KR20060050524A - 전기 이중층 커패시터 - Google Patents

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KR20060050524A
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electrode
electric double
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double layer
negative
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KR1020050075216A
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와타루 오이즈미
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엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
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Abstract

전기 이중층 커패시터의 신뢰성을 확보하면서, 단위 체적당의 에너지 밀도를 높게 한다. 부극 전극이, 정극 전극의 전면을 덮도록 구성되어 있기 때문에, 정극 전극과 부극 전극과 대향하지 않는 부분이 없어지고, 커패시터 내부에서의 가스 발생이 억제되어, 커패시터의 신뢰성이 확보된다. 또한, 부극 전극과 정극 전극이 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되어 있기 때문에, 전극 체적당의 정전 용량이 증가하고, 에너지 밀도가 향상된다.
전기 이중층 커패시터

Description

전기 이중층 커패시터{ELECTRICAL DOUBLE LAYER CAPACITOR}
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 전기 이중층 커패시터의 주요 부분을 나타내는 외관 사시도.
도 2는 도 1의 A－A선을 따라 취해진 전기 이중층 커패시터의 단면도.
도 3의 A 및 B는 도 2 중 정극 전극의 구성도.
도 4의 A 및 B는 도 2 중 부극 전극의 구성도.
도 5의 A 내지 C는 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 전기 이중층 커패시터의 권취 공정을 나타내는 모식도.
도 6은 제 1의 실시예, 제 1의 비교예 및 제 2의 비교예로 제작한 전기 이중층 커패시터의 시험 결과를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 전기 이중층 커패시터의 주요 부분을 나타내는 외관 사시도.
도 8은 제 2의 실시예, 제 3의 비교예 및 제 4의 비교예로 제작한 전기 이중층 커패시터의 시험 결과를 나타내는 도면.
도 9는 종래의 전기 이중층 커패시터의 주요 부분을 나타내는 외관 사시도.
도 10은 도 9의 A－A선을 따라 취해진 종래의 전기 이중층 커패시터의 단면도.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
11, 21 : 전기 이중층 커패시터
12, 15 : 집전체
13 : 정극 전극층
14 : 정극 전극(정극 분극성 전극)
16 : 부극 전극층
17 : 부극 전극(부극 분극성 전극)
17a, 17b : 미피착부
18 : 세퍼레이터
기술 분야
본 발명은, 전기 이중층 커패시터에 관한 것이며, 특히, 단위 체적당의 에너지 밀도를 증대하는 경우에 매우 적합한 전기 이중층 커패시터에 관한 것이다.
종래의 기술
전기 이중층 커패시터는, 급속으로 충전할 수 있으며, 대전류로 방전할 수 있는 동시에, 1만회 이상의 충방전을 반복하여도, 특성이 열화하지 않는 등, Ni 수소 2차 전지나 Li 이온 2차 전지 등의 2차 전지에는 없는 특별한 장점을 갖고 있다. 이 때문에, 근래, 2차 전지의 대체 또는 보조 전력 공급원으로서, 전기 이중층 커패시터에 대한 기대가 높아지고 있다. 전기 이중층 커패시터에서는, 활성탄을 주성분으로 하는 분극성 전극층을 갖는 한 쌍의 분극성 전극이 세퍼레이터를 통하여 대향 배치되어 커패시터 소자가 구성되고, 동 분극성 전극층에 전해액이 함침되어 있다. 그리고, 각 분극성 전극층과 전해액과의 계면에 전기 이중층이 형성된다. 이 전기 이중층 커패시터에 전압이 인가됨에 의해, 동 전기 이중층의 정전 용량으로 전하가 축적된다.
이 종류의 전기 이중층 커패시터는, 종래에는, 예를 들면 일본특개 2002－83749호 공보(요약서, 도 1)에 기재된 것이 있다. 이 전기 이중층 커패시터에는, 세퍼레이터를 통하여 알루미늄 포일 집전체의 한쪽 면에 전극층을 담지한 한 쌍의 분극성 전극이 대향하고, 와류형상으로 감긴 커패시터 소자가 전해액과 함께 금속 케이스 내에 수납되어, 밀봉재로 밀봉되어 있다.
