KR20080047083A - 전기이중층 커패시터 - Google Patents

전기이중층 커패시터 Download PDF

Info

Publication number
KR20080047083A
KR20080047083A KR1020060116977A KR20060116977A KR20080047083A KR 20080047083 A KR20080047083 A KR 20080047083A KR 1020060116977 A KR1020060116977 A KR 1020060116977A KR 20060116977 A KR20060116977 A KR 20060116977A KR 20080047083 A KR20080047083 A KR 20080047083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activated carbon
electric double
double layer
layer capacitor
cell
Prior art date
Application number
KR1020060116977A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100851371B1 (ko
Inventor
엄재철
김일웅
김동신
이상익
김병열
Original Assignee
지에스칼텍스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지에스칼텍스 주식회사 filed Critical 지에스칼텍스 주식회사
Priority to KR20060116977A priority Critical patent/KR100851371B1/ko
Publication of KR20080047083A publication Critical patent/KR20080047083A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100851371B1 publication Critical patent/KR100851371B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32Carbon-based
    • H01G11/34Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

본 발명은 전기이중층 커패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작동전압 영역이 넓어져 고에너지밀도를 가지면서 수명 특성이 향상된 전기이중층 커패시터에 관한 것이다. 본 발명은 적어도 하나 이상의 셀을 포함하되, 상기 셀은 분리막을 사이에 두고 양극과 음극 두 전극이 서로 대향되게 배치된 다음 전해액이 함침되어 구성된 전기이중층 커패시터에 있어서, 상기 전극은, 표준 수소의 산화환원전위를 기준으로 한 산화환원전위가 +0.5V 이하로 제어된 활성탄으로 구성된 전기이중층 커패시터를 제공한다. 본 발명은, 산화환원전위(V)가 제어된 활성탄이 전극으로 적용되어, 전해질 분해전압(작동전압)이 높아져 고에너지밀도를 가지면서 수명 특성이 향상되는 효과를 갖는다.
전기이중층, 커패시터, 전압, 활성탄, 산화환원전위, 에너지밀도

