KR19990082289A - 고전력용량 어큐뮬레이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해물과 함께 양극 및 음극은 필름 또는 시트안에 둘러싸여지며, 상기 필름 또는 시트는 열압축 방법에 의하여 용접된 특정 지점에서 경계선을 따라 함께 용접되는 전극과 전해물에 대해서는 불활성이며, 상기 용접 지점을 통하여 배치되는 특정한 접점 콘센트로 이루어진 어큐뮬레이터에 관한 것이다. 본 발명의 어큐뮬레이터의 요소들, 즉, 양극 및 음극, 필름 및 막 전해물, 격리판은 경계선을 따라 프레임속에 넣어지며, 열가소성 또는 다른 적합한 물질로 이루어진 필름 또는 시트가 전해물의 양면으로부터 덮어씌워지며, 상기 필름 또는 시트는 전극과 전해물에 대해서는 불활성이며, 어떤 조건하에서도 실행가능한 방법으로 프레임을 용접 또는 접착시키며, 덮어 씌우는 필름 또는 시트가 상기 프레임에 용접 또는 접착되며, 전극의 접점 콘센트는 전극의 프레임을 따라 배치되며, 전극은 적정 지점에서 상기 프레임속으로 넣어지게 된다. 이와 같이 구성된 어큐뮬레이터의 전압은, 체인 결선의 적용시, 이론적으로 한계가 없으며, 한 전지의 전극 사이의 전압은 1.5-2 볼트내지 4-5볼트가 되며, 좋은 성과를 가진 이러한 고전력용량 어큐뮬레이터를 수송, 전기 및 전자 기구 및 가전 제품에 이용하는 것이 가능하다. 또한 상기큐뮬레이터는 사람과 환경에 전혀 해를 끼치지 않는 잇점이 있다.

Description

고전력용량 어큐뮬레이터
현재 제조 및 개발되고 있는 모든 어큐뮬레이터는 엔. 브이. 코로빈에 의해 저술된 "전기화학 에너지역학"이라는 저서에 기술되어 있다.
가장 널리 제조되고 응용되는 어큐뮬레이터는 납, 니켈카드뮴, 니켈철, 니켈아연으로 된 어큐뮬레이터이다. 원소주기 시스템중 4와 5및 6주기에 속하는 화학물질들이 상기 언급된 전극용 어큐뮬레이터에서 활성물질로 응용되고 있기 때문에, 어큐뮬레이터의 무게가 무거울 뿐만 아니라 단위 질량에 대한 저전력 용량이 10내지 45 W.h/kg이고, 다만 니켈아연 어큐뮬레이터는 50내지 70 W.h/kg으로 된다. 한 개의 전지의 전극 사이의 전압은 1내지 2볼트 그 이상을 넘지 않는다. 활성물질은 한개 또는 두 개의 전자와 충전 및 방전 과정을 거치는 전기화학 반응을 하게되고, 이와는 별도로 전해물의 성분도 자주 그러한 화학 반응을 하게된다. 어큐뮬레이터의 작업원은 수백내지 수천사이클로 아주 크지 않고, 예를 들어, 전력용량 니켈아연 어큐뮬레이터는 100내지 400사이클에 해당된다.
40내지 75 W.h/kg인 니켈수소 및 브롬아연 어큐뮬레이터와, 40내지 75 W.h/kg인 염소아연 어큐뮬레이터는 더 많은 에너지를 집약하게 된다. 그러나, 상기 어큐뮬레이터들도 상기 언급한 결점 즉, 한개의 전지의 전극 사이의 전압이 1.1에서 1.95볼트로 그다지 높지 않다는 점과 200내지 1500사이클을 이루는 작은 작업 원을 갖는 것이며, 다만 2000내지 10000사이클의 높은 작업원을 갖는 니켈수소 어큐뮬레이터는 예외이다. 이러한 어큐뮬레이터들의 주요 결점은 시간당 몇 퍼센트에까지도 이르는 빠른 자기방전 속도로서, 고에너지 용량을 지닌 염소아연 어큐뮬레이터가 가장 빠른 자기방전 속도를 갖고 있다. 또한 어큐뮬레이터에서 수소와 할로겐의 저장에 관한 문제가 있고, 염소의 저장은 특히 어렵고 복잡하다. 상기 문제들은 어큐뮬레이터의 자기방전을 일으키고 강화하는 물질들의 고확산 용량에 의하여 생겨나게 된다. 화재 안전성면에서 수소의 누출도 위험하지만, 염소와 브롬의 누출은 심각한 환경 오염을 일으킬 뿐만 아니라 인간의 생명까지도 위협할 수 있다.
비수성(非水性) 전해물이 적용된 황산나트륨 어큐뮬레이터와 리튬 어큐뮬레이터가 가장 높은 전력 용량을 갖고 있다.
황산나트륨 어큐뮬레이터의 주요 결점은 높은 작업 온도로, 섭씨 150도내지 300도로 이때의 전력 용량은 70내지 230 W.h/kg으로 높은 편이고, 이때 한개의 전지의 전극 사이의 전압은 1.75내지 1.85볼트이며, 작업원은 1000내지 5000사이클로된다.
비수성 전해물을 지닌 리튬 어큐뮬레이터의 전력 용량은 60내지 200 W.h/kg이며, 동일 전지의 전극 사이의 전압은 1.5내지 3볼트가 된다. 전해물 성분은 충전 및 방전 화학 반응을 하게 된다. 이러한 어큐뮬레이터들의 동작은 불안정하며, 덴드라이트(dendrite)의 성장이 진행되고, 전극은 비활성상태로 되며, 작업원은 100내지 몇백 사이클로 낮게 된다. 대다수 어큐뮬레이터의 작업온도는 섭씨 50도내지 150도이며, 온도가 섭씨 25도 이하로 될 경우에는 어큐뮬레이터의 특성은 심하게 손상된다. 어큐뮬레이터의 안정성과 작업원을 1000사이클까지 증가시키고 작업양식을 완벽하게 갖춘다면, 전력 용량은 몇배로 감소하게 될 것이다.
어큐뮬레이터의 활성물질은 종종 저도전율(low conductivity)을 지니기 때문에, 이를 증가시키기 위해 특별한 성분을 활성물질 또는 컬렉터에 첨가시키는데, 전류의 접점 콘센트는 금속으로 만들어졌으므로 어큐뮬레이터의 전력 용량은 감소하게 된다. 전해물과 직접 접촉하는 전극 활성물질의 얇은 층은 종종 전기화학 반응을 하게 되고, 이와 동시에 활성물질이 비활성 상태(passivity)를 증가시키게 되므로 어큐뮬레이터의 전력 용량은 감소되는데, 이는 활성물질이 충분히 이용되지 않았기 때문이다. 또한, 상기 동작과정에서 에너지 저장 용량은 상당히 감소될 수 있다.