또한, 근래에는, 전기 이중층 커패시터의 고에너지 밀도가 요구되고 있다. 이를 위해, 도 9 및 10에 도시된, 전극 권취형의 전기 이중층 커패시터(1)는, 알루미늄 포일로 형성된 집전체(2)의 양면에 전극층(3)이 피착된 정극 전극(4) 및 집전체(5)의 양면에 전극층(6)이 피착된 부극 전극(7) 사이에 세퍼레이터(8)를 끼우고 권취되어 구성된다. 이에 의해, 전기 이중층 커패시터(1)의 형상이 종래보다도 작아지고, 단위 체적당의 에너지 밀도가 향상된다. 이 경우, 항상 정극 전극(4)을 덮도록 부극 전극(7)을 구성할 필요가 있다. 이것은, 부극 전극(7)이 대향하지 않는 정극 전극(4)에서 전해액 성분의 분해 반응이 일어나 커패시터의 내부에서 가스가 발생하고, 동 커패시터의 내압이 높아져 파열될 우려가 있기 때문이다. 예를 들면, 일본특개 2003－100569호 공보(요약서, 도 1)에 기재된 전기 이중층 커패시터에서는, 부극 전극 폭을 정극 전극 폭보다 크게 함으로써, 항상 정극 전극을 덮도록 부극 전극이 배치된다. 이에 의해, 전기 이중층 커패시터의 신뢰성이 확보된다.
그러나, 상기 종래의 전기 이중층 커패시터에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 도 10에 도시하는 전기 이중층 커패시터에는, 항상 정극 전극(4)을 덮도록 부극 전극(7)을 배치할 필요가 있어, 감기 시작 및 감기 종료로 동 부극 전극(7)을 과하게 감게 된다. 이 때문에, 전기 이중층 커패시터(1)의 형상이 커지고, 또한, 과하게 감은 부극 전극(7)은 정전 용량에 기여하지 않으므로, 동 커패시터의 단위 체적당의 에너지 밀도를 높일 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 전기 이중층 커패시터의 신뢰성을 확보하면서, 또한 단위 체적당의 에너지 밀도가 높은 전기 이중층 커패시터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1의 양상에 따르면,
박형으로 형성된 제 1의 집전체의 양면에 정극 전극층이 피착된 정극 분극성 전극과,
박형으로 형성된 제 2의 집전체의 양면에 부극 전극층이 피착된 부극 분극성 전극과,
세퍼레이터를 가지며,
상기 정극 분극성 전극과 상기 부극 분극성 전극은 그 사이에 상기 세퍼레이 터를 끼워 권취되고,
상기 정극 전극층, 부극 전극층 및 세퍼레이터에 함침된 전해액과 상기 정극 전극층 및 상기 부극 전극층 사이의 계면에 전기 이중층이 형성되고, 전압이 인가되었을 때, 상기 전기 이중층의 정전 용량으로 전하를 축적하고,
상기 부극 분극성 전극은 상기 정극 분극성 전극의 전면을 덮도록 구성되고, 또한, 상기 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 부극 분극성 전극의 부분은 상기 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 양호한 양상은 전기 부극층 커패시터의 최외주부 및 최내주부에서 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이 미피착부로서 기능하는 것을 특징으로 한다.
또한, 양호한 양상은 전기 이중층 커패시터의 최외주부 및 최내주부에서 정극 분극성 전극과 대향하지 않는, 부극 분극성 전극의 부분 각각이 제 2의 집전체의 양측면 중 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 양호한 양상은, 정극 분극성 전극과 부극 분극성 전극은 정극 분극성 전극과 부극 분극성 전극 사이에 삽입된 세퍼레이터와 함께 원주형상 또는 타원형상으로 감기는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 의하면, 부극 분극성 전극이 정극 분극성 전극의 전면을 덮도록 구성되어 있으므로, 정극 분극성 전극이 부극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이 없어지고, 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 부극 분극성 전극의 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되어 있어, 전극 체적당의 정전 용량이 증가하고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 수행하기 위한 최상의 양상을 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 통해 상세히 설명한다.
부극 분극성 전극이 정극 분극성 전극의 전면을 덮고, 동 부극 분극성 전극의 동 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되어 있는 전기 이중층 커패시터를 제공한다.