Description

전기이중층 커패시터 {ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR}
도 1은 종래와 본 발명에 따른 셀의 작동전압-수명특성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 전기이중층 커패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극을 구성하는 활성탄의 산화환원전위(Redox Potential)를 제어함으로써 작동전압 영역이 넓어져 고에너지밀도를 가지면서 수명 특성이 향상된 전기이중층 커패시터에 관한 것이다.
전기이중층 커패시터(EDLC ; Electric Double Layer Capacitor, 이하 "EDLC"라 함)는 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용한 에너지 저장장치로서, 이는 계속적인 충전/방전이 가능하고, 일반적인 축전지에 비해 에너지효율과 출력이 높고 내구성 및 안정성이 뛰어난 장점이 있다. EDLC는 일반적으 로 분리막을 사이에 두고 양극, 음극 2개의 전극을 서로 대향되게 배치한 다음, 전해질을 함침시켜 구성한 셀(cell)을 갖는다. EDLC의 정전용량은 전기이중층에 축적되는 전하량에 따라 정해지며, 그 전하량은 전극의 표면적이 클수록 크게 된다. 따라서 아래의 식에 나타낸 바와 같이 전극의 표면적을 증가시켜 정전용량을 증가시킬 수 있다.
C = εㆍS/d
(위 식에서, C:정전용량, ε:유전체 유전률, S:전극의 표면적, d:대향하는 전극과 전극 간의 거리를 나타낸다.)
활성탄은 높은 비표면적을 가지므로, 큰 표면적을 필요로 하는 EDLC의 전극재료로서 적합하다. 그러나 활성탄은 전기전도도가 떨어지기 때문에 이를 위해 도전재가 첨가되고 있다. 구체적으로, EDLC의 전극(전극활물질 조성)은 무수한 세공의 표면에 전해질 이온의 흡착과 탈착이 일어날 수 있는 다공성 활성탄 입자; 이들 다공성 활성탄 입자 간의 사이 그리고 활성탄 입자와 금속 집전체의 사이를 전기적으로 연결시켜 주는 도전재; 및 이들을 결합시켜 주는 바인더;를 포함하여 조성된다.
그러나 EDLC는 축전지에 비하여 출력 특성은 좋지만, 방전과 동시에 전압이 점진적으로 떨어져 셀 당 낮은 작동전압을 가짐에 따라 에너지 저장밀도가 일반적인 축전지에 비해 작다. 일반적으로 종래 EDLC의 셀은 1개당 1.3V ~ 2.5V, 크게는 2.7V의 작동전압을 갖는다.
IC 및 백업전원 제품을 포함한 거의 대부분의 전자제품은 작동전압이 1.8V 이상, 유용하게는 3V 이상에서부터 높게는 전기자동차용의 경우 48V까지의 넓은 전압 범위에서의 사용을 필요로 한다. 이에 따라 이러한 제품에는 2개 이상의 셀을 직렬로 연결하여 작동전압을 적어도 5V로 증가시켜 사용하고 있으며, 산업용 기기, 전기자동차용, UPS에 사용하기 위하여 10V에서 48V까지 10개부터 100개까지의 셀을 직렬 연결하여 사용하고 있다.
그러나 2개 이상의 셀을 외부 직렬연결을 통하여 EDLC의 작동전압을 증가시키는 경우에는 필연적으로 발생하는 각 셀 간의 밸런스 문제를 해결해야 하는 또 다른 문제점을 안고 있다. 구체적으로, 셀의 용량, 등가직렬저항(ESR), 누설전류 등을 고려하여 EDLC의 전체 작동전압이 하나의 셀에 집중되지 않도록 저항, 다이오드, 기타 IC 등의 전압 밸런스 보호회로를 필요로 하게 된다.
한편, 에너지 저장에 관한 하나의 자료가 되는 에너지밀도(에너지 저장량)은 축전지와 마찬가지로 EDLC에 있어서도 에너지의 양을 비교할 수 있는 좋은 지표라 할 수 있다. 에너지밀도는 아래와 같은 식을 통하여 구해질 수 있다.
에너지밀도(J) = 1/2 CV2
(위 식에서, C는 셀당의 정전용량(F), V는 셀에 인가 가능한 전압이다.)
위 식에 나타낸 바와 같이, 에너지밀도는 용량(C)에 비례하지만, 전압의 제곱(V2)에 비례한다. 즉, 동일한 용량을 갖는 셀의 전압을 2배 증가시키면 에너지밀도(에너지 저장량)는 이론적으로 4배가 증가한다.