활성물질 원자의 높은 이동도 및 확산으로 인해 일어나는 빠른 속도의 자기방전은 고전력용량 어큐뮬레이터에서 발생되고, 상기 어큐뮬레이터는 수소 또는 할로겐(염소, 브롬)이 활성물질로써 적용된 것이다. 이러한 활성물질의 누출시 위험 문제는 별도로 치더라도, 어큐뮬레이터의 가스 저장 또한 문제가 된다.
대다수 어큐뮬레이터의 충전 및 방전 과정에 대하여 말하자면, 전해물 성분이 전기화학 반응에 직접 관여한다. 그렇기 때문에 충전 및 방전 과정이 진행되는 동안 전해물의 특성과 작업변수는 변화되고, 그 결과 전극의 활성물질의 품질은 손상된다. 활성물질의 구조는 변하여 비활성상태로 되고, 덴드라이트가 나타난다. 다시 말하면, 어큐뮬레이터의 작업변수를 손상시키는 모든 것이 서비스 타임과 작업원을 감소시키고 있으며, 그 결과 동작 동안에 지속적인 모니터링과 양질의 서비스를 필요로 하게 된다.
종종 값비싸고 희귀한 물질들이 어큐뮬레이터에 이용된다.
어큐뮬레이터 전지의 체인과 병렬 결선(parallel connections), 주로 이들의 무게와 부피에 대한 고안이 증가하고 있으므로, 이들의 총 전력 용량은 감소되고 있다.
본 발명의 고전력용량 어큐뮬레이터는 제 2 형태의 전기화학 전기공급원에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 어큐뮬레이터의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 어큐뮬레이터의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예 4에 따른 탄소 플러스 및 마이너스 전극의 구성요소를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 5에 따른 탄소 플러스 및 마이너스 전극의 구성요소를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예 6에 따른 탄소 플러스 및 마이너스 전극의 구성요소를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 전극판의 구조로 나타난 도면,
도 7은 어큐뮬레이터의 막 요소가 안에 넣어진 프레임과 접합선의 연결 관계를 나타낸 도면,
도 8은 어큐뮬레이터의 구조의 안정성을 증가시키기 위한 층을 추가로 나타낸 도면,
도 9는 어큐뮬레이터의 전극과 격리판 사이에 필름 및 막 전해물을 위치시킨 것을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 어큐뮬레이터의 전지 또는 전지 배터리 병렬 결선 연합을 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
1 : 필름 및 시트 10, 15 : 프레임
4 : 전해물 2, 6 : 전극
8, 9 : 접점 콘센트 및 컬렉터 17 : 접합선
3, 5 : 격리판 13 : 탄소흑연 장섬유
7 : 층 20 : 인접전지
12 : 흑연 함유량이 많은 성분 11 : 경계선
본 발명의 목적은 단일 무게 및 용량 단위 당 병렬 또는 그리고 체인 스위칭 전지로 어큐뮬레이터의 총 전력 용량을 가능한 한 많이 증가시키기고, 이들의 안정적이고 장기적인 동작, 최소한의 손실(최소한의 자기방전)을 수반한 에너지 저장을 보장하며, 소형 어큐뮬레이터뿐만 아니라 이론적으로 무한히 클 수 있는 대형 어큐뮬레이터(전지 배터리 체인과 병렬 결선)를 개발할 수 있는 기회를 제공하며, 이러한 고전력용량 어큐뮬레이터의 안전한 사용을 보장하여 인간과 환경에 해를 끼치지 않기 위함이다.
종래기술 특허 WO 제 86/03060 호는 어큐뮬레이터 요소들을 함께 고정시키고 막아두는(용기(enclosure)의 고안) 기술로서, 전해물과 더불어 어큐뮬레이터의 요소들은 불활성 열가소성 물질로 된 필름이나 시트(sheet)안의 전극과 전해물과 관련하여 누출이 안될 정도로 단단하게 에워쌓여 있다. 이 필름 또는 시트는 열압축 방법으로 특정한 지점에 경계선을 따라 용접되어 있다.
본 발명(도 3,4,5)에서 전극(2,6)과, 양면으로부터 격리판(3,5)으로 덮혀진 필름 및 막 전해물 (film/membrane-electrolyte)(4)은 불활성 열가소성 또는 다른 적합한 물질로 된 프레임(10)안의 전극과 전해물과 관련하여 경계선을 따라 넣어진다. 마이너스(2)와 플러스(6) 전극 접점 콘센트 또는 컬렉터(8,9)는 프레임의 물질로 밀봉된다.
전극(2,6)과 격리판(3,5)은 상응하는 전해물로 충진 및 포화되어, 열가소성 또는 다른 적합한 물질로 된 필름이나 시트로 덮혀진 양면에서부터 일정한 방식으로 정렬된다. 이 필름 또는 시트는 전극과 전해물(1)과 관련하여 불활성이다. 필요하다면, 전지 결선(connection)(도 10)시, 필름이나 시트(1)는 인접 전지(20)의 요소들이나 이들의 연합을 고립화시키게 된다. 이후, 어큐뮬레이터의 각 요소가 안에 넣어진 프레임(10,15)과, 일정한 방식(도 7, 8)으로 정렬된 커버 및 격리 필름 또는 시트(1)가 용접이나 접착에 의해 단단히 고정된다. 각각의 경우에 맞는 적합한 방법으로 용접 또는 접착된 접합선(17)이 형성된다. 필요하다면(도 8), 특별한 층을 용접하여 그 위로 덮어씌우거나 만들 수 있다(7).
종래기술과는 대조적으로 본 발명에서는, 이론적으로 무한히 클 수 있는 대형 어큐뮬레이터뿐만 아니라 소형 어큐뮬레이터 그리고 고전력용량을 갖춘 여러 가지의 다른 전지 결선이 형성될 수 있다. 어큐뮬레이터를 막고 전지의 요소들 또는 블록을 격리시키는데 응용되는 물질의 선택의 폭과 기회는 증가하고 있으며, 고정에 있어서는 어떠하든지 가장 실행 가능하고 적합하며 효과적인 접착 또는 용접 방법뿐만 아니라 이 둘의 혼합방법이 이용될 수 있다. 그 결과, 덮어씌우거나 막기, 밀봉, 내구성, 안전에서 양질을 얻게 되면서, 무게는 매우 조금 늘어난다.
