KR200268173Y1 - Electric Double Layer Capacitor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전기이중층 캐패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성하는 분극성 전극과 금속 케이스가 완전 결합되고, 우수한 전기적 특성을 갖는 전기이중층 캐패시터에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 어느 한 면에 피팅 또는 에칭되어 다수의 요홈부(12a)가 형성되고 금속 케이스(20)(20')와 동일한 재질로 된 금속 지지체(12)와, 상기 금속 지지체(12)의 요홈부(12a)가 형성된 면에 분말 활성탄을 주재료로 한 전극물질의 슬러리가 코팅 및 고착되고 가열된 롤을 사용하여 압착된 분말 활성탄 전극물질(14)로 구성된 분극성 전극체(10)를 금속 케이스(20)(20')와 중심이 일치되도록 하여 용접, 결합한 전기이중층 캐패시터가 제공된다. 이에 따라, 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터는 분말 활성탄 전극물질(14)과 금속 케이스(20)(20')는 금속 지지체(12)에 의하여 결합되고, 이와 같은 금속 지지체(12)는 금속 케이스(20)(20')에 용접하여 결합됨으로써 전기이중층 캐패시터의 단위셀(50)을 구성하는 구성요소 간을 물리적으로 그리고 전기적으로 완전 결합되는 효과와, 전극물질 입자 상호간의 접촉이 양호하여 우수한 전기적 성능을 발휘한다.The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly, to an electric double layer capacitor having an excellent electrical property, in which the polarizable electrode constituting the unit cell of the electric double layer capacitor is completely coupled to the metal case. According to the present invention, the metal support 12 and the metal support 12 made of the same material as the metal case 20, 20 'formed by fitting or etching on one surface to form a plurality of grooves (12a) A polarized electrode body 10 composed of a powdered activated carbon electrode material 14, which is coated and fixed with a slurry of electrode material containing powder activated carbon as a main material on the surface on which the recessed portion 12a is formed, is pressed using a heated roll. An electric double layer capacitor, which is welded and joined by centering the metal cases 20 and 20 ', is provided. Accordingly, in the electric double layer capacitor according to the present invention, the powdered activated carbon electrode material 14 and the metal cases 20 and 20 'are coupled by the metal support 12, and the metal support 12 is a metal case ( 20) (20 ') is welded and coupled to effect the physical and electrical perfect coupling between the components constituting the unit cell 50 of the electric double layer capacitor, and good contact between electrode material particles. Exert.
Description
본 고안은 전기이중층 캐패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성함에 있어서 분말 활성탄을 주재료로 한 전극물질을 슬러리화하여 이를 금속 케이스와 동일한 재질의 금속 지지체에 코팅시켜 제조한 분극성 전극체를 금속 케이스에 결합시킨 전기이중층 캐패시터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric double layer capacitor, and more particularly, to constituting a unit cell of an electric double layer capacitor, slurrying an electrode material mainly made of powdered activated carbon and coating the same on a metal support of the same material as the metal case. The present invention relates to an electric double layer capacitor in which a polarizable electrode body is bonded to a metal case, and a method of manufacturing the same.
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 2차 전지와 캐패시터의 기능을 합친 것으로 서로 다른 계면에 형성된 전기이중층에서 발생하는 정전하 현상을 이용한 전기이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor)의 사용이 날로 증가하고 있다.Recently, with the development of electronic devices, home appliances, and industrial equipment, electronic components are becoming more advanced, smaller, and lighter, and accordingly, there is also a demand for multifunctional components due to the diversification of electronic components. One example is the combination of the functions of a secondary battery and a capacitor, and the use of an electric double layer capacitor (Electric Double Layer Capacitor) using the electrostatic charge phenomenon occurring in the electric double layer formed at different interfaces is increasing day by day.
