KR200217122Y1 - 전기이중층 커패시터의 단위셀 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분극성 전극(10)과 금속케이스(12)로 구성되고 금속케이스(12)가 원형의 저면부(14)와 이로부터 연장된 원통형 측벽(16)으로 구성되는 전기이중층 커패시터의 단위셀을 제공한다. 본 고안에 따라서, 금속케이스(12)의 저면부(14)의 내경과 동일 직경을 갖는 금속제 고정부재(18)의 원형기판(20)의 중심부분에서 타발성형되어 입설되고 상부에 원형의 인선(22)이 형성된 고정관체(24)에 분극성 전극(10)이 고정결합되어 고정부재(18)의 원형기판(20)이 금속케이스(12)의 저면부(14)상에 배치결합되어 구성된다. 따라서 금속케이스(12)와 동일 재질의 고정부재(18)를 이용하여 분극성 전극(10)을 고정하고 고정부재(18)와 금속케이스(12)의 접촉에 의한 전기 전도를 함으로써 제조공정이 간단하고, 금속케이스(12) 내 중심과 분극성 전극(10)의 중심이 일치되어 커패시터의 전기적으로 우수한 특성을 갖게 하고, 고정부재(18)와 금속케이스(12)는 같은 종류의 금속끼리의 접촉에 의한 전기전도를 진행함으로써 부식을 방지할 수 있도록 한 전기 이중층 커패시터의 단위셀을 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

전기이중층 커패시터의 단위셀 {UNIT CELL FOR ELECTRIC DOUBLE LAYER}

본 고안은 전기이중층 커패시터의 단위셀에 관한 것으로, 특히 이러한 단위셀을 구성하는 분극성 전극을 금속케이스 내에 중심이 일치되게 고정하여 내장조립될 수 있도록 하고, 분극성 전극과 금속케이스 사이의 전기전도가 분극성 전극을 중심이 일치되게 고정하는 금속케이스와 동일 재질의 금속제 고정부재를 통하여 이루어질 수 있도록 함으로써 부식이 방지될 수 있도록 한 전기이중층 커패시터의 단위셀에 관한 것이다.

최근에 전자기기, 가전제품 및 산업기기 등의 발전과 더불어 전자부품이 고급화, 소형화 및 경량화되고 있으며 이에 따라 전자부품의 다양화에 따른 부품의 다기능화도 요구되고 있다. 그 한가지의 예로써 전지와 커패시터의 기능을 합친 개념의 전기이중층 커패시터의 사용이 날로 증가하고 있다.

이러한 전기이중층 커패시터는 전해액이 함침된 양극과 음극의 두 전극과 이들 전극 사이의 절연 및 단락방지를 위한 전해지 및 가스킷 등을 포장하는 양극 및 음극 금속케이스로 구성되는 단위셀로 구성되며, 2∼3개의 이러한 단위셀을 직렬로 적층하고 절연판을 사이에 두고 양극과 음극의 두 단자를 조합하여 적층된 것을 금속제 외장케이스에 수납조립하여 구성된다.

본 고안에 있어서는 이러한 전기이중층 커패시터 중에서 양극 및 음극의 금속케이스내에 분극성 전극을 고정결합하여 구성되는 단위셀의 구조에 관한 것이다.

통상적으로 전기이중층 커패시터의 단위셀에 있어서 내부에 분극성 전극이 고정결합되는 금속케이스는 외부로부터 전달되는 전기를 분극성 전극내부의 전해액까지 전달하기 위한 집전극의 역할을 하므로 금속케이스내의 중심과 분극성 전극의 중심이 일치되어야 하고 이들 두 구성요소 사이의 접촉계면에서 부식 등의 반응이 일어나지 않아야 한다. 만약 금속케이스내의 중심과 분극성 전극의 중심이 일치하지 않는 경우 전기이중층 커패시터의 전기적인 성능이 저하된다.

