KR200366548Y1 - 코인형 전기이중층 축전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축전기의 작동전압을 높이기 위하여 하나의 셀 내부에 두 쌍 이상의 전극이 포함되도록 한 코인형 전기이중층 축전기에 관한 것이다. 본 고안에 따른 전기이중층 축전기(10)는 상호 절연적으로 결합된 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13)로 이루어진 하나의 케이스(11)와; 하부 케이스(13)의 내벽에 밀착 설치되어, 전해액의 누설을 방지하는 가스킷(14a, 14b)과; 가스킷(14a)에 고정되어 케이스(11)의 내부를 복층의 공간(S1, S2)으로 구획하는 중간 플레이트(15)와; 각 공간(S1, S2)의 상측면과 하측면에 각각 접촉하도록 배치되며, 절연 세퍼레이터(3)에 의해 양방향으로 분리되어 이루어진 전극 쌍(2a-2b, 2c-2d)으로 구성된다.

Description

코인형 전기이중층 축전기{Coin type electric double layer capacitor}

본 고안은 코인형 전기이중층 축전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축전기의 작동전압을 높이기 위하여 하나의 셀 내부에 두 쌍 이상의 전극이 포함되도록 한 전기이중층 축전기에 관한 것이다.

도 1a 및 1b는 잘 알려진 코인형 전기이중층 축전기를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 통상의 전기이중층 축전기(1)는 전해액이 함침된 두 분극성 전극(2)과, 두 전극(2) 사이에 배치되는 절연 세퍼레이터(3)와, 전해액의 누액 방지를 위한 가스킷(6) 및 이들 요소들을 내장시키는 비접촉의 상ㆍ하부 금속케이스(4,5)를 포함하여 이루어 진다.

상기 축전기(1)의 작동전압은 전극(2)에 함침된 전해액의 분해전압에 의해 결정되는데, 흔히 사용되는 유기용매계 전해액의 분해전압은 약 3.0V이며 이 경우 작동전압은 분해전압보다 작은 2.75V로 사용된다. 그리하여, 요구되는 작동전압이 5.5V 이상인 경우에 대응하기 위하여, 통상은 상기 축전기(1)를 단위 셀로 하여 2~3개의 단위 셀을 직렬 적층하여 하나의 셀 적층식 축전기를 제조한다.

도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 셀 적층식 축전기에 관한 도면이다. 도면에 따르면, 상부 단위 셀(1)과 하부 단위 셀(1) 사이에 계면 요철(7a)이 형성된 중간 케이스(7)을 더 구비하여, 상부 단위 셀(1)의 하부 케이스(5)가 중간 케이스(7)에 내접되도록 하고, 상기 중간 케이스(7)를 하부 단위 셀(1)의 상부 케이스(4)에 접합시키는 방법으로, 2~3개의 단위 셀을 직렬 적층하여 하나의 축전기를 완성한다.

종래 기술에 따른 셀 적층식 축전기는 단위 셀(1)을 복수로 적층하는 것이며, 더욱이 적층 매체로써 계면 요철(7a)이 형성된 중간 케이스(7)를 포함함에 따라 제품의 두께가 현저히 증가하게 된다. 또한 적층 과정에서 단위 셀(1)에 충격이 가해지기 쉬우며, 이는 단위 셀(1) 및 전체 축전기의 전기적 특성이 저하되는 결과를 초래하게 된다. 또한, 제품의 소형화 요구에 부응하기 위하여는 중간 케이스(7)의 계면 요철(7a)이 작아야 하는데, 이 때 약간의 충격에 의하여 상ㆍ하부 단위 셀(1) 간의 불필요한 쇼트가이 발생될 우려가 크다. 제조방법에 있어서도, 일단 단위 셀(1)을 제작한 후 중간 케이스(7)을 이용하여 다시 적층함으로써 제조공정이 매우 복잡하다.

본 고안의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 하나의 셀 내부에 두 쌍 이상의 전극이 포함되도록 함으로써 보다 간단한 구조와 방법으로 축전기의 작동전압을 높일 수 있는 전기이중층 축전기를 제공하고자 하는 것이다.