이러한 전기이중층 캐패시터는 액체상태 또는 고체상태의 전해액이 함침된 양극과 음극의 두 전극(분극성 전극)과, 이러한 두 전극 사이의 이온(ion) 전도만 가능케 하고, 절연 및 단락 방지를 위한 다공성 재질의 세퍼레이터와, 전해액의 누액을 방지하고, 절연 및 단락방지를 위한 가스킷 등의 구성요소를 포장하는 양극 및 음극 금속 케이스로 된 단위셀로 구성되며, 이러한 단위셀 2~3개를 직렬로 적층하고 양극과 음극의 두 단자를 조합하여 적층된 것을 금속제 외장 케이스에 수납 조립하여 완성된다.Such an electric double layer capacitor allows only two electrodes (polarizable electrodes) of an anode and a cathode impregnated with a liquid or solid electrolyte, and only conducts ions between the two electrodes, and a porous material for insulation and short circuit prevention. And a unit cell made of a cathode and a cathode metal casing to prevent leakage of the electrolyte solution and to package components such as a gasket for insulation and short circuit prevention. The laminate of the two terminals of the positive electrode and the negative electrode is combined and completed in a metal outer case.
본 고안은 특히, 이러한 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성함에 있어서분극성 전극과 금속 케이스의 결합 방법에 특징이 있는 단위셀에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a unit cell characterized by a method of coupling a polarizable electrode and a metal case in constructing a unit cell of such an electric double layer capacitor.
전기이중층 캐패시터의 단위셀에 있어서, 금속 케이스 내부에 분극성 전극을 접착함으로써 캐패시터의 외부로부터 금속 케이스로 전달되는 전기에너지가 분극성 전극 내부의 전해액까지 전달된다. 이에 따라, 이들 두 구성요소 간에는 전기전도도가 우수하여야 하며, 분극성 전극은 금속 케이스 내에 내장될 수 있는 형상이어야 한다.In the unit cell of the electric double layer capacitor, electrical energy transferred from the outside of the capacitor to the metal case is transferred to the electrolyte inside the polarizable electrode by adhering the polarizable electrode to the inside of the metal case. Accordingly, the electrical conductivity must be excellent between these two components, and the polarizable electrode should be shaped to be embedded in the metal case.
또한, 분극성 전극이 접착되는 접착부위는 집전극의 역할을 하므로 금속 케이스와 분극성 전극은 완전 결합되어야 하며, 완전 결합이 되지 않을 경우 전기이중층 캐패시터의 정전용량, 내부저항 및 누설전류 등의 전기적 성능이 저하된다. 아울러, 금속 케이스의 중심과 분극성 전극의 중심이 일치되어야 하며, 만약 금속 케이스의 중심과 분극성 전극의 중심이 일치하지 않는 경우 전기이중층 캐패시터의 전기적인 성능이 저하된다.In addition, since the adhesive part to which the polarizable electrode is bonded serves as a collecting electrode, the metal case and the polarizable electrode must be completely coupled, and if it is not completely coupled, the electrical double layer capacitor, such as capacitance, internal resistance, and leakage current, may be Performance is degraded. In addition, the center of the metal case and the center of the polarizable electrode should match, and if the center of the metal case and the center of the polarizable electrode do not coincide, the electrical performance of the electric double layer capacitor is degraded.
종래, 이러한 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성함에 있어서, 금속 케이스에 결합되는 분극성 전극은 분말 활성탄 전극물질을 슬러리화하여 집전체 상에 도포하여 형성하였다. 그러나, 페이스트상의 분극성 전극은 다루기 곤란하고 활성탄 입자들 상호간의 접촉 저항이 크기 때문에 분말상의 활성탄을 고체상태의 시트로 제조하거나 섬유상의 활성탄 시트로 제조하여 고형 판상으로 하여 금속 케이스에 접착제를 사용하거나 용접하는 방법으로 고정 결합하였다.Conventionally, in constituting the unit cell of the electric double layer capacitor, the polarizable electrode bonded to the metal case was formed by slurrying the powdered activated carbon electrode material and applying it on the current collector. However, since the paste-like polarized electrode is difficult to handle and the contact resistance between the activated carbon particles is large, the powdered activated carbon is made of a solid sheet or a fibrous activated carbon sheet to make a solid sheet, and then the adhesive is applied to the metal case. It was fixedly bonded by welding.
