KR20070062994A - 전극재 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보할 수 있고, 도전재료의 밀착성을 향상시킬 수 있는 전극재와 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. 전극재는 알루미늄 포일(1), 알루미늄 포일(1)의 표면에 형성되는 탄소 함유층(2)을 포함한다. 알루미늄 포일(1)과 탄소 함유층(2) 사이에는 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재층(3)이 형성된다. 전극재의 제조방법은 탄화수소 함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하는 공정 및 이 알루미늄 포일을 가열하는 공정을 포함한다.
전극재, 제조방법, 알루미늄포일, 탄소함유층, 개재층, 탄화수소함유물질

Description

전극재 및 그의 제조방법{ELECTRODE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 전극재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 알루미늄 포일(foil)을 기재로 이용하는 전극재 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 예를 들면, 비수계전해액 전해콘덴서의 음극을 구성하는 콘덴서음극용 포일, 전지의 전극이나 전극 집전체(electrode collector)를 구성하는 재료 등의 전극재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
예를 들면 콘덴서는 두 개의 전극, 즉 양극과 음극을 구비한다. 양극재료로서는 표면에 절연 산화 피막을 생성할 수 있는 알루미늄, 탄탈 등의 밸브금속(valve metal)이 이용된다. 음극재료로서는 전해액, 무기반도체, 유기 도전성 물질 또는 금속 박막 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 음극재료가 전해액일 경우에는, 음극단자로서 표면적을 확대한 알루미늄 포일이 주로 이용된다. 이러한 종류의 알루미늄 포일은 전해콘덴서 음극용 알루미늄 포일이라 불린다. 콘덴서의 정전용량을 증가시키기 위하여 음극용 알루미늄 포일의 표면적은 확대된다.
한편 105℃를 초과하는 보증온도(proof temperature)를 갖는 알루미늄 전해콘덴서에는 비수계 전해액이 사용된다. 비수계 전해액은 물을 10%이상 배합하는 에틸렌 글리콜 수계(ethylene glycol-water type)의 전해액과는 다르고, 물을 전혀 배합하지 않거나 배합하더라도 5% 이하의 전해액을 말한다. 수계 전해액에서는 포함되는 수분이 콘덴서에 전압을 인가할 때에 전기분해를 일으키고, 그 수산이온이 음극 측에서 양이온성(cationic) 암모늄 이온 또는 아미디늄(amidinium) 이온과 결합하여 알칼리 화합물을 발생시킨다. 이 때문에, 콘덴서 내에서 음극 포일이 부식되어 시간경과적인 변화로서 용량저하를 일으키므로, 수계 전해액 알루미늄 전해콘덴서의 특성으로서 시간경과 안정성이 요구된다. 마찬가지로, 비수계 전해액 알루미늄 전해콘덴서에 대하여도 시간경과 안정성이 요구된다.
따라서 음극용 알루미늄 포일에서는 요구 특성으로서 높은 정전용량과 함께 시간경과 안정성도 요구된다.
음극용 알루미늄 포일의 정전용량을 증대시키기 위해서는, 에칭에 의해 알루미늄 포일의 표면적을 확대시키는 방법이 일반적으로 채용된다. 그런데, 에칭 처리를 행한 알루미늄 포일의 표면은 자연 산화 피막만으로 덮어져 있어 장시간 전해액과 접할 경우, 정전용량이 저하되는 문제가 있었다.
최근 탄소분말을 알루미늄 포일의 표면에 부착시킴으로써 전극의 표면을 확대시킨 것이 개발되어 있다. 일본 특허공개 제2000-164466호 공보(특허문헌 1)에는, 알루미늄 포일의 집전체에 카본의 중간막 또는 알루미늄 포일보다 귀한 금속의 중간막을 설치하고, 그 위에 카본 등의 활성 재료층을 피복하는 방법이 제안되어 있다.
그러나 상기의 제조방법을 이용하더라도, 얻어진 음극 포일은 탄소분말과 알루미늄 포일 사이의 밀착성이 불충분했다. 이 때문에, 콘덴서의 충전시와 방전시에 있어서, 탄소분말이 알루미늄 포일의 표면으로부터 박리되는 현상이 발생하였다. 그 결과 콘덴서의 시간경과 안정성이 저하하는 문제가 있었다.
또한 도전 재료로서의 탄소분말과 알루미늄 포일 간의 밀착성을 향상시키는 것은 콘덴서의 전극뿐만 아니라, 예를 들면, 리튬 이온 전지의 양극(正極) 등, 전지의 전극이나 전극 집전체를 구성하는 전극재에 있어 도전성을 부여하기 위한 것은 불가피한 기술적 과제다. 예를 들면, 종래의 기술을 따라 일반적인 바인더를 이용하여 탄소분말을 알루미늄 포일에 부착할 경우, 정극의 내부저항값이 높아져 리튬 이온 전지의 충전시간이 길어지는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보하는 것을 할 수 있고, 도전 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있는 전극재와 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자는 배경기술의 문제점을 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 알루미늄 포일에 특정 처리를 가함으로써 상기의 목적을 달성할 수 있는 전극재를 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 이러한 발명자의 발견에 의거하여 본 발명이 이루어진 것이다.
본 발명을 따른 전극재는, 알루미늄 포일 및 이 알루미늄 포일의 표면에 형성된 탄소 함유층을 포함한다. 상기 알루미늄 포일과 탄소 함유층 사이에는 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재층이 형성된다.