제 1의 실시예
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예인 전기 이중층 커패시터의 주요 부분을 도시하는 외관 사시도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 제 1의 실시예의 전기 이중층 커패시터(11)는, 원주형상의 전극 권취형으로 구성되고, 소정의 위치에 탭(리드 단자)(11a, 11b)이 부착되어 있다. 도 2는, 도 1의 A－A선을 따라 취해지는 전기 이중층 커패시터의 단면도이다. 이 전기 이중층 커패시터(11)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 알루미늄 포일로 형성된 집전체(12)의 양면에 정극 전극층(13)이 피착된 정극 분극성 전극(이하, "정극 전극"이라 한다)(14)과, 예를 들면 알루미늄 포일로 형성된 집전체(15)의 양면에 부극 전극층(16)이 피착된 부극 분극성 전극(이하, "부극 전극"이라 한다)(17)과, 세퍼레이터(18)를 갖고 있다. 이러한 정극 전극(14)과 부극 전극(16)이 그 사이에 세퍼레이터(17)를 끼워 원주형상으로 감긴다. 또한, 정극 전극층(13), 부극 전극층(16) 및 세퍼레이터(18)에 함침된 전해액과 동 정극 전극층(13) 및 부극 전극층(16)과의 계면에 전기 이중층이 형성되고, 전압이 인가되었을 때, 동 전기 이중층의 정전 용량으로 전하가 축적된다.
또한, 전기 이중층 커패시터(11)는, 부극 전극(17)이 정극 전극(14)의 전면을 덮도록 구성되고, 또한, 동 정극 전극(14)과 대향하지 않는 부분이 부극 전극층(16)이 피착되지 않은 미피착부(17a, 17b)로 되도록 구성된다. 미피착부(17a)는 전기 이중층 커패시터(11)의 최내주부에 있어서 정극 전극(14)과 대향하지 않는 부분이고, 미피착부(17b)는 전기 이중층 커패시터(11)의 최외주부에 있어서 정극 전극(14)과 대향하지 않는 부분이다.
도 3의 A 및 B는 도 2 중 정극 전극(14)의 구성도이고, 도 3의 A는 정극 전극(14)의 평면 전개도이고, 도 3의 B는 도 2의 A-A선을 따라 취해진 정극 전극(14)의 단면도이다. 이 정극 전극(14)은 집전체(12)의 양면에 활성탄을 주성분으로 한 정극 전극층(13)이 피착되어 구성된다. 또한, 도 3의 B에는, 집전체(12) 및 정극 전극층(13)의 두께는 전체와의 비율에 있어 실제보다도 두껍게 표시되어 있다.
도 4의 A 및 B는, 도 2 중 부극 전극(17)의 구성도이고, 도 4의 A는 부극 전극(17)의 평면 전개도이고, 도 4의 B는 도 4의 A의 A－A선을 따라 취해지는 단면도이다. 이 부극 전극(17)은 집전체(15)의 양면에 활성탄을 주성분으로 한 부극 전극층(16)이 피착되어 구성된다. 부극 전극(17)의 한쪽 면의 감기 시작부분에 미피착부(17a)가 마련되고, 부극 전극의 다른쪽 면상의 감기 종료 부분에 미피착부(17b)가 마련되어 있다. 또한, 부극 전극(17)의 종방향 및 횡방향의 폭은 정극 전극(14)보다도 커진다. 이것은, 정극 전극(14)이 부극 전극(17)에 항상 덮이도록 함으로써, 커패시터 내부에서의 가스 발생을 억제하기 때문이다. 또한, 도 4의 B에는 집 전체(15) 및 부극 전극층(16)의 두께는 전체와의 비율에 있어 실제보다도 두껍게 표시되어 있다.
여기에서, 본 발명의 전기 이중층 커패시터(11)에 사용된 재료에 관하여 설명한다. 정극 전극층(13) 및 부극 전극층(16)은 주로 탄소 재료로 구성되고, 페놀 수지계 활성탄, 야자각계 활성탄, 석유 코크스계 활성탄, 포리아센 등이 있지만, 대용량의 전기 이중층 커패시터를 얻을 수 있고, 또한 순도가 높은 것으로, 동 페놀 수지계 활성탄이 바람직하게 사용된다. 또한, 활성탄으로서 평균 입경이 20μm 이하 및 비 표면적이 1000∼3000m2/g의 분말을 사용함으로써, 대용량으로 저 내부 저항의 전기 이중층 커패시터를 얻을 수 있다. 또한, 활성탄의 활성화 처리 방법으로서는 수증기 활성화 처리법, 용융 수산화칼륨(KOH) 활성화 처리법 등이 있지만, 수증기 활성화 처리법에 의한 활성탄을 사용함으로써, 특성 열화가 적고 신뢰성이 높은 전기 이중층 커패시터를 얻을 수 있다. 또한, 정극 전극층(13) 및 부극 전극층(16)에는, 도전 조제가 첨가된다. 도전 조제로서는 흑연, 카본 블랙, 기상 성장 카본, 카본 나노 튜브 등이 있지만, 특히 흑연이나 카본 블랙이 좋다.