예를 들면, 도 4a 및 도 4b에 보인 바와 같이, 분말상 활성탄을 고체상태의 시트로 제조하여 이를 일정 크기와 형상으로 재단한 분극성 전극(5)을 원반 형상의저면부(1)와 이로부터 연장된 원통형 측벽(2)으로 구성되는 금속 케이스(3)의 내부, 즉 저면부(1)에 카본 페이스트, 도전성 폴리머 등의 액상 도전성 접착제(4)를 도포하고 가압 접착하여 고정하였다(제1 종래기술).For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the polarizable electrode 5, which is made of a powdered activated carbon into a sheet in a solid state and cut into a predetermined size and shape, has a disk-shaped bottom portion 1 and therefrom. Liquid conductive adhesive 4 such as carbon paste, conductive polymer, etc. was applied to the inside of the metal case 3 composed of the elongated cylindrical side wall 2, that is, the bottom surface 1, and then fixed by pressing and bonding (first conventional method). Technology).
그러나, 이와 같은 분극성 전극(5)은 고형 판상으로 제조됨에 따라 이를 금속 케이스내에 접착하기 위해서는 접착제(4)를 사용하는 접착방법이 적용되는 바, 이는 접착제(4)를 사람의 손으로 고르게 도포해야만 하기 때문에 생산력이 감소되고, 건조 공정이 추가되어 공정이 복잡해지는 단점이 있다. 특히, 외부의 충격이나 고온 건조 후 급냉에 의하여 접착된 분극성 전극(5)이 금속 케이스(3)와 쉽게 분리되는 등의 작업상 문제점이 발생한다. 또한, 분극성 전극(5)의 외경이 금속 케이스(3)의 원통형 측벽(2)의 내경보다 작을 경우 접착제(4)의 표면장력에 의하여 분극성 전극(5)이 한쪽으로 흘러가는 현상, 즉 편심현상의 가능성이 높아 금속 케이스(3) 내의 중심과 분극성 전극(5)의 중심이 일치하지 않는 경우가 있어 전기적인 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, as the polarizable electrode 5 is manufactured in a solid plate shape, an adhesive method using an adhesive 4 is applied to bond the same into a metal case, which evenly applies the adhesive 4 to a human hand. This has the disadvantage that the productivity is reduced and the process is complicated by the addition of a drying process. In particular, an operation problem occurs such that the polarized electrode 5 adhered by rapid cooling after external impact or high temperature drying is easily separated from the metal case 3. In addition, when the outer diameter of the polarizable electrode 5 is smaller than the inner diameter of the cylindrical side wall 2 of the metal case 3, the phenomenon that the polarizable electrode 5 flows to one side by the surface tension of the adhesive agent 4, namely There is a high possibility of eccentricity, so that the center of the metal case 3 and the center of the polarizable electrode 5 do not coincide with each other, and there is a problem that the electrical performance is lowered.
또한, 도 5에 보인 바와 같이, 종래기술의 다른 구성으로서, 섬유상 활성탄 시트(6)의 표면에 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 또는 티탄(Ti) 등의 금속(6a)을 플라즈마 용사한 후 일정한 크기와 형상으로 재단한 섬유상 활성탄 고형 판상의 분극성 전극(5')을 (+)용접단자(7)와 (-)용접단자(8)를 이용하여 금속 케이스(3)에 용접하여 부착하는 것이 알려진 바 있다(제2 종래기술).In addition, as shown in FIG. 5, as another configuration of the related art, after plasma-spraying a metal 6a such as aluminum (Al), nickel (Ni), or titanium (Ti) on the surface of the fibrous activated carbon sheet 6 A fibrous activated carbon-shaped polarized electrode 5 'cut into a predetermined size and shape is welded to the metal case 3 using the (+) welding terminal 7 and the (-) welding terminal 8 to be attached thereto. It is known (second prior art).