본 발명의 전극재에 있어서, 탄소 함유층은 알루미늄 포일의 표면적을 확대 또는 증대시키는 작용을 한다. 이에 따라 본 발명의 전극재를 콘덴서 음극용 포일에 사용할 경우, 정전용량이 증대한다. 또한 알루미늄 포일과 탄소 함유층 사이에는 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재층이 형성되기 때문에, 이 개재층은 알루미늄 포일의 표면적을 증대시키는 탄소 함유층과의 사이에서 밀착성을 높이는 작용을 한다. 이에 따라, 본 발명의 전극재를 콘덴서 음극용 포일에 이용할 경우, 소정의 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 확보할 수 있다. 또한 본 발명의 전극재를 전지의 전극이나 전극 집전체에 이용할 경우에는 도전성을 부여하기 위한 도전 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 따른 전극재에 있어서, 탄소 함유층은 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재물을 내부에 포함하는 것이 바람직하다.
탄소함유층이 얇을 경우, 상기 개재층의 존재 만에 의해 알루미늄 포일과 탄소 함유층의 밀착성을 높일 수 있다. 그러나 탄소 함유층이 두꺼운 경우, 탄소 함유층의 내부에서 박리가 발생하고, 소정의 정전용량을 얻지 못할 수 있다. 이 경우, 탄소 함유층의 내부에 알루미늄과 탄소를 포함하는 개재물을 형성함으로써, 탄소 함유층 내에서의 밀착성을 높일 수 있고, 본 발명의 전극재를 콘덴서 음극용 포일에 이용할 경우, 소정의 높은 정전용량을 확보할 수 있다. 또한 본 발명의 전극재를 전지의 전극이나 전극 집전체에 이용할 경우, 두꺼운 탄소 함유층을 형성하여도, 도전성을 부여하기 위한 도전 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전극재에 있어서, 탄소 함유층은 알루미늄 포일의 표면으로부터 외측으로 연장하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 탄소 함유층은 알루미늄 포일의 표면적을 확대 또는 증대시키는 작용을 더 효과적으로 발휘한다.
또한 본 발명의 전극재에 있어서, 개재층은 알루미늄 포일의 표면의 적어도 일부의 영역에 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함하는 제1 표면부분을 구성하는 것이 바람직하다. 탄소 함유층은 제1 표면부분으로부터 외측을 향하여 연장하도록 형성되는 제2 표면부분을 구성하는 것이 바람직하다.
이 경우, 제2 표면부분은 알루미늄 포일의 강도를 저하시키지 않고, 알루미늄 포일의 표면적을 증대시키는 작용을 한다. 이에 따라 전극재의 정전용량은 증대된다. 또한 알루미늄 포일과 제2 표면부분 사이에는 알루미늄의 탄화물을 포함하는 제1 표면부분이 형성되기 때문에, 이 제1 표면부분은 알루미늄 포일의 표면적을 증대시키는 제2 표면부분과의 사이에서 밀착성을 높이는 작용을 한다. 이에 따라 본 발명의 전극재를 콘덴서 음극용 포일에 이용할 경우, 소정의 높은 정전 용량과 높은 시간경과 안정성을 확보할 수 있다. 또한 본 발명의 전극재를 전지의 전극이나 전극 집전체에 이용할 경우, 도전성을 부여하기 위한 도전 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한 탄소함유층은 적어도 최외층에 탄소함유 물질을 포함하는 입자를 더 포함하고, 제2 표면부분은 제1 표면부분과 상기 입자 사이에 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 두꺼운 탄소함유층이 형성되는 경우라도, 탄소함유층과 알루미늄의 밀착성을 확실하게 유지할 수 있다.
상기 입자는, 탄소입자 및 최외층에 미리 탄소함유 물질을 부착시킨 입자로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 일종의 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 탄소함유층은 상기의 입자에 더해서, 알루미늄 입자를 포함하고, 알루미늄 입자의 표면의 적어도 일부 영역에 형성되며 알루미늄의 탄화물을 포함하는 알루미늄 입자표면부분과, 상기 알루미늄 입자표면부분으로부터 알루미늄 입자표면의 외측을 향하여 연장하도록 형성되고 알루미늄의 탄화물을 포함하는 알루미늄 외측 부분을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 보다 두꺼운 탄소함유층을 형성하여도, 탄소함유층 내에서의 밀착성을 높일 수 있고, 박리를 방지할 수 있다.
상기 탄소함유층은, 상기 입자 대신에 알루미늄 입자를 포함하고, 알루미늄 입자 표면의 적어도 일부 영역에 형성되고 알루미늄의 탄화물을 포함하는 알루미늄입자 표면부분과, 상기 알루미늄 입자표면부분으로부터 알루미늄 입자 표면의 외측을 향하여 연장하도록 형성되고 알루미늄의 탄화물을 포함하는 알루미늄 입자외측부분을 더 포함하고, 제2 표면부분은 제1 표면부분과 알루미늄 입자 사이에 형성되고 알루미늄의 탄화물을 포함할 수 있다. 이 경우, 단위투영면적 부근의 표면적이 큰 탄소 함유층을 형성할 수 있다.
상기의 어느 하나의 특징을 갖는 본 발명의 전극재는 콘덴서 음극용 포일인 것이 바람직하다. 또한 상기의 콘덴서 음극용 포일은 비수계 전해액을 사용하는 비수계 전해액 콘덴서에 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 비수계 전해액 전해콘덴서를 얻을 수 있다.
본 발명을 따른 전극재의 제조방법은 탄화수소함유 물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하는 공정 및 상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제조 방법에서, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 배치한 알루미늄 포일을 가열함으로써, 알루미늄 포일의 표면에 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재물을 형성함과 동시에, 알루미늄 포일의 표면적을 증대시키는 작용을 하는 탄소 함유층을 용이하게 형성할 수 있다.