경계선을 따라 형성된 프레임을 응용하여 어큐뮬레이터의 요소들을 함께 고정시키고 격리시키는 종래의 기술은 유럽 특허 제 0558755 호에서 인지할 수 있다. 여기서 프레임은 열가소성 비도전성 물질로 이루어져, 마이너스 전극과 플러스 전극을 분리시킬 뿐만 아니라 양 전극의 기계적 고정과 이들의 밀봉 역할을 한다. 전극의 접점 콘센트 및 컬렉터는 프레임의 양면에 위치하여 고정된다.
본 발명에서(도 3,4,6), 어큐뮬레이터 요소의 프레임은 요소의 디자인의 일부분으로, 요소는 전극(2,6)과 격리판(3,5)을 가진 필름 및 막 전해물(4)을 말한다. 상기 전극(2,6)과 격리판(3,5)을 가진 필름 및 막 전해물이 프레임의 물질(10,15)속에 넣어짐으로써, 전극 프레임 접점 콘센트 및 컬렉터의 물질을 따라 필요한 공간을 얻게 된다. 전극의 프레임은 전체 또는 부분적으로 도전 재료(electroconductive material)로 제조하므로써, 어큐뮬레이터의 동작 변수를 증가시킬 수 있다. 이것이 가능한 이유는, 어큐뮬레이터의 요소를 정렬할때(도 1,2,7,8,9), 물질 필름 및 막 즉, 격리판을 가진 전해물의 프레임(15)을 전기격리시키거나 또는 필름 또는 시트(1)를 분리시켜(도 10) 전극의 프레임(10)을 산재시키기 때문이다. 프레임(10,15)은 함께 고정되고(도 7,8), 필름(1)을 덮거나 분리시킴으로써 접합선(17)을 형성하게 된다. 필요시(도 8), 내구성과 밀봉 그리고 덮어씌우기와 막기 구조의 안전성을 증가시키려면 특별한 층을 만들 수 있다(7).
플러스 전극을 마이너스 전극으로부터 분리시키고 이들이 서로 접촉하지 않거나 직접 전기 접점을 형성하지 않는다는 것을 보장하기 위해서, 특허 WO 제90/13924 호를 적용시켰다. 여기서 전극과 전해물과 관련하여 불활성인 적합한 물질로 된 격리판이 플러스 전극과 마이너스 전극 사이에 위치한다.
본 발명에서(도 6), 두 개의 얇은 격리판은 마이너스 전극과 플러스 전극(3,5)사이에 위치하고, 필름 및 막 전해물(4)은 격리판 사이에 위치한다. 각각의 격리판(3,5)의 물질은 전극(2,6)과 전해물과 관련하여 불활성이며, 마이너스 전극 측에 있는 격리판(3)의 물질은 플러스 전극 측에 있는 격리판(4)의 물질과 다를 수 있다. 격리판의 그러한 위치 설정(3,5)(도 1,2)은, 필름 및 막 전해물이 기계적으로 손상되지 않고 전극(2,6)과 직접 접촉하지 않으며 전극이 이에 영향을 주지 않을 것임을 보장해준다. 동일 전지의 전극 사이의 고전압으로 인하여, 어큐뮬레이터의 동작시 향상된 안정성과 안전성 그리고 높은 작업원이 더욱더 보장된다. 또한 격리판(3,5)에 가장 적합한 물질을 찾아내어 적용시키는 일은 더욱더 용이하다.
(실시예 1)
어큐뮬레이터의 전지(도 1)는 몇가지 요소로 이루어진다. 즉, 한 개의 플러스 전극(5)을 사이에 둔 두 개의 마이너스 전극(2) 등 모든 전극은 각각 따로따로 프레임속에 넣어지고, 프레임의 물질을 통해 한정된 공간, 즉 접점 콘센트 및 컬렉터(즉, 8,9)속으로 들여보내진다. 마이너스 전극과 플러스 전극(2,6)은 두 개의 얇은 격리판(즉,3,5)에 의해 분리되고, 이 격리판 사이에는 필름 및 막 전해물(4)이 위치해있으며, 격리판은 프레임(15)속에 넣어져있다. 필요에 따라 마이너스 전극과 플러스 전극(2,6) 그리고 이에 따른 격리판(3,5)의 위치가 상호 접속된다 하더라도 본질은 바뀌지 않는다.
전극(2,6)과 각각의 격리판(3,5)은 적합하게 합성된 전해물로 충진 및 포화되고, 그 전해물과 함께 모든 요소가 일정한 방식으로 정렬된다. 이들은 양 측면으로부터, 각각의 적합한 물질로 된 필름 또는 시트(1)로 덮혀져 함께 고정되며, 적합하고 실현가능한 방법으로 요소들의 프레임(10,15)과 필름 또는 시트(1)를 용접 또는 접착시킨다. 필요한 특성의 보장을 원할 경우, 특별한 층을 형성시킬 수 있다(7).
본 실시예에서 서술된 방법에 의하면, 이론적으로 무한히 많은 요소들을 가진 병렬 전지 배터리 결선 어큐뮬레이터가 만들어질 수 있다. 즉, 전극(2,6)과 격리판의 수를 추가하고, 이 사이에 필름 및 막 전해물(16)을 위치시킨 후 이들을 일정한 방식으로 정렬시키는 것이다. 그러므로써 이론적으로 무한한 전력 용량을 가지며 전류 콘센트 사이에 하나의 전지 전압을 갖춘 고전력용량 어큐뮬레이터를 만들 수 있다.
(실시예 2)
어큐뮬레이터의 전지는(도 2) 마이너스 전극(2)과 플러스 전극(6)으로 이루어지며 이 두 전극은 두 개의 얇은 격리판(3,5)에 의해 분리되어 있으며, 격리판 사이에는 필름 및 막 전해물이 위치해있다(4). 모든 요소는 프레임(즉, 10,15)속에넣어져 있다. 따라서 전극(2,6)과 이에 따른 격리판(3,5)은 상응하게 합성된 전해물로 충진 및 포화되고, 전해물과 함께 모든 요소는 일정한 방식으로 정렬된다. 이들 양 측면은 적합하거나 상응되는 물질로 된 필름 또는 시트로 덮히며, 모든 것이 함께 고정되고, 적합하고 실현가능한 방법으로 요소들의 프레임(10,15)과 필름 또는 시트(1)를 용접 또는 접착시킨다.