그러나 섬유상 활성탄 시트의 분극성 전극은 소재 자체가 고가이며, 이는 또한 금속물을 용사하여 부착하는 방법을 적용함에 따라 금속물 용사 공정이 추가되어 공정이 복잡하고, 금속물 용사 관련설비가 고가인 점을 감안할 때 쉽게 현업에 적용하기에는 곤란하다. 한편, 이러한 금속물 용사 방법에 의한 접착방법은 특히 분극성 전극의 소재가 섬유상태로 한정되어 있고, 제조 공정 중 소재의 손실 또한 크기 때문에 제품 가격 상승의 중요한 요인으로 작용한다.However, the polarized electrode of the fibrous activated carbon sheet is expensive in itself, which is also complicated by the addition of the metal spraying process, and the metal spraying equipment is expensive. Given this, it is difficult to easily apply in the field. On the other hand, the adhesion method by the metal spray method is particularly important because the material of the polarizable electrode is limited to the fiber state, and the loss of the material during the manufacturing process is also large.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 단위셀을 구성하는 분극성 전극을 형성함에 있어서, 페이스트상의 전극물질을 금속 지지체에 코팅 및 고착시키고 가열된 롤을 사용하여 압착시킴으로써 전극물질 입자 상호간의 접촉을 양호하게 하여 정전용량, 내부저항 및 누설전류 등의 전기적 특성이 우수한 전기이중층 캐패시터를 제공하려는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, in forming a polarizable electrode constituting the unit cell, the electrode material by coating and fixing the paste-like electrode material on a metal support and pressing using a heated roll The purpose of the present invention is to provide an electric double layer capacitor having excellent electrical characteristics such as capacitance, internal resistance, and leakage current by improving contact between particles.
특히, 본 고안은 종래의 접착제를 사용하거나 금속 플라즈마 용사에 의한 접착 방법에 따른 문제점을 해결하고자 전극물질은 금속 케이스와 동일 재질로 된 금속 지지체에 결합시키고, 이러한 금속 지지체는 금속 케이스에 중심이 일치되게 용접하여 결합시킴으로써 전극물질과 금속 케이스를 금속 지지체에 의한 결합 및 전기전도가 이루어질 수 있도록 하여 접착제의 사용이나 금속 플라즈마 용사 방법이 배제되고, 우수한 전기적 특성을 갖으며, 단위셀을 구성하는 구성요소 간을 견고히 결합시킨 전기이중층 캐패시터를 제공하려는 것이다.In particular, the present invention, in order to solve the problems caused by the conventional adhesive method or the adhesion method by the metal plasma spray, the electrode material is bonded to the metal support of the same material as the metal case, the metal support is centered on the metal case By welding and bonding, the electrode material and the metal case can be bonded and electrically conducted by the metal support, thereby eliminating the use of adhesives or the method of metal plasma spraying, and having excellent electrical properties, and constituting the unit cell. It is to provide an electric double layer capacitor that firmly binds the liver.
도 1은 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 보인 사시도.1 is a perspective view showing a unit cell of an electric double layer capacitor according to the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 보인 단면도.2 is a cross-sectional view showing a unit cell of an electric double layer capacitor according to the present invention.
도 3는 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터의 분극성 전극체가 금속 케이스에 결합되는 모습을 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a state in which the polarizable electrode body of the electric double layer capacitor according to the present invention is coupled to the metal case.
도 4a 및 도 4b는 종래 기술의 전기이중층 캐패시터의 단위셀의 구성 과정을 보인 사시도.4A and 4B are perspective views illustrating a configuration process of a unit cell of a conventional electric double layer capacitor.