또한 본 발명을 따른 전극재의 제조 방법에 있어서, 알루미늄 포일을 배치하는 공정은, 탄소함유물질 및 알루미늄 분말로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 알루미늄 포일의 표면에 부착시킨 후, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 알루미늄 포일을 배치하는 공정에서는 알루미늄 포일의 표면에 탄소함유물질을 부착시킨 후, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치할 수 있고, 알루미늄 포일의 표면에 알루미늄 분말을 부착시킨 후, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치할 수도 있으며, 알루미늄 포일의 표면에 탄소함유물질과 알루미늄 분말을 부착시킨 후, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치할 수 있다.
상기 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 배치한 알루미늄 포일을 가열함으로써, 본 발명의 전극재를 콘덴서 음극용 포일에 사용할 경우, 종래보다도 높은 정전용량과 시간경과 안정성을 동시에 구비하는 전극재를 얻을 수 있다. 여기에서 더 비약적으로 높은 정전용량을 구비하는 전극재를 얻기 위해서는, 탄소함유물질 및 알루미늄 분말로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 알루미늄 포일의 표면에 부착시킨 후, 탄화수소함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하고, 가열하는 것이 바람직하다.
본 발명을 따른 전극재의 제조 방법에 있어서, 알루미늄 포일을 가열하는 공정은 450℃ 이상 660℃ 미만의 온도범위에서 실행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보할 수 있고, 도전성을 부여하기 위한 도전 재료의 밀착성을 향상시킬수 있는 전극재를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 전극재를 이용하여 비수계 전해액 콘덴서의 음극용 포일을 구성할 경우, 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 비수계 전해액 전해콘덴서를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 전극재를 이용하여 리튬 이온 전지 등의 전지의 전극이나 전극 집전체를 구성할 경우, 도전성을 부여하기 위한 도전 재료의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태로서 전극재의 단면구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 발명의 다른 실시 형태로서 전극재의 단면구조를 개략적으로 나타내 는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태로서 전극재의 단면구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태로서 전극재의 단면구조를 개략적으로 나타내는 도면.
* 부호의 설명 *
1: 알루미늄 포일 2: 탄소함유층
3: 개재층(제1 표면부분) 21: 제2 표면부분
22: 탄소입자 23:알루미늄 입자
24: 알루미늄 입자표면부분 25:알루미늄 입자 외측부분
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태로서 전극재의 단면구조 에 따르면, 알루미늄 포일(1)의 표면상에 탄소 함유층(2)이 형성된다. 상기 알루미늄 포일(1)과 탄소 함유층(2) 사이에는 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재층(3)이 형성된다. 상기 탄소 함유층(2)은 상기 알루미늄 포일(1)의 표면으로부터 외측으로 연장하도록 형성된다. 상기 개재층(3)은 상기 알루미늄 포일(1)의 표면의 적어도 일부 영역에 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함하는 제1 표면부분을 구성한다. 상기 탄소 함유층(2)은 상기 제1 표면부분(3)으로부터 외측으로 섬유형 또는 필라멘트형, 섬유형 또는 필라멘트형이 결합한 네트워크 모양의 형태, 섬유형 또는 필라멘트형이 결합한 콜리플라워(cauliflower) 모양의 형태 또는 섬유형 혹은 필라멘트형의 형태가 결합한 블록(block) 형태로 연장하도록 형성된 제2 표면부분(21)을 포함한다. 상기 제2 표면부분(21)은 알루미늄 원소와 탄소원소와의 화합물이다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 하나의 실시 형태로서 전극재의 단면구조는 도 1에 나타낸 단면구조와 동일한 구조를 가지며, 탄소 함유층(2)은 다수개의 탄소 입자(22)를 더 포함한다. 제2 표면부분(21)은 제1 표면부분(3)으로부터 외측으로 섬유형 또는 필라멘트형으로 연장하고, 상기 제1 표면부분(3)과 탄소입자(22) 사이에 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함한다. 상기 탄소입자(22)는 적어도 최외층에 탄소함유물질을 포함하는 입자로 이루어질 수 있고, 탄소 그 자체의 입자 및/또는 최외층에 미리 탄소함유물질을 부착시킨 입자로 이루어질 수 있다. 또한 상기 제2 표면부분(21)은 탄소 입자(22)의 표면을 덮도록 제1 표면부분(3)으로부터 외측으로 연장하도록 형성될 수도 있다.
또한 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 형태로서 전극재의 단면구조는 도 1에 나타낸 단면구조와 동일한 구조를 가지며, 탄소 함유층(2)이 다수개의 알루미늄 입자(23)를 더 포함한다. 상기 알루미늄 입자(23) 표면의 적어도 일부 영역에는 알루미늄입자 표면부분(24)이 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함한다. 상기 알루미늄입자 표면부분(24)으로부터 알루미늄입자(23)의 표면 외측을 향해서 선인장(cactus) 모양의 형태로 연장하도록 알루미늄입자 외측부분(25)이 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함한다. 상기 제2 표면부분(21)은 제1 표면부분(3) 으로부터 외측으로 섬유형 또는 필라멘트형으로 연장하고, 제1 표면부분(3)과 알루미늄입자(23) 사이에 형성되며, 알루미늄 탄화물을 포함한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 형태로서의 전극재의 단면구조는 도 1에 나타낸 단면구조와 동일한 구조를 가지며, 탄소 함유층(2)은 다수개의 탄소 입자(22)와 알루미늄 입자(23)를 더 포함한다. 제2 표면부분(21)은 제1 표면부분(3)으로부터 외측으로 섬유형 또는 필라멘형으로 연장하고, 상기 제1 표면부분(3)과 탄소 입자(22) 사이에 형성되며, 알루미늄의 탄화물을 포함한다. 또한 상기 알루미늄 입자(23) 표면의 적어도 일부 영역에 알루미늄입자 표면부분(24)이 형성되며, 이 알루미늄입자 표면부분(24)은 알루미늄의 탄화물을 포함한다. 상기 알루미늄입자 표면부분(24)으로부터 알루미늄입자(23)의 표면 외측을 향해서 선인장(cactus) 모양의 형태로 연장하는 알루미늄입자 외측부분(25)이 형성되며, 이 알루미늄입자 외측부분(25)은 알루미늄의 탄화물을 포함한다. 상기 탄소입자(22)는 적어도 최외층에 탄소함유물질을 포함하는 입자로 이루어질 수 있고, 탄소 그 자체의 입자 및/또는 최외층에 미리 탄소함유물질을 부착시킨 입자로 이루어질 수 있다. 또한 상기 제2 표면부분(21)은 상기 탄소 입자(22)의 표면을 덮도록 제1 표면부분(3)으로부터 외측으로 연장하도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시 형태에 있어서, 탄소 함유층이 형성되는 기재로서의 알루미늄 포일은 특별히 한정되지 않고, 순수 알루미늄 또는 알루미늄합금을 이용할 수 있다. 본 발명에 이용되는 알루미늄 포일은 그 조성으로서, 납(Pb), 규소(Si), 철(Fe), 동(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 아연(Zn), 티탄(Ti), 바나 듐(V), 갈륨(Ga), 니켈(Ni) 및 붕소(B) 중 적어도 일종의 합금원소를 필요 범위 내에서 첨가한 알루미늄 합금 또는 상기의 불가피한 불순물원소의 함유량을 한정한 알루미늄도 포함한다.