따라서 EDLC의 에너지밀도(에너지 저장량)를 증가시키는 가장 좋은 방법은 전압을 증가시키는 것이라 할 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 EDLC는 셀당 작동전압이 최대 2.7V로서 낮아 직렬로 연결하여 작동전압을 높여 왔으나, 이러한 방법은 셀의 용량, 용량변화율, ESR, 저항변화율, 누설전류, 누설전류 변화율 등 반복 싸이클에 의하여 셀 간의 전압 균형이 깨지게 되면서 어느 하나의 셀에 높은 전압이 걸리는 문제점이 있었다. 이는 결국 전해질 물질의 분해, 내부저항 및 정전용량의 저하 등의 문제점을 유발시킨다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 작동전압이 높아져 고에너지밀도를 가지며 수명 특성이 향상된 전기이중층 커패시터(EDLC)를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상의 셀을 포함하되, 상기 셀은 분리막을 사이에 두고 양극과 음극 두 전극이 서로 대향되게 배치된 다음 전해액이 함침되어 구성된 전기이중층 커패시터에 있어서,
상기 전극은, 표준 수소의 산화환원전위를 기준으로 한 산화환원전위(Redox Potential)가 +0.5V 이하로 제어된 활성탄으로 구성된 전기이중층 커패시터를 제공한다.
상기 활성탄의 산화환원전위는 물리적 또는 화학적 방법에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어 불활성 또는 환원분위기에서 열처리하는 방법, 그리고 환원제와 반응시켜 산소(O)의 함량을 제어하는 화학적 방법 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전기이중층 커패시터는, 통상적으로 적어도 하나 이상의 셀(unit cell)을 가지되, 상기 셀은 분리막을 사이에 두고 양극, 음극 2개의 전극이 서로 대향되게 배치된 다음 전해액이 함침되어 구성된다. 이때, 상기 전극은 활성탄을 주재료로 하여 조성된 전극활물질로부터 제조된다.
보다 구체적으로, 상기 전극은 전극활물질을 시트 상으로 압연한 다음, 이를 적정한 크기로 펀칭 또는 절개하여 구성되거나, 또는 전극활물질을 얇은 포일(foil) 형태의 금속 집전체 상에 코팅, 고착시킨 다음, 이를 적정한 크기로 펀칭 또는 절개하여 구성된다. 이때, 상기 전극활물질은 다공성 활성탄 입자를 주재료로 하되, 상기 활성탄 입자 간의 사이 그리고 활성탄 입자와 금속 집전체의 사이를 전기적으로 연결시켜 주는 도전재; 및 이들을 결합시켜 주는 바인더;를 포함하여 조성된다. 그리고 이러한 전극활물질에는 선택적으로 분산매 등의 첨가제가 더 첨가될 수 있다.
상기 바인더, 도전재 그리고 분산매 등의 첨가제는 통상적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더로는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE ; poly-tetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF ; polyvinylidenefloride), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC ; carboxymethylcellulose), 폴리비닐알코올(PVA ; poly vinyl alcohol), 폴리비닐부티랄(PVB ; poly vinyl butyral), 폴리비닐피롤리돈(PVP ; poly-N-vinylpyrrolidone), 스티렌부타디엔고무(SBR ; styrene butadiene rubber) 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 상기 도전재로는 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 미세 흑연 분말 등의 입자상 도전재나, 또는 탄소 휘스커(whisker)나 섬유(fiber), 나노섬유 (nano fiber) 등의 섬유상의 도전재를 단독 또는 혼합 사용할 수 있다. 또한, 분산매로는 에탄올(EtOH), 메틸 피롤리돈(NMP) 등의 유기 용매, 또는 물을 사용할 수 있다.
이때, 본 발명에 따라서, 상기 전극(전극활물질)을 구성하는 활성탄은, 산화환원전위(V)가 +0.5V 이하의 값을 갖는 것이 사용된다. 활성탄은, 예를 들어 활성화가 끝난 활성탄'을 출발원료로 하여 별도의 처리공정을 수행하여 상기와 같은 범위의 산화환원전위(V) 값을 갖도록 제어된 것이면 본 발명에 포함한다. 여기서, 상기 '활성화가 끝난 활성탄'이란 통상의 제조과정을 거쳐 활성화시킨 활성탄, 그리고 전극재료용으로 판매되고 있는 활성탄 등으로서, 산화환원전위(V)가 0.5V를 초과한 활성탄을 말한다. 바람직하게는 산화환원전위(V)가 -0.5V ~ +0.5V, 보다 바람직하게는 -0.35V ~ +0.35V 범위로 제어된 것이 좋다. 본 발명에서, 상기 산화 환원전위(V)는 표준 수소의 산화환원전위 값(= 0)을 기준으로 한 것으로서, 기준을 Ag/Ag+ 등으로 다르게 한 경우 그에 상응하는 값을 가질 수 있다.