도 5는 종래 기술의 다른 전기이중층 캐패시터의 단위셀의 구성 과정을 보인 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing a configuration process of a unit cell of another electric double layer capacitor of the prior art.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
7: (+)용접단자 8: (-)용접단자7: (+) welding terminal 8: (-) welding terminal
10: 분극성 전극체 12: 금속 지지체10: polarizable electrode body 12: metal support
12a: 요홈부 14: 분말 활성탄 전극물질12a: recess 14: powdered activated carbon electrode material
20, 20': 금속 케이스 30: 세퍼레이터20, 20 ': metal case 30: separator
40: 가스킷 50: 단위셀40: gasket 50: unit cell
본 고안은 금속 케이스와, 어느 한 면에 요홈부가 형성되고 금속 케이스와 동일한 재질로 된 금속 지지체에 분말 활성탄 슬러리를 코팅시켜 형성된 분극성 전극체가 중심이 일치되게 용접 결합됨을 특징으로 하는 전기이중층 캐패시터를 제공한다.The present invention is an electric double layer capacitor, characterized in that the groove is formed on one side and the polarized electrode body formed by coating a powdered activated carbon slurry on a metal support made of the same material as the metal case is welded to match the center. to provide.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the electric double layer capacitor according to the present invention.
도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터는 분극성 전극체(10)가 내장되고 원판 형상의 저면부(21)와 이로부터 연장된 원통형의 측벽(22)으로 구성되며 (+)전류단자에 연결되는 상부 금속 케이스(20)와, 저면부(21') 및 측벽(22')으로 이루어지되 상기 상부 금속 케이스(20)보다 더 큰 내경을 가지며 분극성 전극체(10)가 내장되고 (-)전류단자에 연결되는 하부 금속 케이스(20')로 형성된 단위셀(50)로 구성된다. 또한, 이들은 이온(ion) 전도만 가능케 하는 다공성 재질의 세퍼레이터(30)와 절연 및 단락 방지를 위한 가스킷(40)으로 절연되어 있다.As shown in Figures 1 and 2, the electric double layer capacitor according to the present invention is composed of a polarizing electrode body 10 is built and a disk-shaped bottom portion 21 and a cylindrical side wall 22 extending therefrom. It consists of an upper metal case 20 connected to a positive current terminal, a bottom portion 21 'and a side wall 22', and has a larger inner diameter than the upper metal case 20 and has a polarizable electrode body 10. ) Is formed of a unit cell 50 formed of a lower metal case 20 'connected to a negative (-) current terminal. In addition, they are insulated with a separator 30 made of a porous material which enables only ion conduction and a gasket 40 for insulation and short circuit prevention.
도 3을 참조하여 설명하면, 분극성 전극체(10)는 어느 한 면에 다수의 요홈부(12a)가 형성된 금속 지지체(12)와, 상기 금속 지지체(12)의 요홈부(12a)가 형성된 면에 분말 활성탄 전극물질(14)이 고착되어 있다. 이러한 분극성 전극체(10)는, 금속 케이스(20)(20')에 중심이 일치되게 하여 금속 지지체(12)의 요홈부(12a)가 형성된 면과 대향한 타면이 금속 케이스(20)(20') 내부, 즉 저면부(21)(21')에 (+)용접단자(7)와 (-)용접단자를 이용하여 용접 결합된다.Referring to FIG. 3, the polarizable electrode body 10 includes a metal support 12 having a plurality of recesses 12a formed on one surface thereof, and a recess 12a of the metal support 12. The powdered activated carbon electrode material 14 is fixed to the surface. The polarizable electrode body 10 has the metal case 20 (the other surface facing the surface on which the groove portion 12a of the metal support 12 is formed so that the center thereof is aligned with the metal cases 20 and 20 '). 20 ') is welded to the inside, that is, the bottom portions 21 and 21' by using a positive welding terminal 7 and a negative welding terminal.