상기 알루미늄 포일의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5㎛ 이상 500㎛ 이하, 특히 10㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 포일은 공지의 방법에 의해 제조되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 소정의 조성을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 용탕을 제조하고, 이를 주조하여 얻어진 주괴를 적절에 균질화 처리한다. 이후, 이 주괴에 열간압연과 냉간압연을 실시함으로써 알루미늄 포일을 얻을 수 있다. 또한 상기 냉간압연 공정의 도중에, 50℃ 이상 500℃ 이하, 특히 150℃ 이상 400℃ 이하의 범위 내에서 중간 어닐링 처리를 실시할 수 있다.
본 발명의 전극재의 제조 방법의 하나의 실시 형태에서 이용될 수 있는 탄화수소 함유물질의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 탄화수소 함유물질의 종류로서는, 예를 들면 메탄, 에탄, 프로판, n 부탄, 이소부탄 및 펜탄 등의 파라핀계 탄화수소, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 부타디엔 등의 올레핀계 탄화수소, 아세틸렌 등의 아세틸렌계 탄화수소, 또는 이들 탄화수소의 유도체를 예로 들 수 있다. 이들 탄화수소 중에서도, 메탄, 에탄, 프로판 등의 파라핀계 탄화수소는 알루미늄 포일을 가열하는 공정에 있어서 가스 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 메탄, 에탄 및 프로판 중, 어느 일종의 탄화수소인 것이 더 바람직하다. 가장 바람직한 탄화수소는 메탄이다.
또한 탄화수소 함유물질은 본 발명의 제조 방법에 있어서 액체, 기체 등의 어떠한 상태에서 이용할 수 있다. 탄화수소 함유물질은 알루미늄 포일이 존재하는 공간에 존재하도록 할 수 있고, 알루미늄 포일을 배치하는 공간에 어떠한 방법으로 유입시킬 수도 있다. 예를 들면, 탄화수소 함유물질이 가스 형태일 경우(메탄, 에탄, 프로판 등), 알루미늄 포일의 가열 처리가 행하여지는 밀폐 공간에 탄화수소함유 물질을 단독 또는 불활성 가스와 함께 충전시킬 수 있다. 또한 탄화수소 함유물질이 액체인 경우, 그 밀폐 공간에서 기화하도록 탄화수소 함유물질을 단독 또는 불활성 가스와 함께 충전할 수도 있다.
상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정에서, 가열 분위기의 압력은 특별히 한정되지 않고, 통상 압력(normal pressure), 감압 또는 가압 하에서 이루어질 수 있다. 또한 압력의 조정은 어떤 일정한 가열온도로 유지하고 있을 때, 어떤 일정한 가열온도까지의 온도상승 중 또는 어떤 일정한 가열 온도로부터 온도 하강 중의 어느 시점에서 행해질 수 있다.
상기 알루미늄 포일을 가열하는 공간에 유입되는 탄화수소 함유물질의 중량 비율은 특별히 한정되지 않지만, 통상 알루미늄 1OO중량부에 대하여 탄소 환산값으로 O.1 중량부 이상 50 중량부 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 특히 0.5 중량부 이상 30 중량부 이하의 범위 내로 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정에서, 가열온도는 가열 대상물인 알루미늄의 조성 등에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 통상 450℃ 이상 660℃ 미만의 범위 내가 바람직하고, 530℃ 이상 620℃ 이하의 범위 내에서 행하는 것이 더욱 바람 직하다. 다만, 본 발명의 제조 방법에서, 450℃ 미만의 온도에서 알루미늄을 가열하는 것을 배제하는 것은 아니고, 적어도 300℃를 초과하는 온도에서 알루미늄을 가열하는 것이 바람직하다.
가열 시간은 가열 온도 등에 따르지만, 일반적으로 1시간 이상 100시간 이하의 범위 이내가 바람직하다.
가열온도가 400℃ 이상으로 되는 경우는, 가열 분위기 중의 산소농도를 1.O 체적% 이하로 하는 것이 바람직하다. 가열온도가 400℃ 이상에서 가열 분위기 중의 산소농도가 1.O 체적%을 초과할 경우, 알루미늄 포일의 표면의 열산화 피막이 두꺼워지고, 전극재의 표면 저항치가 증가할 우려가 있다.