본 실시예에서 서술된 방법에 의하면, 얇고, 이론적으로 무한히 클 수 있는 대형 어큐뮬레이터가 만들어질 수 있다. 이러한 어큐뮬레이터는 나선형이나, 케이스 또는 다른 적합하고 실행가능한 커버 속에 위치할 수 있을 정도로 유연성을 갖는다. 어큐뮬레이터의 전지 전압을 증가시키려면 필요한 전지수를 체인 결선으로 스위치하면 된다.
(실시예 3)
무게 및 체적 단위당 고전력용량을 지닌 전압과 필요한 전력 용량을 갖춘 어큐뮬레이터(도 10)는 전지 또는 전지배터리 병렬 결선 연합(20)으로 만든다. 이 전지 사이에는 분리된 필름 또는 시트(1)가 위치한다. 적절히 정렬되어 막아진 양 면은 시트 또는 필름(1)으로 덮히고, 분리시키고 에워싸는 필름 또는 시트와 모든 요소가 다함께 고정되며, 적합하고 실행가능한 방법으로 요소들의 프레임을 연합체로 용접 또는 접착시킨다. 필요시, 특별한 층(7)을 형성하여 필요한 특성을 얻을 수 있으며, 필요하다면 전극의 접점 콘센트 및 컬렉터 그리고 이들의 결선 지역을 이 층 속에 넣을 수 있다.
고전력용량 어큐뮬레이터, 즉 이론적으로 무한한 전력 용량과 전압을 가진 다양한 전지 배터리 결선이 형성되며, 필요에 따라 응용될 수 있다.
탄소 전극으로 된 접점 콘센트 및 컬렉터의 종래기술은 유럽특허 제 04190090 호로서, 탄소 마이너스 전극은 두 개의 층으로 이루어진다. 한 층은 충전 및 방전 과정을 보장하지만, 다른 층은 접점 콘센트 및 컬렉터의 기능을 수행한다. 제 2의 층은 철 그룹으로 된 물질을 포함하고 있기 때문에, 전도율을 증가시킨다. 여기서 제시된(도 3,4,5) 본 발명에 있어서, 마이너스 전극과 플러스 전극(2,6)으로 된 활성물질에는, 금속과 흑연을 화학적 그리고 기계적으로 혼합한 화합물이 포함되어 자동적으로 활성물질 역할을 하게 된다. 활성물질의 역할은 충전 및 방전 과정을 보장하고 전극의 전도율을 증가시키는 것이다. 전도율을 증가시키기 위해 프레임(8,9)의 바깥쪽뿐만 아니라 프레임(11)의 물질 사이로 지나가는 전극의 콘센트 및 컬렉터에는, 금속과 흑연이 화학적 그리고 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 전극의 활성물질안에 있는, 철 그룹으로 이루어진 또는 동일 금속으로 이루어진 금속이 이 화합물 속에 들어있을 수 있다:
＊ 마이너스 전극용으로는 알칼리성 또는 알칼리 토금속, 마그네슘과
알루미늄;
＊ 플러스 전극용으로는 철 그룹 금속같은 천이 그룹 금속, 크롬 또는
망간;
금속과 흑연이 화학적 그리고 기계적으로 혼합된 화합물을 포함하고 있는 탄소흑연 장섬유 접점 콘센트 및 컬렉터(8,9,11)는 펠트로 되거나 짜여진 물질로 된 판지 형태를 갖춘다.
각각의 특정한 탄소 마이너스 및 플러스 전극을 위해, 탄소흑연 장섬유 접점 콘센트 및 컬렉터(8,9,11)의 물질은 특정한 금속 또는 여러 가지 금속을 포함하고 있으며 이로 인해 전도율은 증가된다.
탄소 전극의 활성물질에 대한 종래기술은 일본국 특허 제 60-20466 호에 나타나 있다. 여기서 니켈과 흑연이 들어간 화학적 화합물을 포함하고 있는 장섬유 탄소흑연 물질이 고전력용량 어큐뮬레이터에 응용된다.
여기서 제시된(도 3,4,5) 본 발명에 있어서, 고전력용량 어큐뮬레이터용 탄소 플러스 및 마이너스 전극(2,6)의 활성물질에 탄소흑연 장섬유 물질(13) 또는 흑연 함유량이 높은 탄소 성분(12)이 합성된 탄소흑연 장섬유 물질이 이용되었다. 이때 장섬유 물질(13)과 흑연 함유량이 높은 탄소 성분(12)에는 금속을 화학적 그리고 기계적으로 혼합한 화합물이 포함되어 있다.
상기의 화학적 또는 기계적 화합물은;
마이너스 전극의 활성물질용으로는 알칼리성 또는 알칼리 토금속, 마그네슘,
알루미늄;
플러스 전극의 활성물질용으로는 철 그룹 금속같은 천이 그룹 금속, 크롬
또는 망간;을 함유한다.
일본국 특허 제 60-23963 호에서는, 판지 또는 펠트 형태의 탄소흑연 장섬유 물질이 플러스 전극의 활성물질로 이용되었으며, 본 발명의 선행기술로 제시한다.
여기서 제시된(도 3,4,5) 본 발명에서, 탄소흑연 섬유(13)의 판지, 펠트, 또는 짜여진 물질이 탄소 플러스와 마이너스 전극용 활성물질로 응용되었다. 탄소전극의 활성물질(도 3)은 탄소흑연 장섬유 물질(13)만으로 또는 탄소흑연 장섬유 물질과 흑연 함유량이 높은 화합물(12)의 합성(도 4,5)으로 이루어질 수 있다.
탄소 전극의 활성물질 구조에 대한 선행기술은 특허 WO 제 90/13924 호로서, 탄소 마이너스 전극의 활성 성분 합성은 흑연 함유량이 많은 탄소 성분과 단섬유 탄소 성분, 즉 그을음으로 이루어진다.
여기서 제시된(도 4,5) 본 발명에서, 탄소 마이너스 및 플러스 전극(2,6)의 활성물질의 합성은 흑연 함유량이 많은 탄소 성분(12)과 탄소흑연 장섬유 성분(13)으로 이루어지며, 이것은 펠트, 판지 또는 짜여진 물질이 될 수 있다. 흑연 함유량이 많은 탄소 성분(12)(도 4)은 탄소흑연 장섬유(13) 펠트 또는 판지안으로 넣어지고, 뿐만 아니라 흑연 함유량이 많은 탄소 성분(12)은 탄소흑연 장섬유(13) 펠트, 판지 또는 짜여진 물질사이의 층(도 5)안에 위치할 수 있다.