집전체(12, 15)로서는, 일반적으로 알루미늄, 스테인리스, 구리, 니켈 등이 사용되지만, 전기 이중층 커패시터(11)의 특성에 따라 적절히 선택하면 좋고, 특히 알루미늄이 좋다. 또한, 집전체(12, 15)에 정극 전극층(13), 부극 전극층(16)을 각각 피착하기 위한 바인더에는 유기용 매계의 전해액에 대한 내약품성을 가지며, 커패시터 특성에 영향을 미치지 않는 것이 사용되고, 일반적으로는 폴리 불화 비닐리 덴이나 폴리테트라 플루오르 에틸렌 등이 사용된다.
집전체(12, 15)에 정극 전극층(13), 부극 전극층(16)을 각각 피착한 방법은 특히 한정되지 않지만, 동 정극 전극층(13), 부극 전극층(16)의 피착에 필요한 소재를 용매에 분산시키고, 동 집전체(12, 15)에 도장해도 좋다. 도장법으로서는 일반적으로 메탈 마스크 인쇄법, 정전 도장법, 딥 코트법, 스프레이 코트법, 롤 코트법, 독터 블레이드법, 요판 인쇄 코트법, 스크린 인쇄법 등이 사용된다. 그 후, 필요에 따라 평판 프레스, 캘린더 롤 등에 의해 압연 처리를 행하여도 좋다. 또한, 이러한 도장법 외, 예를 들면 압출법에 의하여 시트형상의 전극을 형성하고, 이어서 집전체(12, 15)에 도전성 접착제를 이용하여 일체화한 방법을 이용하여도 좋다.
전해액은, 특히 한정되는 것이 아니라, 전기 이중층 커패시터용으로서 통상 사용되는 것, 즉 전기 화학적으로 안정한 전해질을 극성 유기 용매에 용해시킨 것이 적절히 사용된다. 상기 전해질로서는 (C2H5)4N+, (C4H9)4N+, (C2H5)4P+ 등의 제 4 등급 오늄 양이온과, BF4 -, PF6 -, ClO4 - 등의 음이온으로 되는 염이 사용된다. 상기 유기 용매로서는, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 카보네이트류, γ－부틸로락톤 등의 락톤류나 설포란(sulfolane) 등이 사용된다. 이들은, 1 종류뿐만 아니라, 2 종류 이상 병용해도 좋다. 세퍼레이터(18)는 전기 이중층 커패시터용의 통상의 세퍼레이터, 예를 들면, 레이온계 초지, 유리 섬유 혼합초지, 폴리프로필렌 부직포 등이 사용된다.
이 전기 이중층 커패시터(11)의 작성 공정에서는, 예를 들면, 비 표면적 1500m2/g의 페놀 수지계 활성탄과, 카본 블랙과, 폴리 불화 비닐리덴을, 중량비 8:1:1로 혼합한 것에 용매를 가하고, 슬러리를 제작한다. 이 슬러리를 30μm두께의 알루미늄 포일의 양면에 독터 블레이드법으로 도포하고 분극성 전극(정극 전극(14), 부극 전극(17))을 제작한다. 분극성 전극의 분극성 전극층(정극 전극층(13), 부극 전극층(16))은, 집전체의 양면에 두께가 각각 75μm두께가 되도록 도장한다. 이후, 전극 형상에 맞는 치수로 슬릿 가공하고, 탭(리드 단자)을 부착한다. 그리고, 정극 전극(14)의 치수는, 예를 들면, 폭 27mm, 길이 160mm, 두께 180μm, 부극 전극(17)이, 폭 28mm, 길이 200mm, 두께 180μm로 된 시트형상 전극을 얻을 수 있다.