또한 가열 처리 전에 알루미늄 포일의 표면을 조면화할 수 있다. 조면화 방법은 특별히 한정되지 않고, 세정, 에칭, 블라스트 등의 공지의 기술을 이용할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 알루미늄 포일의 표면에 탄소함유 물질을 부착시킨 후, 또는 두꺼운 탄소함유층을 형성할 경우, 탄소함유 물질과 알루미늄 분말을 부탁시킨 후, 탄화수소 함유물질을 포함하는 공간에서 알루미늄 포일을 가열하는 공정이 채용된다. 이 경우, 알루미늄 포일의 표면에 부착되는 탄소함유 물질은 활성탄소섬유(activated carbon fiber), 활성탄 클로스(activated carbon cloth), 활성탄 펠트(felt), 활성탄분말, 먹물, 카본 블랙(carbon black) 또는 그래파이트(graphite) 등 중 어떠한 것을 이용할 수 있다. 또한 탄화규소 등의 탄소화합물, 열분해에 의해 바인더로부터 생성된 탄소 전구체 등 및 유기 화합물도 적절히 사용 할 수 있다.
또한 최외층에 미리 탄소함유 물질을 부착시킨 입자를 탄소함유 물질로서 이용할 수 있다. 입자로서는 최외층에 탄소함유 물질을 부착시킬 수 있는 입자라면 특별히 한정되지 않지만, 금속입자, 산화물 입자 또는 수산화물 입자 등의 무기화합물 등이 적절히 이용된다.
구체적인 금속 입자로서는, 알루미늄(Al), 동(Cu), 은(Ag), 티탄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca) 또는 칼륨(K) 등의 금속 및 합금을 예로 들 수 있다. 산화물 입자 및 수산화물 입자로서는, 전술의 금속 입자로부터 선택되는 일종 또는 이종 이상의 금속 산화물 및 수산화물을 예로 들 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 알루미늄 포일의 표면에 탄소함유 물질을 부착시키는 방법은, 바인더, 용제 또는 물 등을 이용하여, 슬러리형, 액체형 또는 고체형 등에 상기의 탄소함유 물질을 조제한 것을 도포, 디핑 또는 열압착 등에 의해 알루미늄 포일의 표면상에 부착시킬 수 있다. 탄소함유 물질을 알루미늄 포일의 표면에 부착시킨 후, 가열처리 전에 20℃ 이상 300℃ 이하의 범위 내의 온도에서 건조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 탄소함유 물질은 알루미늄 분말을 포함할 수 있다. 또한 탄소함유 물질은 전해콘덴서의 용량을 높이는 목적으로 강유전체 또는 고 유전율의 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서 사용되는 각 입자는 구형상, 부정형상(undefined shape), 비늘편형상(scale form) 또는 섬유형상 중 어느 것이나 적절히 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 제조 방법에서, 탄소함유 물질을 알루미늄의 표면에 부착시키기 위하여 바인더가 이용되는 경우, 바인더는 카르복시 변성 폴리올레핀 수지(carboxy-modified polyolefin resin), 초산비닐수지(vinyl ccetate resion), 염화비닐수지, 염화비닐/초산비닐(vinyl chloride/vinyl acetate) 공중합수지, 비닐알코올수지, 부티랄수지, 불화비닐수지, 아크릴수지, 폴리에스테르수지, 우레탄수지, 에폭시 수지, 요소수지, 페놀수지, 아크릴로니트릴수지(acrylonitrile resion), 니트로셀룰로오스수지(nitrocellulose resion), 파라핀왁스(paraffin wax), 폴리에틸렌 왁스 등의 합성수지, 왁스 또는 타르(tar) 및 아교(glue), 옻(Japanese lacquer), 테리빈(turpentine), 허니왁스(honey wax) 등의 천연수지 또는 왁스가 적절히 사용될 수 있다. 이들 바인더는 각각 분자량, 수지 종류에 따라 가열 시에 휘발하는 것과, 열분해에 의해 탄소 전구체로서 탄소함유층 중에 잔존하는 것이 있다. 상기 바인더는 유기 용제 등에서 희석하고, 점성을 조정할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 탄소함유 물질을 알루미늄 포일의 표면에 부착시키기 위하여 바인더가 사용되는 경우, 알루미늄 포일을 가열하는 공정 전에, 100℃ 이상에서 500℃ 이하의 온도범위에서 보관유지시간이 5시간 이상의 예비가열처리를 행하는 것이 바람직하다. 예비가열 처리 분위기는 특별히 한정되지 않고, 진공분위기, 불활성 가스분위기 또는 산화성 가스 분위기 중의 어떠한 분위기로 할 수 있 고, 또한 통상 압력, 감압 또는 가압 상태의 어떠한 상태로 할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 두꺼운 탄소 함유층을 형성하기 위해서 알루미늄 포일의 표면에 탄소함유 물질과 알루미늄 분말을 부착시키는 경우, 상기 탄소함유 물질 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상 10000 중량부 이하의 범위 내의 중량비율로 알루미늄 분말을 첨가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명을 따른 전극재의 제조 방법은, 탄소함유 물질을 알루미늄 포일의 표면에 부착시키고, 탄화수소 함유물질을 포함하는 공간에서 상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정 이후, 알루미늄 포일을 냉각하여 재가열하는 공정, 즉 비활성처리(deactivating step) 공정을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 알루미늄 포일을 냉각해서 재가열하는 공정은 100℃ 이상 660℃ 미만의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에서, 알루미늄 포일을 가열하는 공정 후 또는 비활성처리 공정 후에 인산용액에서 침지 처리를 행할 수 있다. 이 침지 처리에 의해 본 발명의 전극재의 비수계 전해액 중에서의 정전용량의 시간경과 안정성이 더욱 향상된다. 침지 처리 조건은 특별히 한정되지 않지만, O.Ol 몰 이상 5 몰 이하, 온도가 30℃ 이상 100℃ 이하의 인산용액에 10초 이상 침지하는 것이 바람직하다. 또한 침지 처리 후에 건조를 행할 수 있다.