종래기술의 전형적인 전기이중층 커패시터의 단위셀은 그 구성단계를 보인 도 1과 도 2에서 보인 바와 같이, 원형의 저면부(1)와 이로부터 연장된 원통형 측벽(2)으로 구성되는 금속케이스(3)의 내부, 즉 저면부(1)에 도전성의 접착용액(4)을 도포하고 이에 분극성 전극(5)을 가압접착하여 고정하는 구조로 되어 있는 것이 있다(제1 종래기술).

그러나, 도 1과 도 2에서 보인 바와 같은 종래기술의 전기이중층 커패시터의 단위셀에 있어서는 분극성 전극(5)을 접착용액(4)이 도포된 금속케이스(3)의 저면부(1)에 접착고정시킬 때 통상 금속케이스(3)의 원통형 측벽(2)의 내경보다 작은 외경을 갖는 분극성 전극(5)이 접착용액(4)의 표면장력에 의하여 한쪽으로 흘러가는 현상, 즉 편심현상의 가능성이 높아 금속케이스(3) 내의 중심과 분극성 전극(5)의 중심이 일치하지 않는 경우가 있으며 접착층이 외부의 작은 충격에도 쉽게 분리되는 작업상의 문제점도 있다.

또한 종래기술의 다른 구성으로서, 도 3에 보인 바와 같이, 분극성 전극(5)의 저면 또는 금속케이스(3)의 저면부(1)상에, 또는 이들 모두에 Al, Ni 및 Ti 등의 금속(6)을 플라즈마 용사한 후 (+)용접단자(7)와 (-)용접단자(8)를 이용하여 용접하여 부착하는 것이 알려진 바 있다(제2 종래기술). 그러나 이러한 종래기술의 구성을 얻는 방법은 공정이 복잡하고 용접부분에서 부식이 발생할 가능성이 높다. 또한 이러한 방법으로 얻는 구성에 있어서는 특히 분극성 전극의 소재가 섬유상태의 소재로 한정되어 있고 소재의 손실이 크다.

본 고안에 있어서는 종래기술의 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 단위셀을 구성하는 분극성 전극을 금속케이스내에 중심이 일치되게 고정하여 내장조립될 수 있도록 하고 분극성 전극과 금속케이스 사이의 전기전도가 분극성 전극을 중심이 일치되게 고정하는 금속제 고정부재를 통하여 이루어질 수 있도록 함으로서 부식이 방지될 수 있도록 한 전기이중층 커패시터의 단위셀을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위하여, 본 고안에 있어서는 분극성 전극과 금속케이스로 구성되고 금속케이스가 원형의 저면부와 이로부터 연장된 원통형 측벽으로 구성되는 전기이중층 커패시터의 단위셀이 제공된다. 본 고안에 따라서, 금속케이스의 저면부의 내경과 동일 직경을 갖는 금속제 고정부재의 원형기판의 중심부분에서 타발성형되어 입설되고 상부에 원형의 인선이 형성된 고정관체에 분극성 전극을 고정결합하여 고정부재의 원형기판을 금속케이스의 저면부상에 배치결합함으로써 금속케이스 내의 중심과 분극성 전극의 중심이 일치되게 하고, 상기 고정부재는 금속케이스와 동일 재질의 금속을 사용함으로써 부식이 방지되고 전기적으로 우수한 특성을 가진 전기이중층 커패시터의 단위셀을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 종래기술의 전기이중층 커패시터의 단위셀을 구성하는 과정을 보인 사시도.

도 3은 종래기술의 다른 전기이중층 커패시터의 단위셀을 구성하는 과정을 보인 단면도.

도 4는 본 고안의 전기이중층 커패시터의 단위셀을 보인 분리사시도.