(실시예 4 (도 3))
탄소 플러스 및 마이너스 전극(6,2)은 탄소흑연 장섬유 판지, 펠트 또는 짜여진 물질로 이루어진다. 탄소흑연 장섬유 물질은 한층 또는 여러 층이 될 수 있다. 층으로 된 상기 물질은 동일한 구조를 가지며, 특정한 특성의 보장을 필요로 할 경우에는, 층으로 된 상기 물질은 다른 구조, 즉 판지, 펠트 또는 짜여진 물질의 구조를 가지게 된다.
경게선(11)을 따라 있는 전극의 물질은 프레임(10)속에 넣어진다. 적합한 지점(11)에서, 전극의 탄소흑연 장섬유 접점 콘센트 또는 컬렉터는 프레임의 물질을 통해 배치된다.
(실시예 5 (도 4))
탄소 플러스 및 마이너스 전극(6,2)의 합성은 흑연 함유량이 많은 성분(12)과 탄소흑연 장섬유 성분(13)이라는 다른 구조를 가진 두 개의 물질로 이루어진다. 흑연 함유량이 많은 탄소 성분(12)은 탄소흑연 장섬유(13) 펠트 및 판지 속으로 불규칙하게 넣어진다. 전극(6,2)의 장섬유 성분은 경계선(11)을 따라 프레임속에 넣어진다. 특정한 지점(11)에서, 탄소흑연 장섬유 물질은 프레임의 물질을 통해 그리고 프레임(10)의 바깥쪽으로 배치되어, 전극의 접점 콘센트 및 컬렉터(9,8)를 형성한다.
탄소 전극과 접점 콘센트 및 컬렉터의 활성물질의 양 성분에는, 필요한 금속과 흑연을 화학적 또는 기계적으로 혼합한 화합물이 포함되어 있다.
(실시예 6 (도 5))
탄소 플러스 및 마이너스 전극(6,2)의 합성은 흑연 함유량이 많은 성분(12)과 탄소흑연 장섬유 성분(13)이라는 다른 구조를 가진 두 개의 물질로 이루어진다. 흑연 함유량이 많은 탄소 성분(12)은 탄소흑연 장섬유(13) 성분으로 이루어진 층 사이에서 한 층으로 배치된다. 탄소흑연 장섬유 성분은, 판지나 짜여진 물질 또는 이 둘의 합성등 다양한 구조로 된 물질로 이루어질 수 있다. 전극의 흑연 함유량이 많은 성분(12)의 층 수는 필요에 따라 구상(構想)되는 어큐뮬레이터의 특성에 좌우된다. 전극의 장섬유 성분(6,2)은 경계선(11)을 따라 프레임(10)속으로 넣어진다. 특정한 지점에서, 전극의 접점 콘센트 및 컬렉터(9,8)는 프레임의 물질을 통해 배치된다.
탄소 전극의 활성물질을 이루는 양 성분에는, 필요한 금속과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다.
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성 물질에 대한 선행기술은 특허 WO 제 90/13924 호로서, 탄소 전극의 활성물질은 여러 가지 구조로 이루어진 탄소 물질의 합성이며, 탄소물질의 모든 성분에는 알칼리 금속이 흑연과 혼합된 화학적 화합물이 포함되어 있다. 상기 특허에서는, 리튬이 혼합된 화합물이 서술되어 있다. 화합물에서의 금속은 단단히 고정되어 있지 않기 때문에, 충전 및 방전 과정시 리튬은 마이너스 전극으로부터 전해물까지 더 나아가 플러스 전극까지 이동하게 된다.
이러한 반응과정에는 적어도 실내 온도 정도의 온도를 필요로 하지만, 다른 알칼리 금속이 더해지는 경우에는 더 높은 온도가 필요하게 되고, 이는 결국 전극의 비활성 상태, 덴드라이트의 성장, 필요한 전극의 특성의 악화를 초래하게 되며, 이 모든 현상은 빠른 속도로 발생된다. 또한 방전 과정동안 전극의 퍼텐셜은 그다지 높지 않게 되는데, 충전 과정에 적어도 3볼트가 필요하다면 대략 1볼트가 된다.
본 발명에 있어서, 탄소 마이너스 전극의 활성물질은 탄소흑연 장섬유 물질 또는 탄소 물질의 합성이다. 마이너스 전극의 모든 탄소 물질 성분에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 마그네슘, 또는 알루미늄이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 마이너스 전극의 활성물질에 있는 금속은 단단하게 고정되어 있어서, 충전 및 방전 과정시 이동하지 않는다. 전극의 발생 과정에서, 비수성 전해물안의 음이온 유출은 필요한 전류를 제공하게 된다. 그러므로써, 실내 온도 뿐만 아니라 이보다 낮거나 높은 온도에서 적용된 금속과는 상관 없이 좋은 또는 이와 대등한 전극의 동작이 주어진다. 흑연과 금속의 화합물에서 금속의 비율은 그램 분자로 되기 때문에, 원소 주기 시스템에서 서로 가까이 위치한 금속일 경우 그리고 특히 그 금속이 2개 또는 3개의 전자로 충전 및 방전 전기 화학 과정을 할 경우, 이들 금속들은 사실상 동등한 비율을 갖는다. 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 심지어 칼륨 같은 금속들은 리튬에 크게 뒤지지 않지만, 리튬보다 더 구하기 쉽고, 더 흔하며, 더 싸다.
실제적으로, 전극의 특정한 전력 용량을 결정짓는, 전극의 활성물질에서의 금속의 총량은 전극의 활성물질의 흑연화 정도에 좌우되며, 그 다음 전해물의 특성은 전해물 합성의 구성, 특히 원하는 혼합물에 따라 좌우된다.
(실시예 7)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 리튬과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소 및 금속의 분자 비율은 LiXC6Where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 4내지 9%에 해당된다.
(실시예 8)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 나트륨이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성무질에서의 탄소와 금속의 분자 비율은 NaxC8, Where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 10내지 19%에 해당된다.
(실시예 9)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 칼륨이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 분자 비율은 KXC8, where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 12내지 28%에 해당된다.
(실시예 10)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 마그네슘이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 분자 비율은 MgxC9, where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 8내지 17%에 해당된다. (실시예 11)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 칼슘이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 분자 비율은 CaxC9, where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 13내지 27%에 해당된다.
(실시예 12)
고전력용량 어큐뮬레이터의 마이너스 전극의 활성물질에는 알루미늄이 흑연과 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 분자 비율은 AlxC9, where ×= 1 공식에 의해 결정된다.
마이너스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 10내지 20%에 해당된다.