또한 본 발명의 전극재를 콘덴서 양극용 포일로서 사용하는 경우는, 알루미늄 포일을 가열하는 공정 또는 비활성처리 공정의 이후에 양극 산화처리를 행할 수 있다. 양극 산화 처리 조건은 특별히 한정되지 않지만, 0.01 몰 이상 5 몰 이하, 온도가 30℃이상 100℃ 이하의 붕산 용액에서, 10mA/cm2 이상 400mA/cm2 정도의 전류를 5분 이상 인가할 수 있다.
본 발명에 의한 전극재를 사용한 전해 콘덴서에서는 비수계 전해액을 사용한다. 전해액에 포함되는 수분은 5 용량% 이하이고, 바람직하게는 1 용량% 이하, 더 바람직하게는 O.5 용량%이하다.
비수계 전해액의 용매에는
Figure 112007027857033-PCT00001
-부티로락톤(butyrolactone)이나
Figure 112007027857033-PCT00002
-발레로락톤(valerolactone)와 같은 환형 카르복시기(cyclic carboxylates)나 그 유도체 외, 탄산 에틸렌(ethylene carbonate), 탄산 프로필렌(propylene carbonate), 탄산 부틸렌(butylene carbonate), 탄산 비닐렌(vinylene carbonate)과 같은 환형 탄산 에스테르(cyclic carbonates)나 그 유도체, 탄산 디메틸(dimethyl carbonate), 탄산 디에틸(diethyl carbonate), 탄산 에틸 메틸(ethymethyl carbonate) 등의 사슬형 탄산 에스테르(chain carbonate)나 그 유도체, 포름산 메틸(methyl formate), 초산 메틸(methyl accetate), 프로피온산 메틸(methyl propionate), 프로피온산 에틸(ethyl propionate) 등의 지방족 카르본산 에스테르(aliphatic carboxylate)나 그 유도체, 디메톡시메탄(dimethoxymethane), 디에틸 에테르(diethyl ether), 1,2-디메톡시에탄(1,2-dimethoxyethane), 1,2-디에톡시에탄(1,2-diethoxyethane), 에톡시메톡시에탄(ethoxymethoxyethane), 1,3-디메톡시프로판(1,3-dimethoxypropane) 등의 사슬형 에테르(chain ethers)나 그의 유도체, 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran), 2-메틸테트라히드로푸란(2-methyltetrabydrofuran), 1,3-다 이옥살란(1,3-dioxolan) 등의 환상 에테르(cyclic ethers)나 그 유도체, 디메틸 술폭시드(dimethylsulfoxide), 1,3-다이옥살란(1,3-dioxolan), 포름아미드(formamide), 아세트아미드(acetamide), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 다이옥살란(dioxolan), 아세트니트릴(acetonitrile), 프로필 니트릴(propylnitrile), 니트로메탄(nitromethane), 에틸모노그라임(ethylmonogrime), 3인산 에스테르(triphosphate), 트리메톡시메탄(trimethoxymethane), 다이옥살란 유도체(dioxolan derivatives), 설포란(sulfolane), 메틸설포란(methylsulfolane), 1,3-디메일―2-이미다졸리디논(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone), 3-메틸-2-옥사졸리디논(3-methyl-2-oxazolidinone), 에틸에테르(ethyl ether), 1,3-프로판살폰(1,3-propanesalton), 아니솔(anisole), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 등이 적합하게 사용된다. 이들은 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
비수계 전해액에 있어서의 용질의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 0.2∼ 2 몰/리터가 바람직하고, 특히 0.5 ∼ 1.5 몰/리터가 바람직하다.
비수계 전해액에 포함되는 용질로서는 특별히 한정되지 않으며, 유기 카르복실산 알킬암모늄염(organic alkylammonium carboxylate) 또는 유기 카르복실산아미디움염(organic amidium carboxylate) 등이 이용된다. 이 경우, 유기 카르복실산은 말레산(maleic acid)이나 프탈산(phthalic acid) 등이다.
비수계 전해액에는 붕산, 붕산과 다당류(만니톨(mannitol), 소르비톨(sorbitol) 등)의 착화합물, 붕산과 다가 알코올(에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 글리세린(glycerin) 등)의 착화합물, 계면활성제, 콜로이달실리카(colloidal silica) 등을 첨가함으로써, 내전압의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 누출 전류의 감소나 수소 가스를 흡수시킬 목적으로, p-니트로벤산(p-nitrobenzoic acid) 및 p-니트로페놀(p-nitrophenol) 등의 방향족 니트로화합물, 인산(phosphoric acid), 아인산(phosphorous acid), 폴리인산(polyphosphoric acid) 및 산성인산(acidic phosphate) 에스테르 화합물 등의 인 함유 화합물, 옥시카르복실산 화합물(oxycarboxylic acid compound) 등을 전해액에 첨가할 수 있다.
본 발명의 전극재를 음극에 사용함으로써 비수계 전해액 전해콘덴서는, 본 발명의 전극재로 이루어지는 음극 포일, 유전체층을 갖는 양극 포일, 상기 양극 포일과 음극 포일 사이에 개재되는 세퍼레이터(separator) 및 비수계 전해액으로 구성된다. 상기 세퍼레이터를 개재시켜 적층한 양극 포일과 음극 포일을 권회해서 콘덴서 소자를 형성하고, 이 콘덴서 소자를 비수계 전해액에 함침시켜 비수계 전해액을 포함한 콘덴서 소자를 외장케이스에 수납시키고, 봉입체에서 케이스를 봉입함으로써 전해 콘덴서를 얻을 수 있다.