일반적으로, 활성탄은 탄소(C)를 주재료로 하여 이루어지되, 산소(O), 수소(H), 질소(N), 황(S) 등의 이종원소(hetero-atom)가 포함된 다공성 구조를 갖는다. 이들 이종원소 중에서 산소(O)나 수소(H) 등은 주로 수증기활성화 또는 약품활성화 등의 활성화 과정에서 도입되며, 질소(N)나 황(S) 등은 주로 원료(석유, 석탄 등)로부터 유래된다. 이러한 이종원소는 관능기로 작용하여 셀의 전기적 특성에 영향을 끼친다. 특히, 산소(O)는 전기화학적 충방전 과정에서 분해, 탈착하여 CO, CO2 등의 가스를 발생시켜 셀의 내부 압력을 상승시키거나, 전해질 분해를 일으켜 전기적 특성과 수명특성을 저하시키는 주요 요인이 된다.
본 발명에 따르면, 물리적, 화학적 처리를 통하여 활성탄에 포함된 관능기의 함량을 증가 또는 감소(제거)시켜 산화환원전위(V)를 제어할 수 있다. 바람직하게는 셀의 전기적 특성을 저해하는 산소(O)의 함량을 감소시키는 방법이다. 예를 들어, 활성탄을 불활성 또는 환원분위기 하에서 열처리하여 산소함량을 감소시키는 방법, 건식법(Dry Method); 그리고 환원제와 반응시켜 산소(O)의 함량을 제어하는 습식법(Wet Method); 등을 수행함으로써, 산화환원전위(V)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 습식법에서 사용되는 환원제는 하이드라진(N2H4), LiAlH4, NaBH4 등을 들 수 있다.
상기 열처리는, 예를 들어 활성탄을 불활성분위기(질소분위기 등)나 환원분 위기(수소분위기 등)에서 300℃ ~ 900℃의 온도로 열처리하는 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 열처리 온도가 300℃ 미만으로서 너무 낮으면 관능기 함량 제어가 어려우며, 900℃를 초과하게 되면 비표면적 감소로 인한 활성탄의 전기적 특성이 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명에 따르면, 위와 같은 열처리 공정을 수행하면, 활성탄에 포함된 이종원소 관능기 중에서 적어도 산소(O)의 함량은 감소된다. 이때, 산소의 함량은 5.0중량% 이내로 제어되는 것이 좋다. 이와 같이 산소(O)의 함량이 감소되면, 활성탄의 산화환원전위(V)는 낮게 제어된다.
본 발명에 따라서, 위와 같이 활성탄의 산화환원전위(V)가 +0.5V 이하로 제어되는 경우, 이를 전극으로 적용한 셀은 전해질 분해전압, 즉 작동전압이 높아지고 수명특성이 향상된다. 이때, 셀의 전극을 구성함에 있어서, 양극(+) 및 음극(+) 모두에 산화환원전위(V) +0.5V 이하의 활성탄을 적용하거나, 또는 양극(+) 및 음극(+) 중에서 선택된 어느 하나의 전극에 산화환원전위(V)가 +0.5V 이하의 활성탄을 적용할 수 있다.
도 1은 종래의 셀과 본 발명에 따른 셀의 작동전압-수명특성을 비교 설명하기 위한 도면이다. 도면에서, ①은 종래 기술에 따른 셀의 작동전압 영역을 나타내며, ② 및 ③은 본 발명에 따른 셀의 작동전압 영역을 나타낸다.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 셀(①)은 일반적으로 0~2.5V, 최대 2.7V의 작동전압을 갖는다. 그러나 본 발명에 따른 활성탄이 적용된 셀(②, ③)은, 산화환원전위(V)가 낮게 제어되어 2.7V 이상, 바람직하게는 3.0V 이상의 작동전압을 가질 수 있다.
구체적으로, ②의 경우와 같이 양극(점선)과 음극(점선) 모두에 산화환원전위(V)가 낮게 제어된 것을 사용하거나, 또는 ③의 경우와 같이 양극(실선)은 종래와 같은 산화환원전위(V)를 갖는 것을 사용하되, 음극(점선)은 산화환원전위(V)가 낮게 제어된 것을 사용하면, 전해질 분해전압까지의 도달 폭이 넓어져 작동전압 영역이 넓어진다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, ②의 경우와 같이 사용시간이 증가될 수 있다.(시간 ① < ②)
이에 따라, 현재 시판 중인 셀은 일반적으로 작동전압 2.5V로 제품화되고 있으나, 본 발명에 따른 활성탄이 적용되는 경우 2.7V 이상, 바람직하게는 3.0V 이상의 작동 전압으로 보급될 수 있다. 그리고 위와 같이 작동전압이 높아지면, 아래에 나타낸 식에서와 같이 전압(V)의 제곱에 비례관계가 있는 에너지밀도가 향상된다.