고전력용량 어큐뮬레이터의 플러스 전극의 활성물질에 대한 선행기술은 WO 일본국 특허 제 60-10465 호로서, 여기서 탄소 플러스 전극의 활성물질은 전이금속과 흑연이 화학적으로 혼합된 화합물이며, 이 화합물에서 산화도(degree of oxidation)는 +3 또는 그 이하이다. 본 발명에 있어서, 모든 탄소 성분 및 물질에는 전이금속과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있으며, 이 화합물에서 금속의 산화도는 +3 이거나 그 이상이 될 수 있다. 크롬, 망간, 철 또는 니켈 같은 전이금속을 화합물에 응용하는 것은 아주 위험한 일이다.
실제적으로, 전극의 특정한 전력 용량을 결정짓는, 전극의 활성물질에서의 금속의 총량은 전극의 활성물질의 흑연화 정도에 좌우되며, 그 다음 전해물의 특성은 전해물 합성의 성분, 특히 원하는 혼합물에 따라 좌우된다.
(실시예 13)
고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 플러스 전극의 활성물질에는 철이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 그램 분자 비율은 FexC16Any, where ×= 1 공식에 의해 결정되며, 반면 y = x. ZMe/ZAn,where ZMe -는 화합물에 포함된 금속의 산화도를 말하며, ZAn -는 음이온 전하의 크기를 말한다. 산화도가 Zme= 0 의 조건일 경우, 탄소 플러스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 10내지 22%가 될 수 있다.
(실시예 14)
고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 플러스 전극의 활성물질에는 크롬이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 그램 분자 비율은 CrxC16Any, where ×= 1 공식에 의해 결정되며, 반면 y = x. ZMe/ZAn,where ZMe -는 화합물에 포함된 금속의 산화도를 말하며, ZAn -는 음이온 전하의 크기를 말한다. 산화도가 Zme= 0 의 조건일 경우, 탄소 플러스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 8내지 21%가 될 수 있다.
(실시예 15)
고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 플러스 전극의 활성물질에는 망간이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 그램 분자 비율은 MnxC18Any, where ×= 1 공식에 의해 결정되며, 반면 y = x. ZMe/ZAn,where ZMe -는 화합물에 포함된 금속의 산화도를 말하며, ZAn -는 음이온 전하의 크기를 말한다. 산화도가 Zme= 0 의 조건일 경우, 탄소 플러스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 8내지 21%가 될 수 있다.
(실시예 16)
고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 플러스 전극의 활성물질에는 니켈이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있다. 활성물질에서의 탄소와 금속의 그램 분자 비율은 NixC18Any, where ×= 1 공식에 의해 결정되며, 반면 y = x. ZMe/ZAn,where ZMe -는 화합물에 포함된 금속의 산화도를 말하며, ZAn -는 음이온 전하의 크기를 말한다. 산화도가 Zme= 0 의 조건일 경우, 탄소 플러스 전극의 활성물질에서의 금속의 양은 무게의 10내지 22%가 될 수 있다.
본 발명에서, 고전력용량 어큐뮬레이터 전해물의 원형(原形)은 나타나지 않는다. 전해물은 하기와 같은 세 개의 층으로 이루어진다;
* 마이너스 전극 공간에 마이너스 전극이 함침(含浸) 또는 충진(2)되고 그 측면에 격리판(3)이 위치하는 마이너스 전극 공간으로 이루어진 전해물
* 플러스 전극 공간에 플러스 전극이 함침 또는 충진(6)되고 그 측면에 격리
판(6)이 위치하는 플러스 전극 공간으로 이루어진 전해물
* 상기 언급된 전극 공간으로 이루어진 양 전해물 사이에는 필름 또는 막 전 해물이 있으며, 이로 인해 마이너스 및 플러스 전극 공간 전해물은 뒤섞이 지 않을뿐더러 필요한 특성을 잃지 않게 된다.
세 개의 전해물 층의 합성은 다르다. 필요 사항에 따라 좌우되지만, 전지의 전극 사이로 흐르는 전압이 낮을 경우, 합성의 기본 성분은 조금씩 다양할 수 있지만, 각각의 층의 성분에서의 필요 혼합물은 다를 것이다. 전지의 전극 사이로 흐르는 전압이 높을 경우, 여러 층의 합성의 성분은 상당히 다를 것이다.
전해물 층을 이루는 세 개의 혼합은 모두 하기와 같은 공통 특성을 같는다;
* 세 개의 층에 실제로 동일한 음이온 선택 전도율; 양이온의 저이동도,
사실 모든 양이온은 단단하게 고정되어 있다;
* 세 개의 층의 합성 성분과 전해물은 충전 및 방전 과정을 하지 않으며,
다음 과정의 발생에 필요한 음이온의 전도 가능성을 제공한다;
* 전해물은 전극의 동작을 안정시키고 전극에게 요구되고 계획된 특성의 보 장을 도와준다.
전해물의 전도율을 제공하기 위해서는 주로 F 음이온과 CI 음이온이 이용되지만, BF4와 다른 것도 이용가능하다. 아래의 것을 포함하는 전해물 층의 혼합에 대해서는 좀더 연구가 필요하다:
* 아민, 폴리머 그리고 이들을 포함한 물질;
* 대체 암모늄 염(substituted ammonium salt), 폴리머 그리고 이들을 포함 한 물질;
* 금속염 그리고 다른 바람직한 혼합물.
(실시예 17)
고전력용량 어큐뮬레이터의 전해물은(도 1,2)은 세 개의 층으로 이루어진다:
* 마이너스 전극 공간 전해물 층의 합성 (2,3)
* 플러스 전극 공간 전해물 층의 합성 (5,6)
* 필름 및 막 전해물의 합성 (4)
마이너스 전극용 공간 전해물 층의 성분은:
* 폴리에틸렌폴리아민(polyethylenpolyamine)
(아미노 그룹의 총량 중 제 3의 아민은 20내지
80%, 제 4의 암모늄 염(염화물, 플루오르화물)
은 10내지 80%, 제 3의 암모늄 염(염화물, 플루
오르화물)은 0내지 20%가 되도록 아미노 그룹을
메틸화시킨다) 40내지 80%까지
* 트리에칠아민(triethylamine) 20내지 50%까지
* 트리메칠아민(trimethylamine) 0내지 40%까지
* 전극의 활성물질안에 있는 필요한 혼합물, 금속
염(염화물, 플루오르화물) 0내지 포화까지
필름 및 막 전해물 합성의 성분은:
* 폴리에틸렌폴리아민(아미노 그룹의 총량 중
제 3의 아민은 20내지 80%, 제 4의 암모늄 염 50내지 90%까지
(염화물, 플루오르화물)은 20내지 80%, 제 3의
암모늄 염(염화물, 플루오르화물)은 0내지 20%
가 되도록 아미노 그룹을 메틸화시키고, 메틸
그룹으로 또는 다른 방식으로 아미노 그룹을
10내지 80%까지 자체내에서 가교 접속 (架橋
接續)시킨다.