상기 양극 포일로서는 예를 들면 알루미늄 포일을 사용할 수 있다. 상기 양극 포일 위에 유전체층을 형성하기 위해서는, 예를 들면 양극 포일에 표면적을 확대하기 위한 에칭 처리를 실시한 후, 붕산에서 300∼600V의 전압을 인가할 수 있다. 이러한 공정에 의해 유전체로 이루어지는 산화물의 막이 양극 포일 위에 형성된다. 상기 세퍼레이터로서는 예를 들면 크래프트 펄프(craft pulp) 섬유로 이루어지는 부직포 또는 직포가 이용된다.
실시 예
이하의 종래 예와 실시 예1∼20에 따라서 전극재를 제작하였다. 또한 실시 예와 비교하기 위하여 참고 예에서는 탄소피복 알루미늄 포일을 제작하였다.
(종래 예)
두께가 40㎛의 알루미늄 포일(JIS A1080-Hl8)에, 염산 15%와 황산 0.5%를 포함하는 전해액에서 온도 50℃、전류 밀도 0.4A/cm2의 조건으로 60초간 교류 에칭 처리를 실시 한 다음, 에칭 후의 알루미늄 포일을 수세, 건조하여 전극재를 제작하였다.
(실시 예1)
평균 입경이 0.5㎛인 카본 블랙 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 30㎛의 알루미늄 포일(JIS AIO5O-Hl8)의 양면에 도포하고, 건조했다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 1㎛이었다.이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위기 중에서 온도 590℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작하였다.
(실시 예2)
평균 입경이 1㎛인 알루미늄 분말 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께 15㎛의 알루미늄 포일(JIS 1N30-Hl8)의 양면에 도포하고, 건조하였다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 2㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위 기중에서 온도 620℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작하였다.
(실시 예3∼10)
평균 입경이 0.1㎛인 카본블랙 2 중량부와 평균 입경이 1㎛인 알루미늄 분말 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 12㎛인 알루미늄 포일(JIS A3003-H18) 의 양면에 도포하고, 건조하였다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 4㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 표1에 나타낸 조건에서 열처리하였다. 실시 예8에서는 열처리 후에 공기 중에서 300℃의 온도에서 2시간의 비활성화 처리하였다. 실시 예9에서는 열처리 전에 공기 중에서 400℃의 온도로 10시간 예비가열 처리하였다. 실시 예10에서는 열처리 후, 2몰에서 온도가 50℃의 인산용액 중에서 30초간의 침지 처리와, 100℃의 온도에서 5분간의 건조를 실행했다. 이와 같은 과정을 통해 전극재를 제작하였다.
(실시 예11)
평균 입경이 0.5㎛인 카본블랙 2 중량부를 폴리비닐알코올 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 30㎛인 알루미늄 포일(JIS A1050-H18)의 양면에 도포하고, 건조했다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 1㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위기 중에서 온도 590℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작했다.
(실시 예12)
평균 입경이 1㎛인 알루미늄 분말 2 중량부를 폴리비닐알코올 1 중량부와 혼 합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 영액을 두께가 15㎛인 알루미늄 포일(JIS 1N30-H18)의 양면에 도포하고 건조했다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 2㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위기 중에서 온도 620℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작하였다.
(실시 예13∼16)
표2에 나타내는 입자에 탄소를 진공 증착하였다. 증착층의 평균 두께는 0.5㎛이었다. 이들의 입자 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 20㎛인 알루미늄 포일(JIS A3003-Hl8)의 양면에 도포하고 건조하였다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 2.5㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위기 중에서 590℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작하였다.
(실시 예17∼20)
표2에 나타낸 입자 1 중량부와 부티랄 수지 1 중량부를 혼합하고, 공기중에서 300℃로 15시간 가열 처리하였다. 얻어진 입자 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도표 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 15㎛인 알루미늄 포일(JIS 1N30-Hl8〕의 양면에 도포하고 건조하였다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 2㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 메탄 가스 분위기 중에서 온도 620℃로 10시간 유지하여 전극재를 제작했다.
(참고 예)
평균 입경이 0.1㎛인 카본 블랙 2 중량부와 평균 입경이 1㎛인 알루미늄 분말 2 중량부를 아크릴계 바인더 1 중량부와 혼합하고, 용제(톨루엔)에 분산시켜 고형분 30%의 도포 용액을 얻었다. 이 도포 용액을 두께가 12㎛인 알루미늄 포일(JIS A3003-Hl8)의 양면에 도포하고 건조하였다. 각 면에 형성된 건조 후의 도포막의 두께는 4㎛이었다. 이 알루미늄 포일을 아르곤 가스 중에서 온도 500℃로 열처리했다. 이와 같이 하여 탄소피복 알루미늄 포일을 제작하였다.
상기의 종래 예, 실시 예1∼20 및 참고 예에서 얻을 수 있었던 각 시료의 특성을 다음과 같이 해서 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
(1) 정전용량
각 시료의 정전용량은 아디페이트산 암모늄 수용액(aqueous ammonium adipate solution)(150g/L) 중에서, LCR 메타로 측정하고, 종래 예에서 얻었던 값을 1OO으로 했을 경우의 지수로 나타내었다.
(2) 시간경과 안정성
Figure 112007027857033-PCT00003
-부티로락톤(butyrolactone)을 주성분이라고 하는 용매에 테트라에틸암모늄의 프탈 산염(tetraethylammonium phthalate)을 주용질로서 15 중량% 배합하고, 비수계 전해액을 조정했다. 각 시료를 온도 85℃의 비수계 전해액에 5000시간 침지한 후, 정전용량을 측정하고, 침지 전의 정전용량 값을 100으로 했을 경우의 지수로 나타내었다.