도 1a는 통상의 전기이중층 축전기의 구성을 보인 일부 절결 사시도.

도 1b는 도 1a의 단면도.

도 2a는 종래 기술에 따른 셀 적층식 전기이중층 축전기의 단면도.

도 2b는 도 2a의 제작 공정도.

도 3은 본 고안에 따른 전기이중층 축전기의 단면도.

도 4는 도 3의 제작 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2a-2b, 2c-2d. 전극 쌍 3. 세퍼레이터

10. 전기이중층 축전기 12. 상부케이스

13. 하부 케이스 14a, b. 가스킷

15. 중간 플레이트

본 고안은, 하나의 셀 내부에 두 쌍 이상의 전극이 포함되도록 한 것이다. 도 3을 참조하여, 도면 부호 10으로 나타낸 본 고안에 따른 전기이중층 축전기의 구성을 설명한다.

전기이중층 축전기(10)은 상호 절연적으로 결합된 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13)로 이루어진 하나의 케이스(11)와; 하부 케이스(13)의 내벽에 밀착 설치되어, 전해액의 누설을 방지하는 가스킷(14a, 14b)과; 가스킷(14a)에 고정되어 케이스(11)의 내부를 복층의 공간(S1, S2)으로 상하로 구획하는 중간 플레이트(15)와; 각 공간(S1, S2)의 상측면과 하측면에 각각 접촉하도록 배치되며, 절연 세퍼레이터(3)에 의해 양방향으로 분리되어 이루어진 전극 쌍(2a-2b, 2c-2d)으로 구성된다.

상기 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13)는, 하부 케이스(13)의 끝단을 상부 케이스(12)를 향하여 절곡시키는 방법으로 상호 결합된다. 이 때 가스킷(14b)이 개입됨으로써 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13)는 서로 절연적이 된다. 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13), 중간 플레이트(15)는 각각 Al, Ni, SUS 등의 금속 재료 중에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 모두 동일한 재료로 한다.

상기 가스킷(14a, 14b)은 반드시 복수이어야 하는 것은 아니다. 다만, 중간 플레이트(15)의 조립 편의를 위하여, 중간 플레이트(15)에 의해 구획되는 공간(S1, S2)에 대응하는 높이로, 그 공간(S1, S2)의 수 만큼 구비된다. 중간 플레이트(15)는 전기이중층 축전기(10)의 필요 작동전압에 따라 복수로 제공될 수 있으며, 중간 플레이트(15)는 이를 지지할 수 있는 형태를 가진 가스킷(14a) 상에 안착 고정된다.

도면에서, 상기 전극 쌍(2a-2b, 2c-2d)은 두 쌍으로 도시되어 있다. 하부 전극 쌍(2a-2b) 중; 하부 전극(2a)은 하부 케이스(13)의 내측 표면에 접촉해 있고, 상부 전극(2b)은 중간 플레이트(15)의 하면에 접촉해 있다. 또한, 상부 전극 쌍(2c-2d) 중; 하부 전극(2c)은 중간 플레이트(15)의 상면에 접촉해 있고, 상부 전극(2d)은 상부 케이스(12)의 내측 표면에 접촉해 있다.

한편, 중간 플레이트(15)에 의해 구획되는 공간(S1, S2)의 수에 따라 두 쌍 이상의 전극 쌍이 배치될 수 있다. 이 경우 도시되지 않은 전극 쌍 중; 하부 전극은 중간 플레이트의 상면에 접촉하고, 상부 전극은 또 다른 중간 플레이트의 하면에 접촉한다.

상기 전기이중층 축전기(10)는 단일 공정으로 제조된다. 도 4를 참조하여, 본 고안에 따른 전기 이중층 축전기(10)의 제조 공정을 상세히 설명한다.

S1: 하부 케이스(13)의 내측 표면에 전극(2a)를 접합시킨다. 전극(2a)은 금속 집전체에 전해액을 함침시킨 통상의 것으로, 도전성 접착제 또는 용접 등 알려진 수단을 이용하여 하부 케이스(13)에 접합시킨다.