도 5는 본 고안의 분극성 전극이 결합된 상태를 보인 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호설명＞

10... 분극성 전극 12... 금속케이스

14... 저면부 18... 고정부재

20... 원형기판 22... 인선

24... 고정관체

도 4는 본 고안의 실시형태를 보인 것으로, 본 고안의 단위셀은 분극성 전극(10)과 금속케이스(12)로 구성된다. 분극성 전극(10)은 통상적인 원반형의 형태로 되어 있으며 금속케이스(12)는 원형의 저면부(14)와 이로부터 연장된 원통형 측벽(16)으로 구성된다.

본 고안에 따라서, 분극성 전극(10)은 금속제의 고정부재(18)를 통하여 금속케이스(12)내에 고정결합된다. 이러한 고정부재(18)는 그 재질이 금속케이스와 같은 재질인 Ta, SUS304, SUS316, Ti, Ni, Al 또는 Cu이며 금속케이스(12)의 저면부(14)의 내경과 동일 직경을 갖는 원형기판(20)으로 구성되고 이 원형기판(20)에는 그 중심부분에서 타발성형되어 입설되고 상부에 원형의 인선(刃線)(22)이 형성되어 있으며 높이가 분극성 전극(10)의 높이보다는 작은 고정관체(24)가 일체로 형성되어 있다.

이와 같은 분극성 전극(10)은 고정부재(18)의 원형기판(20)에 형성된 고정관체(24)에 중심을 일치시켜 가압결합된다. 이때에 고정관체(24)의 인선(22)은 고정관체(24)가 분극성 전극(10)에 용이하게 침투될 수 있도록 한다. 이와 같이 중심이 일치되게 분극성 전극(10)이 결합된 고정부재(18)는 그 원형기판(20)의 직경이 금속케이스(12)의 저면부(14)의 내경과 동일하므로 고정부재(18)의 원형기판(20)을 금속케이스(12)의 저면부(14)에 간단히 삽입하는 것만으로 분극성 전극(10)의 편심배치없이 분극성 전극(10)과 금속케이스(12) 사이의 중심이 일치하게된다. 또한 본 고안의 단위셀이 조립완성되었을 때 분극성 전극(10)은 이에 침투결합된 원형기판(20)의 고정관체(24)와 물리적으로 그리고 전기적으로 안정되게 결합되어 있고 원형기판(20)이 그 저면에서 금속케이스(12)의 저면부(14)에 동일 재질의 금속-금속 접촉으로 전기전도가 이루어질 수 있게 되어 있어 부식이 방지될 수 있으며 전기적으로도 우수한 특성을 나타낼 수 있는 것이다.

이와 같은 본 고안의 전기적인 특성이 도 1 및 도 2의 제1 종래기술과 도 3의 제2 종래기술과 비교되었다. 그 결과는 다음의 표 1과 같다.

이와 같이, 본 고안은 전기이중층 커패시터의 단위셀을 분극성 전극과 금속케이스 사이의 전기전도가 분극성 전극을 금속케이스와 중심이 일치되게 고정하는 금속제 고정부재를 통하여 이루어질 수 있도록 하고, 금속케이스와 고정부재는 같은 재질을 사용함으로써 부식이 방지될 수 있고 전기적인 특성이 우수하도록 하였다.

Claims (2)

1. 분극성 전극(10)과 금속케이스(12)로 구성되고 금속케이스(12)가 원형의 저면부(14)와 이로부터 연장된 원통형 측벽(16)으로 구성되는 것에 있어서, 금속케이스(12)의 저면부(14)의 내경과 동일 직경을 갖는 금속제 고정부재(18)의 원형기판(20)의 중심부분에서 타발성형되어 입설되고 상부에 원형의 인선(22)이 형성된 고정관체(24)에 분극성 전극(10)을 고정결합하여 고정부재(18)의 원형기판(20)을 금속케이스(12)의 저면부(14)상에 배치결합하여 구성됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터의 단위셀.
2. 제 1항에 있어서, 금속케이스(12)와 고정부재(18)는 동일 재질로 구성됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터의 단위셀.