본 고안은 분말 활성탄 전극물질(14)과 금속 케이스(20)(20')를 결합함에 있어서, 이들을 집전체의 역할을 하는 금속 지지체(12)에 의하여 결합되게 한 것으로, 분말 활성탄 전극물질(14)은 슬러리 상태의 전극물질이 아래에서 상세히 설명되는 코팅 및 압착 공정을 통하여 입자 상호간의 접촉이 긴밀해진 상태로 고착되어 금속 지지체(12)에 결합되고, 이와 같은 금속 지지체(12)는 중심이 일치되게 하여 금속 케이스(20)(20')에 용접하여 결합함으로써 전기이중층 캐패시터의 단위셀(50)을 구성하는 구성요소 간을 물리적으로 그리고 전기적으로 안정되게 견고히 결합한 것임에 특징이 있다.The present invention is to combine the powdered activated carbon electrode material 14 and the metal case 20, 20 ', they are bonded by a metal support 12, which serves as a current collector, powder activated carbon electrode material (14) ) Is bonded to the metal support 12 by the electrode material in the slurry state is fixed in a state where the contact between the particles is in close contact through the coating and the pressing process described in detail below, such a metal support 12 is coincident with the center It is characterized in that it is firmly and physically and stably coupled between the components constituting the unit cell 50 of the electric double layer capacitor by welding and bonding to the metal case 20, 20 '.
본 고안에 따르면, 금속 지지체(12)는 일반 전해콘덴서의 정전용량 측정 기준에서 600~6000㎌의 용량을 나타내는 수준이며, 두께는 10~150㎛ 수준인 것을 특징으로 한다. 두께가 10㎛ 미만이면 금속 케이스(20)(20')와의 용접이 어려워지고, 150㎛을 넘으면 분극성 전극체(10) 자체의 두께가 두꺼워질 뿐만 아니라 금속 케이스(20)(20')와 분말 활성탄 전극물질(14)의 간격이 멀어져 이들 두 구성요소 간의 전기전도도가 저하된다.According to the present invention, the metal support 12 is a level indicating a capacity of 600 ~ 6000 kW in the capacitance measurement standard of the general electrolytic capacitor, the thickness is characterized in that the level of 10 ~ 150㎛. If the thickness is less than 10 μm, the welding with the metal cases 20 and 20 ′ becomes difficult. If the thickness is more than 150 μm, the polarizable electrode body 10 itself is not only thick, but also with the metal cases 20 and 20 ′. The distance between the powdered activated carbon electrode materials 14 is increased so that the electrical conductivity between these two components is reduced.
상기 금속 지지체(12)의 요홈부(12a)는 피팅(pitting) 또는 에칭(etching)하는 방법으로 형성된다. 이러한 요홈부(12a)는 분말 활성탄 전극물질(14)과 금속 지지체(12)의 접촉면적을 크게 하여 두 구성요소 간에 전기전도를 향상시키고, 이들을 더욱 견고하게 결합시킨다.The recess 12a of the metal support 12 is formed by a method of fitting or etching. The recess 12a increases the contact area between the powdered activated carbon electrode material 14 and the metal support 12, thereby improving electrical conductivity between the two components and more firmly coupling them.
또한, 상기 금속 지지체(12)는 그 재질이 이에 결합되는 금속 케이스(20)(20')와 동일 재질임을 특징으로 한다. 이는 분극성 전극체(10)와 금속 케이스(20)(20')가 동일 재질의 금속-금속 접촉으로 전기전도가 이루어질 수 있도록 하여 전기적으로 우수한 특성을 나타내게 한다.In addition, the metal support 12 is characterized in that the material is the same material as the metal case 20, 20 'coupled thereto. This allows the polarizable electrode body 10 and the metal cases 20 and 20 'to have electrical conductivity by metal-metal contact of the same material, thereby exhibiting excellent electrical characteristics.