S2: 하부 케이스(13)의 내벽에 밀착되는 가스킷(14a)을 하부 케이스(13) 안에 끼워 넣는다. 가스킷(14a) 상측에 홈을 형성하여 중간 플레이트(15)의 끝단이 끼워지게 하는 것이 조립상 편리하다.

S3: 가스킷(14a) 내부에 세퍼레이터(3)를 투입하고 전극(2a) 상에 접촉되도록 하여, 전극(2a)와 전극(2b)가 절연되도록 한다. 이 공정은 S2에 우선할 수 있다.

S4: 양측면에 전극(2b, 2c)이 접합된 중간 플레이트(15)를 가스킷(14a) 상에 안착시킨다. 이 전극(2b, 2c)은, 그 재료와 접합 방법에 있어서 하부 케이스(13)에 접합된 전극(2a)과 같다.

S5: 하부 케이스(13)의 내벽에 밀착되는 가스킷(14b)을 하부 케이스(13) 안에 끼워 넣어 아래 가스킷(14a) 상측에 위치하게 한다. 이 가스킷(14b)의 상측에도 홈을 형성하여 상부 케이스(12)의 끝단이 끼워지게 하는 것이 조립상 편리하다.

S6: 가스킷(14) 내부에 세퍼레이터(3)를 투입하고 전극(2c) 상에 접촉되도록 하여, 전극(2c)와 전극(2d)가 절연되도록 한다. 이 공정은 S5에 우선할 수 있다.

S7: 내측 표면에 전극(2d)이 접합된 상부 케이스(12)를 가스킷(14b) 상에 안착시킨다. 이 전극(2d)은, 그 재료와 접합 방법에 있어서 하부 케이스(13)에 접합된 전극(2a)과 같다.

S8 : 하부 케이스(13)의 끝단을 상부 케이스(12)를 향하여 절곡시켜 상호 결합되도록 한다. 이 때 하부 케이스(13)와 상부 케이스(12)의 결합 부분에는 가스킷(14b)이 개입된다.

상기의 S1 내지 S8공정을 통하여, 두 쌍의 전극(2a-2b, 2c-2d)을 포함하는 전기이중층 축전기(10)를 얻을 수 있다. 그리고 상기 공정에서 S4, S5, S6을 반복함으로써 세 쌍 이상의 전극을 포함하는 전기이중층 축전기(10)를 얻을 수 있을 것이다.

본 고안은, 하나의 축전기 또는 셀 내부에 두 쌍 이상의 전극이 포함되도록 한 것이다. 따라서 두 개 이상의 단위 셀을 제작한 이후에 다시 중간 케이스를 이용하여 적층하는 종래의 셀 적층식 축전기에 비하여, 제품의 사이즈를 현저하게 축소시킬 수 있으며, 전기적으로도 안정적인 축전기를 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한 단일의 공정을 통하여 제조됨으로써 제조 공정이 간단해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상호 절연적으로 결합된 상부 케이스(12)와 하부 케이스(13)로 이루어진 하나의 케이스(11)와; 하부 케이스(13)의 내벽에 밀착 설치되어, 전해액의 누설을 방지하는 가스킷(14a, 14b)과; 가스킷(14a)에 고정되어 케이스(11)의 내부를 복층의 공간(S1, S2)으로 구획하는 중간 플레이트(15)와; 각 공간(S1, S2)의 상측면과 하측면에 각각 접촉하도록 배치되며, 절연 세퍼레이터(3)에 의해 양방향으로 분리되어 이루어진 전극 쌍(2a-2b, 2c-2d)으로 구성된 것을 특징으로 하는 코인형 전기이중층 축전기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가스킷(14a, 14b)은 중간 플레이트(15)에 의해 구획되는 공간(S1, S2)에 대응하는 수 만큼 구비되는 되는 것을 특징으로 하는 코인형 전기이중층 축전기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 중간 플레이트(15)는 하나 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 코인형 전기이중층 축전기.