에너지밀도(J) = 1/2 CV2
(위 식에서, C는 셀당의 정전용량(F), V는 셀에 인가 가능한 전압이다.)
이하, 본 발명의 구체적인 시험 실시예 및 비교예를 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
< 활성탄 제조 >
석탄계를 원료로 하여 활성화된 활성탄을 본 실시예의 활성탄 시편(시편1)으로 하였으며, 상기 활성탄 시편(시편1)을 질소분위기의 로(furnace)에 투입한 다음, 400℃에서 1시간 동안 열조사하여 열처리 공정을 수행하였다. 이와 같이 열처리된 활성탄에 대하여 원소분석기(EA, Elemental Analysis)에 따른 성분 분석을 실시하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
< 전극 및 셀 제조 >
상기 열처리된 활성탄에 도전재로서 카본블랙(KETJENBLACK EC 600JD, 미쓰비시화학 제품), 바인더로서 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE ; poly-tetrafluoroethylene)을 8 : 1 : 1의 질량비로 균일하게 혼합한 후, 압연하여 두께 250㎛의 전극 시트를 제조하였다. 얻어진 시트를 150℃에서 15시간 동안 건조한 후, 원형 펀칭기를 이용하여 직경 12㎜의 전극 시편을 얻었다.(전극 제조)
다음으로, 상기 얻어진 전극의 2장 사이에 200㎛의 셀룰로오즈(cellulose) 타입 분리막(고도지공업주식회사 제품) 1 장을 삽입한 다음, 이를 지름 18mm의 코인타입 셀(coin-cell) 내부에 고정시키고, 1 몰(M)의 테트라에틸암모늄테트라플루오르보레이트를 함유하는 프로필렌카보네이트 용액을 전극에 함침시킨 후, 셀 상부를 덮어 셀 조립을 완료하였다.(셀 제조)
< 물성 평가 >
상기 제조된 셀에 대하여, 단위질량당 용량(F/g), 등가직렬저항(ESR, Ohm), 산화환원전위(V), 전해액 분해전압(V), 고온부하테스트 후 용량감소율(%) 및 전압감소량(ΔV)을 측정하여 하기 [표 2]에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 사용된 활성탄 시편(시편1)을 본 실시예의 활성탄 시편으로 사용하되, 상기 활성탄 시편(시편1)을 질소분위기의 로(furnace)에 투입한 다음, 500℃에서 1시간 동안 열조사하여 열처리 공정을 수행하였다. 이와 같이 열처리된 활성탄의 EA에 따른 성분 분석 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
다음으로, 상기 열처리된 활성탄을 이용하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 및 셀을 제조한 다음, 상기 셀에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
[실시예 3]
석유계를 원료로 하여 활성화된 활성탄을 본 실시예의 활성탄 시편(시편2)으로 하였으며, 상기 활성탄 시편(시편2)에 NaBH4 용액을 혼합하고 스터링하면서 상온에서 2시간 동안 환원처리하여 관능기(Functional Group)를 제어하는 탈기 처리공 정을 화학적 환원법에 따라 실시하였다. 이와 같이 탈기 처리된 활성탄의 EA에 따른 성분 분석 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
다음으로, 상기 탈기 처리된 활성탄을 이용하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 및 셀을 제조한 다음, 상기 셀에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 비교하여, 활성탄에 열처리 공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 즉, 활성탄 시편(시편1)을 열처리하지 않고 그대로 전극으로 구성한 다음, 셀을 제조하였다. 그리고 제조된 셀에 대하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 실시예 3과 비교하여, 활성탄에 탈기 처리공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하였다. 즉, 활성탄 시편(시편2)을 탈기 처리(화학적 환원법)하지 그대로 전극으로 구성한 다음, 셀을 제조하였다. 그리고 제조된 셀에 대하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
< 활성탄의 성분 분석 결과 >