또한, 부극 전극(17)의 감기 시작부분과 감기 종료 부분에 대해서는, 도장 공정으로 마스킹 처리를 실시함으로써, 전극층이 피착되지 않고 알루미늄 포일이 노출된 미피착부(17a, 17b)가 형성된다. 이 미피착부(17a)는, 부극 전극(16)의 감기 시작 단면으로부터 폭 28mm, 길이 15mm의 형상으로 되고, 미피착부(17b)는 동 부극 전극(16)의 감기 종료 단면으로부터 폭 28mm, 길이 40mm의 형상으로 된다.
다음에, 정극 전극(14) 및 부극 전극(17)과, 폭 30mm 및 두께 50μm의 레이온계의 2장의 세퍼레이터(18, 18)를 권취 장치에 설치한다. 즉, 도 5의 A에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(18, 18)를 권취 장치의 감기 심(19)에 세트하고, 동 감기 심을 1.5 회전시키고, 권취 축을 형성한다. 다음에, 도 5의 B에 도시한 바와 같이, 부극 전극(17)을 미피착부(17a)가 감기 심(19) 측에 배치되도록 세퍼레이터(18, 18) 사이에 도입하고, 동 감기 심(19)을 1.25 회전시킨다. 다음에, 도 5의 C에 도시한 바와 같이, 권취 소자(20)와 세퍼레이터(18)와의 사이에 정극 전극(14)를 도입하여 권취하는 것으로, 원주형의 커패시터 소자를 10개 작성한다. 이와 같이 권취함으로써, 전기 이중층 커패시터(11)의 감기 시작부분은, 도 2에 도시한 바와 같이, 정극 전극(14)이 부극 전극(17)에 의하여 항상 덮이고, 또한, 최내주 부분에 있어서 부극 전극(17)의 정극 전극(14)에 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부(17a)로 된다.
이 커패시터 소자에 대해 150℃로 24시간 감압 건조를 행하고, 원통형 용기에 수납한다. 이 후, 1.0mol/L의 테트라에틸암모늄 테트라플루오르붕산염/프로필렌 카보네이트 용액을 커패시터 소자에 소정량 적하하고, 감압·가압 처리를 행하는 것으로, 동 커패시터 소자에 전해액을 함침하고, 계속해서 고무 캡을 통하여여 밀봉하여 전기 이중층 커패시터(11)를 제작한다.
여기서, 이 전기 이중층 커패시터(11)와 종래의 도 10에 도시한 전기 이중층 커패시터(1)를 비교한다. 즉, 제 1의 비교예로서, 전기 이중층 커패시터(11)와 마찬가지로 정극 전극의 치수가 폭 27mm, 길이 160mm, 두께 180μm 및 부극 전극이 폭 28mm, 길이 200mm, 두께 180μm의 시트형상 전극을 제작한다. 이 비교예가 종래의 전기 이중층 커패시터(1)와 다른 점은, 마스킹을 행하지 않고 전극 슬러리의 도장을 행하고, 부극 전극에 미피착부를 설치하지 않는다는 것이다. 이 외는, 전기 이중층 커패시터(11)와 동 조건으로 원주형의 커패시터 소자를 제작하고, 전기 이 중층 커패시터를 10개 제작한다.
또한, 제 2의 비교예로서, 정극 전극 폭과 부극 전극 폭이 동일한 길이가 되도록 슬릿 가공한다. 즉, 정극 전극의 치수가 폭 28mm, 길이 160mm, 두께 180μm 및 부극 전극이 폭 28mm, 길이 200mm, 두께 180μm의 시트형상 전극을 제작한다. 이 외는 전기 이중층 커패시터(11)와 동 조건으로 원주형의 커패시터 소자를 제작하고, 전기 이중층 커패시터를 10개 제작한다.
도 6은 이 제 1의 실시예, 제 1의 비교예 및 제 2의 비교예로 제작한 전기 이중층 커패시터의 시험 결과를 나타내는 도면이다. 즉, 도 6에는 제 1의 실시예, 제 1의 비교예 및 제 2의 비교예로 제작한 각 10개의 전기 이중층 커패시터를, 70℃에서의 항온조 중, 전압 2.5V로 1000시간, 고온 전압 인가 시험을 행하였다. 결과가 나타나 있다. 동 도 6에 도시한 바와 같이, 이 실시예의 전기 이중층 커패시터(11)는 제 1의 비교예 및 제 2의 비교예의 전기 이중층 커패시터와 비교하여, 전압 인가 시험에 의한 커패시터 특성 열화나 가스 발생에 의한 파열이 없고, 또한 전극 체적당의 정전 용량이 높은 값을 나타내고 있다. 따라서, 이 제 1의 실시예에서는, 부극 전극(17)이 정극 전극(14)의 전면을 덮도록 구성되어 있으므로, 동 정극 전극(14)의 동 부극 전극(17)과 대향하지 않는 부분이 없어지고, 커패시터 내부에서의 가스 발생을 억제할 수 있고, 커패시터의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 부극 전극(17)의 정극 전극(14)과 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층(16)이 피착되지 않은 미피착부(17a, 17b)로 되어 있어, 전극 체적당의 정전 용량이 증가하고, 에너지 밀도가 향상된다.