* N,N1-tetramethylendiamine(테트라메칠렌디아민) 5내지 45%까지
* 트리메칠아민 0내지 20%까지
* 필요한 혼합물, 금속 염 -- AICI3및 다른
원소들 0내지 포화까지
플러스 전극용 공간 전해물 층 합성의 성분은:
* 폴리에틸렌폴리아민
(아미노 그룹의 총량 중 제 3의 아민은 5내지
80%, 제 4의 암모늄 염(염화물, 플루오르화물)
은 5내지 90%, 제 3의 암모늄 염(염화물, 플루
오르화물)은 0내지 20%가 되도록 아미노 그룹을
메틸화시킨다) 40내지 80%까지
* 트리에칠아민 0내지 50%까지
* 트리메칠아민 0내지 40%까지
* 전극의 활성물질안에 있는 필요한 혼합물,
금속 염(염화물, 플루오르화물) 그리고 또는
다른 원소 0내지 포화까지
본 발명에서 서술된 예시를 이용하면, 크기와 전력 용량이 무한한 어큐뮬레이터, 여러가지의 전지 배터리 결선의 고안이 가능하다. 이것의 특정한 전력 용량은 100내지 150 W.h/kg이 되지만, 제조기술을 질적으로 열심히 개발시켜 실행가능성이 가장 높은 형태로 적용할 수 있다면, 특정한 전력용량을 200내지 300W.h/kg까지도 얻을 수 있다. 체인 결선의 적용시, 어큐뮬레이터의 전압은 이론적으로 한계가 없으며, 한 전지의 전극 사이의 전압은 1.5-2 볼트내지 4-5볼트가 된다.
좋은 성과를 가진 상기 고전력용량 어큐뮬레이터를 수송, 전기 및 전자 기구 및 가전 제품에 이용하는 것도 가능하다.
선택에 따라, 상기 어큐뮬레이터는 사람과 환경에 전혀 해를 끼치지 않게 된다.

Claims (26)

  1. 전해물과 함께 양극 및 음극은 필름 또는 시트안에 둘러싸여지며, 상기 필름 또는 시트는 열압축 방법에 의하여 용접된 특정 지점에서 경계선을 따라 함께 용접되는 전극과 전해물에 대해서는 불활성이며, 상기 용접 지점을 통하여 배치되는 특정한 접점 콘센트로 이루어진 어큐뮬레이터에 있어서,
    어큐뮬레이터의 요소들, 즉, 양극 및 음극, 필름 및 막 전해물, 격리판은 경계선을 따라 프레임속에 넣어지며, 열가소성 또는 다른 적합한 물질로 이루어진 필름 또는 시트가 전해물의 양면으로부터 덮어씌워지며, 상기 필름 또는 시트는 전극과 전해물에 대해서는 불활성이며, 어떤 조건하에서도 실행가능한 방법으로 프레임을 용접 또는 접착시키며, 덮어 씌우는 필름 또는 시트가 상기 프레임에 용접 또는 접착되며, 전극의 접점 콘센트는 전극의 프레임을 따라 배치되며, 전극은 적정 지점에서 상기 프레임속으로 넣어지는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 어큐뮬레이터의 요소는 프레임속으로 넣어지며, 상기 프레임은 전해물을 양면에서부터 덮어씌우며, 열가소성 또는 다른 적합한 물질로 이루어진 필름 또는 시트는 전해물과 전극을 적정 지점에서 함께 분리시키며, 상기 필름 또는 시트는 전극과 전해물에 대해서는 불활성이며, 상기 프레임을 접착 또는 용접시킴과 동시에 상기 필름 또는 시트는 상기 프레임에 용접 또는 접착되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
  3. 제 1 항에서, 양극 및 음극으로 이루어진 접점 콘센트 및 컬렉터 사이에서 프레임이 형성되며, 상기 프레임은 접점 콘센트 및 컬렉터 뿐만 아니라 양극 및 음극을 함께 고정시키고 분리시키는 역할을 할뿐만 아니라 어큐뮬레이터의 외부 패킹(packing)과 밀봉을 제공하는 역할을 하는 상기 어큐뮬레이터에 있어서,
    프레임은 어큐뮬레이터의 요소들, 즉 양극 및 음극 전극, 격리판을 가진 필름 및 막 전해물의 경계선을 따라 형성되며, 요소들은 상기 프레임속으로 넣어지며, 접점 콘센트 및 컬렉터는 프레임을 통하여 적정 지점에 배치되며, 바깥에서 덮어씌우거나 필요시, 안쪽에서 격리시키는 필름 또는 시트와 더불어 프레임을 필요한 방식으로 용접 또는 접착시키며, 이는 어큐뮬레이터의 요소들의 고정과 필요한 분리작용을 보장할뿐더러, 외부 패킹과 용접밀봉을 보장하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
  4. 두 개의 층, 즉 전도율을 증가시킴으로써 충전 및 방전의 밀도와 안정성을 증가시키는 철 그룹 금속을 포함하고 있는 내부의 층과 철 그룹 금속을 포함하고 있지 않으며 충전 및 방전 과정에서 음극의 활성물질 역할을 수행하는 외부의 층으로 이루어진 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극에 있어서,
    비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극 및 양극에는 철 그룹 또는 다른 금속과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있어 전도율을 증가시키게 되며, 이로 인해 충전 및 방전의 밀도가 증가되고 어큐뮬레이터 동작의 안정성이 향상되며, 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물은 충전 및 방전 과정에서 전극의 활성물질 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 탄소 음극 및 양극에는 철 그룹 또는 다른 금속과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물이 포함되어 있어 전도율을 증가시키는 한편, 상기 화합물은 전극의 활성물질의 기능을 수행하고, 상기 음극 및 양극은 탄소흑연 장섬유 판지, 펠트 또는 짜여진 물질로 제조되며 전극의 접점 콘센트 및 컬렉터의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 전극.