비 고 처리공정 활성탄의 구성성분(중량%)
C H O N 기타
실시예 1 400℃, 1시간 열처리 91 2.1 3.5 0.21 3.19
실시예 2 500℃, 1시간 열처리 92 2.0 2.9 0.21 2.89
실시예 3 화학적 환원처리 92 2.0 3.1 0.21 2.69
비교예 1 - 90 0.55 9.0 0 0.45
비교예 2 - 89 0.1 9.1 0.22 1.58
< 물성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 측정조건
산소 함량 (중량%) 3.5 2.9 3.1 5.8 9.1 -
불순물 함량 (ppm) 198 182 289 190 301 -
단위질량당 용량 (F/g) 39 40 38 38 39 -
등가직렬저항 (ESR, Ohm) 2.5 1.2 6.0 7.0 18.0 coin cell 1820
산화환원전위 (V) 0.34 0.35 0.33 0.63 0.79 표준 수소 기준
전해액 분해전압 (V) 2.7 2.8 2.7 2.3 2.2 PC with TEABF4
용량 감소율 (%, 100cycle) 3.0 1.0 2.5 15.0 28.2 수명전압범위 : 1.5V ~ 3.0V
전압감소 (ΔV) 0.05 0.01 0.06 0.31 0.45 2.7V 충전 24hr 후 전압감소
먼저, 상기 [표 1] 및 [표 2]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~3의 경우, 건식(열처리) 또는 습식처리(환원처리)되어 비교예 1~2와 비교하여 산소(O)의 함량이 감소되고, 산화환원전위(V)가 제어됨을 알 수 있다.
그리고 [표 2]의 결과로부터 위와 같이 산소(O)의 함량이 감소되고, 산화환원전위(V)가 제어된 실시예 1~3의 셀이, 전해질 분해전압(작동전압)이 높아지고 수명특성이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 등가직렬저항(ESR) 등의 전기화학적 물성도 향상된 값을 보임을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 산화환원전위(V)가 제어된 활성탄이 전극으로 적용되어 전해질 분해전압(작동전압)이 높아져 고에너지밀도를 가지면서 수명 특성이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 적어도 하나 이상의 셀을 포함하되, 상기 셀은 분리막을 사이에 두고 양극과 음극 두 전극이 서로 대향되게 배치된 다음 전해액이 함침되어 구성된 전기이중층 커패시터에 있어서,
    상기 전극은, 표준 수소의 산화환원전위를 기준으로 한 산화환원전위가 +0.5V 이하로 제어된 활성탄으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄은, 300℃ ~ 900℃의 온도에서 20분 ~ 12시간 동안 열처리되어 산화환원전위가 +0.5V 이하로 제어된 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄은, 환원제와의 반응에 의해 산소의 함량이 감소되어 산화환원전위가 +0.5V 이하로 제어된 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상가 활성탄은, 산소의 함량이 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전기이중층 커패시터는, 셀당 작동전압이 2.7V 이상인 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터.
KR20060116977A 2006-11-24 2006-11-24 전기이중층 커패시터 KR100851371B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060116977A KR100851371B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 전기이중층 커패시터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060116977A KR100851371B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 전기이중층 커패시터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080047083A true KR20080047083A (ko) 2008-05-28
KR100851371B1 KR100851371B1 (ko) 2008-08-08