제 2의 실시예
도 7은 본 발명의 제 2의 실시예인 전기 이중층 커패시터의 주요 부분을 나타내는 외관 사시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이 예의 전기 이중층 커패시터(21)는, 타원형 기둥모양의 전극 권취형으로 구성되고, 소정의 위치에 탭(리드 단자)(21a, 21b)이 부착되어 있다.
이 전기 이중층 커패시터(21)의 작성 공정에서는, 제 1의 실시예와 동일한 슬러리를 이용하고, 30μm두께의 알루미늄 포일의 양면에 닥터 블레이드(doctor blade)법으로 각각 75μm두께가 되도록 도포하고 분극성 전극을 제작하고, 탭(리드 단자)을 부착한다. 정극 전극의 치수는, 예를 들면, 폭 27mm, 길이 430mm, 두께 180μm, 부극 전극이, 폭 28mm, 길이 490mm, 두께 180μm로 된 시트형상 전극을 얻을 수 있다. 또한, 제 1의 실시예와 마찬가지로, 부극 전극의 감기 시작부분과 감기 종료 부분에 대해서는, 도장 공정으로 마스킹 처리를 가한 것에 의해, 전극층이 피착되지 않고 알루미늄 포일이 노출한 미피착부가 형성된다. 이러한 미피착부는, 부극 전극의 감기 시작 단면으로부터 폭 28mm, 길이 30mm의 형상으로 되고, 부극 전극의 감기 종료에서는 부극 전극의 감기 종료 단면으로부터 폭 28mm, 길이 60mm의 형상으로 된다.
다음에, 정극 전극 및 부극 전극과, 폭 30mm 및 두께 50μm의 레이온계(셀룰로오스로 이루어진 섬유)의 2장의 세퍼레이터를 권취 장치에 설치한다. 먼저, 세퍼레이터를 권취 장치의 감기 지그에 세트하고, 동 감기 지그를 1.5 회전시키고, 감기 축을 형성한다. 다음에, 부극 전극을 미피착부가 감기 지그측에 배치되도록 세 퍼레이터 사이에 도입하고, 감기 지그를 1.25 회전시킨다. 계속해서, 권취 소자와 세퍼레이터와의 사이에 정극 전극을 도입하여 권취하고, 타원형의 커패시터 소자를 작성한다. 이 커패시터 소자에 대해 150℃로 24시간 감압 건조를 행하고, 한 끝이 개방된 알루미늄 레미네이트 용기에 수납한다. 이 후, 1.0mol/L의 테트라 에틸 암모늄테트라플루오르붕산염/프로필렌카보네이트 용액을 커패시터 소자에 소정량 적하하고, 감압·가압 처리를 행하는 것으로, 동 커패시터 소자에 전해액을 함침하고, 계속해서 알루미늄 레미네이트 용기가 개방된 부분을 감압하에서 열 밀봉하여 전기 이중층 커패시터를 10개 제작한다.
여기에서, 이 전기 이중층 커패시터(21)와 종래의 전기 이중층 커패시터를 비교한다. 즉, 제 3의 비교예으로 하여, 전기 이중층 커패시터(21)와 마찬가지로 정극 전극의 치수가, 폭 27mm, 길이 430mm, 두께 180μm 및 부극 전극이 폭 28mm, 길이 490mm, 두께 180μm의 시트형상 전극을 제작한다. 전기 이중층 커패시터(21)와 다른 점은, 마스킹을 행하지 않고 전극 슬러리의 도장을 행하고, 부극 전극에 미피착부를 설치하지 않는다. 이 외는, 전기 이중층 커패시터(21)와 동 조건으로 타원 기둥형의 커패시터 소자를 제작하고, 전기 이중층 커패시터를 10개 제작한다.