(3) 밀착성
온도가 80℃에서 1몰의 염산용액 중에 시료를 침지하고, 탄소 함유층이 알루 미늄 포일의 표면으로부터 완전하게 박리할 때 까지의 시간을 육안으로 측정하였다.
[표1]
Figure 112007027857033-PCT00004
[표2]
Figure 112007027857033-PCT00005
표1의 결과로부터, 실시 예1∼12의 전극재는 종래 예의 전극재에 비교하여 높은 정전용량을 나타냄과 동시에, 높은 시간경과 안정성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 또한 참고 예는 종래 예보다 높은 시간경과 안정성을 나타내지만, 낮은 정전용량, 낮은 밀착성을 나타냈다. 즉 본 발명의 전극재를 이용하여 비수계 전해액 전해콘덴서를 구성할 경우, 높은 정전용량과 높은 시간경과 안정성을 동시에 확보할 수 있음을 알 수 있다.
또한 실시 예1∼12에서는, 탄소입자, 알루미늄 입자 또는 탄소 입자와 알루미늄 입자를 포함하는 탄소 함유층을 알루미늄 포일의 표면에 형성한 예를 나타내지만, 탄소 입자 또는 알루미늄 입자의 어느 것도 포함하지 않는 탄소 함유층을 알루미늄 포일의 표면에 형성하여도, 종래 예의 전극재에 비교하여 높은 정전용량을 나타냄과 동시에, 높은 시간경과 안정성을 나타내며, 참고 예에 비해 높은 밀착성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
실시 예13∼20에서는 최외층에 탄소함유 물질을 미리 부착시킨 입자를 포함하는 탄소 함유층을 알루미늄 포일의 표면에 형성한 예를 나타내지만, 표2의 결과로부터 종래 예의 전극재에 비하여 높은 정전용량을 나타냄과 동시에, 높은 시간경과 안정성을 나타내고, 참고 예에 비해 높은 밀착성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 전극재를 이용하여 비수계 전해액 전해콘덴서의 음극용 포일을 구성할 수 있다. 또한 본 발명을 따른 전극재는 콘덴서 음극용 포일 이외에 콘덴서 양극용 포일에 사용할 수 있고, 또한 리튬전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 색소감광 태양전지, 전기 이중층 캐패시터 등에 이용되는 전극 포일 또는 전극 집전체 포일에 사용할 수 있고, 또한 연료전지, 고체 고분자 연료전지 등에 사용할 수 있는 전극판 또는 전극 집전체 판으로 적절히 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 전극재에 있어서,
    알루미늄 포일(1);
    상기 알루미늄 포일(1)의 표면에 형성된 탄소 함유층; 및
    상기 알루미늄 포일(1)과 상기 탄소 함유층(2) 사이에 형성되고, 알루미늄원소와 탄소 원소를 포함하는 개재층(3)
    을 포함하는 전극재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 함유층(2)은 알루미늄 원소와 탄소 원소를 포함하는 개재물을 내부에 포함하는
    전극재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 함유층(2)은 상기 알루미늄 포일(1)의 표면으로부터 외측으로 연장하도록 형성되는
    전극재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개재층(3)은 상기 알루미늄 포일(1)의 표면의 적어도 일부 영역에 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함하는 제1 표면부분(3)을 포함하고,
    상기 탄소 함유층(2)은 상기 제1 표면부분(3)으로부터 외측을 향하여 연장하도록 형성되는 제2 표면부분(21)을 포함하는
    전극재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄소 함유층(2)은 적어도 최외층에 탄소함유 물질을 포함하는 입자(22)를 더 포함하고,
    상기 제2 표면부분(21)은 상기 제1 표면부분(3)과 상기 입자(22) 사이에 형성되고 알루미늄 탄화물을 포함하는
    전극재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입자(22)는
    탄소입자 및 최외층에 탄소함유 물질을 미리 부착시킨 입자로부터 이루어지 는 군으로부터 선택되는 적어도 일종의 입자를 포함하는
    전극재.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탄소 함유층(2)은
    알루미늄 입자(23);
    상기 알루미늄 입자(23)의 표면의 적어도 일부 영역에 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함하는 알루미늄 입자표면부분(24); 및
    상기 알루미늄 입자표면부분(24)으로부터 상기 알루미늄 입자(23)의 표면 외측을 향해서 연장하도록 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함하는 알루미늄입자 외측부분을 더 포함하는
    전극재.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 탄소 함유층(2)은
    알루미늄 입자(23);
    상기 알루미늄 입자(23)의 표면의 적어도 일부 영역에 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함하는 알루미늄 입자표면부분(24);
    상기 알루미늄 입자표면부분(24)으로부터 상기 알루미늄 입자(23)의 표면의 외측을 향하여 연장하도록 형성되고, 알루미늄 탄화물을 포함하는 알루미늄입자 외측부분(25)을 더 포함하며,
    상기 제2 표면부분(21)은 상기 제1 표면부분(3)과 상기 알루미늄 입자(23) 사이에 형성되고, 알루미늄의 탄화물을 포함하는
    전극재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극재는 콘덴서 음극용 포일인
    전극재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 콘덴서 음극용 포일은 비수계 전해액 전해콘덴서에 사용되는
    전극재.
  11. 탄화수소 함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하는 공정;
    상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정을 포함하는
    전극재의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 알루미늄 포일을 배치하는 공정은
    탄소함유물질 및 알루미늄 분말로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종을 알루미늄 포일의 표면에 부착시킨 후, 탄화수소 함유물질을 포함하는 공간에 알루미늄 포일을 배치하는 것을 포함하는
    전극재의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 알루미늄 포일을 가열하는 공정은
    450℃ 이상 660℃ 미만의 온도 범위에서 실행하는
    전극재의 제조 방법.
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