금속 지지체(12)의 요홈부(12a)가 형성된 면에는 분말 활성탄 슬러리를 롤 코터(roll coater) 또는 나이프 코터(knife coater) 등을 사용하여 20~200㎛의 두께로 코팅하고, 40~200℃의 온도에서 건조시켜 분말 활성탄 전극물질(14)이 고착된다. 상기 분말 활성탄 슬러리는 분말 활성탄에 전해액, 바인더 및 도전성 첨가제를 혼합한 페이스트상의 전극물질이며, 이는 하기 압착 공정에 따라 금속 지지체(12)에 더욱더 견고하게 고착된다.On the surface where the recess 12a of the metal support 12 is formed, a powder activated carbon slurry is coated to a thickness of 20 to 200 μm using a roll coater or a knife coater, and the thickness is 40 to 200 ° C. The powdered activated carbon electrode material 14 is fixed by drying at the temperature of. The powdered activated carbon slurry is a paste-like electrode material in which an electrolyte solution, a binder, and a conductive additive are mixed with powdered activated carbon, which is more firmly fixed to the metal support 12 according to the following compression process.
후속하여 코팅된 면을 100~250℃의 온도로 가열된 롤(heating roll)을 사용하여 압착한다. 이와 같이 가열된 롤을 사용하여 압착 공정을 수행함에 따라 분말 활성탄 전극물질(14)은 요홈부(12a)에 충분히 삽입, 결합되어 금속 지지체(12)에 완전 고착되어 일체화된다. 이와 더불어, 분말 활성탄 입자 상호간은 충분히 밀착되어 입자 상호간의 접촉이 긴밀해지고, 단위 체적당 분말 활성탄 입자의 밀도가 증가됨에 따라 접촉저항이 감소된다. 이는 결국 전기이중층 캐패시터의 단위셀(50)의 내부저항이 감소되는 효과를 발휘한다.Subsequently, the coated surface is pressed using a heating roll heated to a temperature of 100 to 250 ° C. As the pressing process is performed using the heated rolls as described above, the powdered activated carbon electrode material 14 is fully inserted into and coupled to the recess 12a to be completely fixed to the metal support 12 to be integrated. In addition, the powdered activated carbon particles are in close contact with each other, resulting in intimate contact between the particles, and the contact resistance decreases as the density of the powdered activated carbon particles per unit volume increases. This results in an effect that the internal resistance of the unit cell 50 of the electric double layer capacitor is reduced.
위와 같이 압착 공정을 거친 분극성 전극체(10)는 일정한 형상을 갖도록 재단되고, 이에 상응하는 형상의 금속 케이스(20)(20')에 내장시켜 중심이 일치되도록 하여 (+)용접단자(7)와 (-)용접단자(8)를 이용하여 용접된다. 이와 같이, 분극성 전극체(10)가 내장된 상부 금속 케이스(20) 및 하부 금속 케이스(20')는 세퍼레이터(30) 및 가스킷(40)에 의하여 절연되고 가압시켜 결합됨으로써 하나의 단위셀(50)이 형성된다.The polarized electrode body 10 which has undergone the crimping process as described above is cut to have a predetermined shape and embedded in the metal cases 20 and 20 'of the corresponding shape so that the centers coincide with each other. ) And (-) welding terminal (8). As such, the upper metal case 20 and the lower metal case 20 ′ in which the polarizable electrode body 10 is embedded are insulated and pressurized by the separator 30 and the gasket 40 to be combined with one unit cell ( 50) is formed.