또한, 제 4의 비교예로서, 정극 전극폭과 부극 전극폭이 동일한 길이가 되도록 슬릿 가공한다. 즉, 정극 전극의 치수가 폭 28mm, 길이 430mm, 두께 180μm 및 부극 전극이 폭 28mm, 길이 490mm, 두께 130μm의 시트형상 전극을 제작한다. 이 외는, 전기 이중층 커패시터(21)와 동 조건으로 타원 기둥형의 커패시터 소자를 제작하고, 전기 이중층 커패시터를 10개 제작한다.
도 8은 이 제 2의 실시예, 제 3의 비교예 및 제 4의 비교예로 제작한 전기 이중층 커패시터의 시험 결과를 나타내는 도면이다. 즉, 도 8에서는, 제 2의 실시예, 제 3의 비교예 및 제 4의 비교예로 제작한 각 10개의 전기 이중층 커패시터를, 60℃에서의 항온조 중, 전압 2.3V로 1000시간, 고온/고전압 인가 시험을 행한 결과가 나타나 있다. 동 도 8에 도시한 바와 같이, 이 실시예의 전기 이중층 커패시터(21)는 제 3의 비교예 및 제 4의 비교예의 전기 이중층 커패시터와 비교하고, 전압 인가 시험에 의한 커패시터 특성 열화나 가스 발생에 의한 파열이 없고, 또한 전극 체적당의 정전 용량이 높은 값을 나타낸다. 이상과 같이, 이 제 2의 실시예에서도, 제 1의 실시예와 거의 동일한 이점이 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 상술하였지만, 구체적인 구성은 동 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도, 본 발명에 포함된다. 예를 들면, 전기 이중층 커패시터가 감기는 형상은, 원주형상 또는 타원형 기둥모양으로 한정되지 않고, 예를 들면 각기둥 모양이라도 좋다. 다만 이 경우, 동일량의 소재를 이용한 원주형상의 것에 비교하여 체적이 적다.
또한, 본 발명은, 전기 이중층 커패시터 전반에 적용할 수 있고, 특히, 소형화가 요구되고 있는 휴대 전화기나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기에 사용되어 유효하다.
본 발명의 구성에 의하면, 부극 분극성 전극이 정극 분극성 전극의 전면을 덮도록 구성되어 있으므로, 정극 분극성 전극이 부극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이 없어지고, 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 부극 분극성 전극의 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 부분이, 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되어 있어, 전극 체적당의 정전 용량이 증가하고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 포일형 또는 박형으로 형성된 제 1의 집전체의 양면에 정극 전극층이 피착된 정극 분극성 전극과,
    포일형 또는 박형으로 형성된 제 2의 집전체의 양면에 부극 전극층이 피착된 부극 분극성 전극과,
    세퍼레이터를 포함하고,
    상기 정극 분극성 전극과 상기 부극 분극성 전극은 상기 정극 분극성 전극과 상기 부극 분극성 전극 사이에 삽입되는 상기 세퍼레이트와 함께 권취되고,
    상기 정극 전극층, 부극 전극층 및 세퍼레이터가 함침되는 전해액과 상기 정극 전극층 및 상기 부극 전극층 사이의 계면에 전기 이중층이 형성되고, 전압이 인가될 때, 상기 전기 이중층의 정전 용량으로 전하를 축적하고,
    상기 부극 분극성 전극은 상기 정극 분극성 전극의 전면을 덮도록 구성되고, 상기 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 상기 부극 분극성 전극의 부분은 상기 부극 전극층이 피착되지 않은 미피착부로 되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 최외주부 및 최내주부에서 상기 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 상기 부극 분극성 전극의 부분이 상기 미피착부로 되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전기 이중층 커패시터의 최외주부 및 최내주부에서 상기 정극 분극성 전극과 대향하지 않는 상기 부극 분극성 전극의 부분은 각각 상기 제 2의 집전체의 양측면중 하나인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
  4. 제 1항, 제 2항, 또는 제 3항에 있어서,
    상기 정극 분극성 전극과 상기 부극 분극성 전극은 상기 정극 분극성 전극과 상기 부극 분극성 전극 사이에 삽입되는 상기 세퍼레이터와 함께 원주형상 또는 타원형 기둥모양으로 권취되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터.
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