Family

ID=39663766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20060116977A KR100851371B1 (ko) 2006-11-24 2006-11-24 전기이중층 커패시터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100851371B1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434827B1 (ko) * 2001-12-31 2004-06-07 (주)폴리메리츠 폴리피롤을 이용한 슈퍼커패시터용 분극성 복합전극 및 그제조 방법
KR100451133B1 (ko) * 2001-12-31 2004-10-02 (주)폴리메리츠 폴리피롤을 함유한 분극성 복합전극을 이용한 슈퍼커패시터
KR100658409B1 (ko) * 2002-05-07 2006-12-15 가부시키가이샤 미쿠니 양극 전해수 및 그 제조방법
KR100537366B1 (ko) * 2003-01-29 2005-12-19 (주)엡스코어 하이브리드 캐패시터

Also Published As

Publication number Publication date
KR100851371B1 (ko) 2008-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100880552B1 (ko) 고용량 전극 활물질, 그 제조방법, 이를 구비한 전극 및에너지 저장 장치
US6585915B2 (en) Process for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode, and processes for producing an electric double layer capacitor electrode and an electric double layer capacitor employing it
KR100614118B1 (ko) 하이브리드 전지
KR101332081B1 (ko) 전기 화학 소자
EP0786786A1 (en) Capacitor with a double electrical layer
KR20120103562A (ko) 납 축전지용 복합 커패시터 음극판 및 납 축전지
US9318273B2 (en) High voltage EDLC electrodes containing CO2 activated coconut char
KR20160048925A (ko) 고-정전용량 활성탄 및 탄소-계 전극
KR20160077137A (ko) 개선된 에이징 성능을 갖는 울트라커패시터
KR101530989B1 (ko) 질소가 도핑된 활성탄 전극재의 제조방법 그리고 이를 이용한 전극 및 전기 이중층 커패시터
KR100851371B1 (ko) 전기이중층 커패시터
KR100764846B1 (ko) 전극용 활성탄
KR100805206B1 (ko) 전극 활물질, 이를 구비한 전극 및 이의 제조방법
US20230197359A1 (en) Electrochemical device
KR101689479B1 (ko) 전기이중층 커패시터 전극용 활성탄 및 이의 제조방법
KR101936044B1 (ko) 고온 슈퍼커패시터용 전극, 그 제조방법 및 상기 고온 슈퍼커패시터용 전극을 적용한 고온 슈퍼커패시터
KR100342069B1 (ko) 왕겨활성탄을 원료로한 분극성 전극의 제조방법 및 그분극성 전극을 적용한 전기이중층 캐패시터
KR101065249B1 (ko) 리튬 이차전지용 음극재의 제조방법과 이로부터 형성된 음극재를 포함하는 리튬 이차전지
KR102172610B1 (ko) 슈퍼커패시터용 전극활물질의 제조방법, 상기 전극활물질을 이용한 고출력 슈퍼커패시터용 전극의 제조방법 및 고출력 슈퍼커패시터
KR20200034048A (ko) 활성탄으로 이루어진 도전성 접착제, 이를 이용한 전극 집전체, 슈퍼커패시터용 전극 및 고온 성능이 우수한 슈퍼커패시터
KR100715873B1 (ko) 수퍼캐패시터 전극용 탄소재료의 메조포어 함량 증대 방법
KR100715872B1 (ko) 수산화칼륨을 이용한 메조포어가 발달된 고축전수퍼캐패시터 전극의 제조 방법
KR102116279B1 (ko) 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법, 이를 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 울트라커패시터의 제조방법
KR100851372B1 (ko) 전극용 활성탄 및 이를 이용한 전기이중층 커패시터
KR20230101517A (ko) 전기이중층 커패시터 전해액 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120803

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130805

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150804

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160803

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170803

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190731

Year of fee payment: 12