  6. 전극의 물질이 두가지의 다른 성분 및 위상(位相) 즉, 흑연 함유량이 많은 탄소와 단섬유 물질 즉 그을음으로 이루어지며, 상기 두 성분 및 위상은 금속과 흑연과의 화합물을 얻는데 이용되는 반면, 흑연과 알칼리의 화합물을 탄소 음극의 활성물질로 갖는, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소음극에 있어서,
    상기 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 음극 및 양극에는 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질이 포함되어 있으며, 상기 음극과 양극은 두가지의 다른 성분 및 위상 즉, 흑연 함유량이 높은 탄소와 장섬유 탄소흑연 펠트, 판지 또는 짜여진 물질로 이루어지며, 이 성분들은 흑연과 금속과의 화합물을 얻는데 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터.
  7. 제 6 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 탄소 음극의 활성물질안에 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 알칼리 금속 즉, 나트륨이 내재되어 있는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  8. 제 6 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 탄소 음극의 활성물질안에 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 알칼리 금속 즉, 칼륨이 내재되어 있는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  9. 제 6 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 탄소 음극의 활성물질안에 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 알칼리 토금속이 내재되어 있는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  10. 제 9 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 흑연과 금속과의 화합물인 알칼리 토금속이 칼슘임을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  11. 제 6 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물에 망간이 포함되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  12. 제 6 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질은 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물에 알루미늄이 포함되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극의 활성물질.
  13. 제 6 항 내지 12 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극은, 흑연과 금속과의 화합물을 활성물질로 갖는 탄소 음극은 장섬유 탄소흑연 물질만으로 이루어지며, 상기 장섬유 탄소흑연 물질은 활성물질에 의한 흑연과 금속이 화학적 및 기계적으로 혼합된 화합물을 얻는데 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 음극.
  14. 탄소 흑연 장섬유 페이퍼, 판지, 펠트 형태의 물질로 이루어진, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극에 있어서,
    탄소 양극 및 음극은 탄소흑연 장섬유 페이퍼, 판지, 펠트 형태의 물질로 이루어지며, 상기 물질들은 활성물질에 의한 흑연과 금속이 화학적 및 기계적으로 혼합된 화합물을 얻는데 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극 및 음극은, 활성물질에 의한 흑연과 금속이 화학적 및 기계적으로 혼합된 화합물을 얻는데 이용되는 탄소흑연 장섬유 물질이 짜여지는 것을 특징으로 하는 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극 및 음극.
  16. 흑연과 전이금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질을 포함하고 있으며, 상기 금속의 산화도는 +3 이나 그 이하로 낮은 조건을 갖춘, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극에 있어서,
    탄소 양극은, 전이금속과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질을 포함하고 있으며, 상기 금속은 +3 이나 그 이상의 높은 산화도를 갖는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  17. 제 16 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극은 흑연과 전이금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물에 있어서 탄소 양극의 활성물질에 들어있는 전이금속은 크롬이며, 상기 크롬의 산화도는 +3 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  18. 제 16 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극은 흑연과 전이금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물에 있어서 탄소 양극의 활성물질에 들어있는 전이금속은 망간이며, 상기 망간의 산화도는 +3 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  19. 제 16 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극은 흑연과 전이금속이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물에 있어서 탄소 양극의 활성물질에 들어있는 전이금속은 철이며, 상기 철의 산화도는 +3 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  20. 니켈과 흑연이 화학적으로 혼합된 화합물을 활성물질로 갖고 있으며 탄소흑연 장섬유 물질의 형태로 되어 있는, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극에 있어서,
    크롬과 흑연이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질을 포함하고 있는 장섬유 탄소흑연이 탄소 양극에 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  21. 제 20 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극은, 흑연과 망간이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질을 포함하고 있는 흑연 장섬유 물질이 탄소 양극에 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  22. 제 20 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극은, 흑연과 철이 화학적 또는 기계적으로 혼합된 화합물인 활성물질을 포함하고 있는 흑연 장섬유 물질이 탄소 양극에 이용되는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터의 탄소 양극.
  23. 전극과 전해물에 관련하여 비활성인 물질로부터 격리시키는 역할을 하는 격리판이 양극과 음극 사이에 위치하는, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터에 있어서,
    전극과 전해물에 관련하여 비활성인 물질로부터 분리시키는 두 개의 얇은 격리판이 양극과 음극 사이에 위치하며, 이 사이에 필름 및 막 전해물이 위치하며, 상기 필름 및 막 전해물과 함께 격리판은 전극과 전극의 전해물 공간을 격리시키는 반면, 격리판은 필름 및 막 전해물로부터 전극을 격리시키는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터.
  24. 제 23 항에 있어서, 양극과 음극 사이에 두 개의 얇은 격리판이 위치해 있는, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터는 필름 및 막 전해물이 전극을 분리시키는 격리판 사이에 있는 반면, 필요에 따라 필름 및 막 전해물의 양쪽에 각각 위치한 격리판은 여러 가지 다른 합성 또는 그리고 다른 구조의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터.
  25. 여러 가지 다른 합성으로 이루어진 세 개의 전해물 층을 가지는 고전력용량 어큐뮬레이터의 비수성 전해물에 있어서,
    * 양극의 공간으로 된 합성물;
    * 음극의 공간으로 된 합성물;
    * 필름 및 막 전해물로 된 합성물;
    상기 세 개의 전해물 합성물 전부는 근접한 선택적 음이온 전도율을 가지는 반면, 필름 및 막 전해물은 음극의 전해물로부터 양극의 전해물을 격리시키므로써 이들이 서로 섞이거나 필요한 특성이 변화되지 않게 하며, 전해물 합성의 성분은 어큐뮬레이터의 충전 및 방전 과정을 하지 않는 대신, 계획된 전도율, 필요한 전해물 합성의 특성을 보장하여 전극의 특성을 제공하는데 도움을 주는 것을 특징으로 하는 고전력용량 어큐뮬레이터의 비수성 전해물.
  26. 제 25 항에 있어서, 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터에 있어서, 하기와 같은 세 개의 다른 전해물 합성에서:
    * 아민, 폴리머 그리고 이들을 포함한 물질;
    * 대체 암모늄 염, 폴리머 그리고 이들을 포함한 물질;
    * 금속염 그리고 다른 바람직한 혼합물,
    전극의 활성물질 안에 포함되어 있으며 흑연과 금속이 화학적 또는 기계적으로 합쳐진 금속을 활성물질 그 자체로 최대한 고정시키며, 전해물과 이에 의해 형성된 합성 음이온 안에 포함된 양이온을 고정시키므로써, 세 개의 전해물 합성에 들어 있는 음이온의 선택 전도율의 균일성을 최대한 증가시키고 보장하여, 필요한 전해물 합성의 기계적 특성을 보장하는 방식으로 합성의 성분을 선택하는 것을 특징으로 하는 비수성 전해물을 가진 고전력용량 어큐뮬레이터.
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