또한 본 고안에 따르면, 금속 케이스(20)(20')는 SUS합금 표면에 Al, Ni, Ta또는 Ti 등의 금속을 0.01~0.1mm로 코팅하여 사용하는 것이 바람직하다. 통상, 금속 케이스는 SUS304, SUS316 등의 SUS합금이 사용되고 있는데, 이와 같이 Al, Ni, Ta 또는 Ti 등의 금속을 코팅하여 사용하게 되면 용접 시 부식이 방지되고, 자연 금속 전위차가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 코팅 금속은 제품의 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있다. 일례를 들면, 상기 집전체의 역할을 하는 금속 지지체(12)의 재질이 알루미늄 박(aluminum foil)으로 된 것을 사용하는 경우, 이에 따라 금속 케이스(20)(20')는 SUS합금 표면에 알루미늄을 용융 코팅하여 사용한다.In addition, according to the present invention, the metal case 20 (20 ') is preferably used by coating a metal such as Al, Ni, Ta or Ti to 0.01 ~ 0.1mm on the surface of the SUS alloy. Usually, SUS alloys such as SUS304, SUS316, etc. are used for metal cases, and coating metals such as Al, Ni, Ta, or Ti may prevent corrosion during welding and prevent formation of natural metal potential differences. Can be. Such a coating metal can be selectively used depending on the kind of product. For example, in the case where the material of the metal support 12 serving as the current collector is made of aluminum foil, the metal cases 20 and 20 'may be made of aluminum on the surface of the SUS alloy. Used by melt coating.
하기 [표 1]은 도 4a, 도 4b(제1 종래기술) 및 도 5(제2 종래기술)에 보인 종래의 구성에 따른 전기이중층 캐패시터의 단위셀과 본 고안에 따른 전기이중층 캐패시터의 단위셀(50)의 정전용량, 누설전류 및 내부저항을 비교한 것이다.Table 1 shows the unit cell of the electric double layer capacitor according to the conventional configuration shown in Figs. 4a, 4b (first prior art) and 5 (second prior art) and the unit cell of the electric double layer capacitor according to the present invention. The capacitance, leakage current and internal resistance of (50) are compared.
전술한 바와 같이, 본 고안은 전기이중층 캐패시터의 단위셀을 구성함에 있어서, 접착제를 사용하거나 금속 플라즈마 용사 공정이 배제되어 이에 따른 편심현상이나 공정의 복잡함이 없으며, 금속 케이스와 분리되지 않고, 물리적으로 그리고전기적으로 완전 결합된 전기이중층 캐패시터를 제공한다.As described above, in the present invention, in the unit cell of the electric double layer capacitor, the use of an adhesive or a metal plasma spraying process is excluded, and thus there is no eccentricity or complexity of the process, and it is physically separated from the metal case. And providing an electrical fully coupled electrical double layer capacitor.
또한, 분극성 전극체(10)와 금속 케이스(20)(20')가 금속 지지체(12)에 의한 동일 재질의 금속-금속 접촉에 의한 전기전도가 이루어질 수 있도록 하여 전기적으로 우수한 특성을 갖는다. 이와 더불어, 금속 지지체에 코팅, 고착된 분말 활성탄 전극물질을 가열된 롤을 사용하여 압착 공정을 수행함으로써 전극물질의 전극 밀도를 증가시켜 접촉저항이 감소되어 단위셀의 내부저항이 감소되는 효과를 발휘한다. 상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 종래의 구성에 따른 전기이중층 캐패시터의 단위셀과 비교하여 우수한 정전용량, 내부저항 및 누설전류를 나타내고 있음을 알 수 있다.In addition, the polarizable electrode body 10 and the metal cases 20 and 20 ′ may be electrically conductive by metal-metal contact made of the same material by the metal support 12, thereby having excellent electrical characteristics. In addition, the powder activated carbon electrode material coated and fixed on the metal support is pressed using a heated roll to increase the electrode density of the electrode material, thereby reducing the contact resistance, thereby reducing the internal resistance of the unit cell. do. As shown in Table 1, it can be seen that excellent capacitance, internal resistance, and leakage current are shown in comparison with the unit cell of the conventional electric double layer capacitor.
Claims (3)
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