) 상에 배치되는 전극합제층의 비표면적을 극대화할 수 있어 전기이중층 캐패시터의 전체적인 정전 용량을 향상시킬 수 있다.That is, in the electric
또한, 비표면적 향상을 위해 상기 전극합제층 상에 패턴을 형성할 경우, 상기 전극합제층이 손상될 수 있으나, 실시예는 상기 집전체들(110, 210) 상에 각각 형성된 상기 패턴부에 의해 상기 전극합제층들(120, 220) 상에 패턴부가 형성되어 상기 전극합제층들(120, 220)의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when a pattern is formed on the electrode mixture layer to improve specific surface area, the electrode mixture layer may be damaged. A pattern portion is formed on the electrode mixture layers 120 and 220 to improve reliability of the electrode mixture layers 120 and 220 and improve process efficiency.
또한, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)에 각각 형성된 패턴부가 서로 대응되는 위치에 배치되기 때문에 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200)을 쉽게 얼라인 할 수 있으며, 상기 돌출부들에 의해 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이에 배치되는 분리막(300)은 평평함을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 전극(100) 및 상기 제 2 전극(200) 사이의 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 상기 분리막(300)의 신뢰성은 향상될 수 있다.In addition, since the pattern portions respectively formed on the
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, etc. described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
Claims (10)
상기 제 1 전극과 이격되어 배치되는 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고,
상기 제 1 전극은,
제 1 패턴부를 포함하는 제 1 집전체; 및
상기 제 1 집전체 상에 배치되는 제 1 전극합제층을 포함하고,
상기 제 2 전극은,
제 2 패턴부를 포함하는 제 2 집전체; 및
상기 제 2 집전체 상에 배치되는 제 2 전극합제층을 포함하고,
상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부는 서로 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제 1 패턴부는, 다수 개의 제 1 돌출부 및 서로 인접한 상기 제 1 돌출부들 사이에 형성되는 제 1 오목부를 포함하고,
상기 제 2 패턴부는, 다수 개의 제 2 돌출부 및 서로 인접한 상기 제 2 돌출부들 사이에 형성되는 제 2 오목부를 포함하고,
상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 서로 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제 1 오목부 및 상기 제 2 오목부는 서로 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제 1 전극합제층은 상기 제 1 패턴부 상에 배치되는 제 3 패턴부를 포함하고,
상기 제 2 전극합제층은 상기 제 2 패턴부 상에 배치되는 제 4 패턴부를 포함하고,
상기 제 3 패턴부 및 상기 제 4 패턴부는 서로 대응되는 위치에 배치되는 전기이중층 캐패시터.a first electrode;
a second electrode spaced apart from the first electrode; and
a separator disposed between the first electrode and the second electrode;
The first electrode is
a first current collector including a first pattern portion; and
A first electrode mixture layer disposed on the first current collector,
The second electrode is
a second current collector including a second pattern part; and
a second electrode mixture layer disposed on the second current collector;
The first pattern portion and the second pattern portion are disposed at positions corresponding to each other,
The first pattern portion includes a plurality of first protrusions and a first concave portion formed between the first protrusions adjacent to each other,
The second pattern portion includes a plurality of second protrusions and a second concave portion formed between the second protrusions adjacent to each other,
The first protrusion and the second protrusion are disposed at positions corresponding to each other,
The first concave portion and the second concave portion are disposed at positions corresponding to each other,
The first electrode mixture layer includes a third pattern portion disposed on the first pattern portion,
The second electrode mixture layer includes a fourth pattern portion disposed on the second pattern portion,
The third pattern portion and the fourth pattern portion are disposed at positions corresponding to each other.
상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부 중 적어도 하나의 패턴부는, 서로 인접한 상기 돌출부들 사이의 간격이 1㎛ 내지 15㎛인 전기이중층 캐패시터.The method of claim 1,
In at least one of the first pattern part and the second pattern part, an interval between the protrusions adjacent to each other is 1 μm to 15 μm.
상기 제 1 패턴부 및 상기 제 2 패턴부 중 적어도 하나의 패턴부는, 상기 돌출부의 높이가 1㎛ 내지 15㎛인 전기이중층 캐패시터.The method of claim 1,
At least one of the first pattern part and the second pattern part has a height of the protrusion of 1 μm to 15 μm.
상기 제 1 집전체 및 상기 제 2 집전체 중 적어도 하나의 집전체의 전체 두께는 25㎛ 내지 45㎛인 전기이중층 캐패시터.The method of claim 1,
The total thickness of at least one of the first current collector and the second current collector is 25 μm to 45 μm.
상기 제 3 패턴부는, 제 3 돌출부 및 서로 인접한 상기 제 3 돌출부들 사이에 형성되는 제 3 오목부를 포함하고,
상기 제 4 패턴부는, 제 4 돌출부 및 서로 인접한 상기 제 4 돌출부들 사이에 형성되는 제 4 오목부를 포함하고,
상기 제 3 돌출부는 상기 제 1 돌출부와 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제 4 돌출부는 상기 제 2 돌출부와 대응되는 위치에 배치되는 전기이중층 캐패시터.The method of claim 1,
The third pattern portion includes a third protrusion and a third concave portion formed between the third protrusions adjacent to each other,
The fourth pattern portion includes a fourth protrusion and a fourth concave portion formed between the fourth protrusions adjacent to each other,
The third protrusion is disposed at a position corresponding to the first protrusion,
The fourth protrusion is disposed at a position corresponding to the second protrusion.
상기 분리막은, 상기 제 3 오목부 및 상기 제 4 오목부와 이격되어 배치되는 전기이중층 캐패시터.8. The method of claim 7,
The separator may be disposed to be spaced apart from the third concave portion and the fourth concave portion.
상기 제 1 전극, 상기 분리막 및 상기 제 2 전극을 수용하는 커버 케이스를 더 포함하고,
상기 제 1 전극, 상기 분리막 및 상기 제 2 전극은 롤(Roll) 형태로 권취되어 상기 커버 케이스 내부에 수용되는 전기이중층 캐패시터.The method of claim 1,
Further comprising a cover case accommodating the first electrode, the separator, and the second electrode,
The first electrode, the separator, and the second electrode are wound in a roll shape and accommodated in the cover case.
상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴 중 적어도 하나의 패턴의 패턴 사이의 간격은, 권취 시작영역에서 권취 종료영역으로 갈수록 좁아지는 전기이중층 캐패시터.10. The method of claim 9,
The distance between the patterns of at least one of the first pattern and the second pattern becomes narrower from the winding start area to the winding end area.
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