KR20100136549A - 전극 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전도성 평면 전류 컬렉터(1)를 포함하는 전극에 관한 것이다. 상기 전류 컬렉터의 하나 이상의 주 표면상에 꼭 들어맞도록 금속 전도성 부식 방지 내부 중간층(5)이 배치되고, 상기 내부 중간층 상에 꼭 들어맞도록 금속 전도성 부식 방지 외부 중간층(10)이 배치된다. 외부 중간층의 외부 표면은 탄소를 포함한 전극층(15)에 의해 꼭 들어맞도록 덮인다. 본 발명에 따른 상기 전극은 증가된 안정성을 가진다.

Description

전극 및 그의 제조 방법{ELECTRODE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 전도성 평면 전류 컬렉터를 포함하는 전극에 관한 것이다.
예컨대 전기화학 이중층 커패시터 또는 의사 커패시터(pseudo capacitor)의 수많은 전기 부품들의 전극은 전극 재료로서 탄소, 예컨대 활성 탄소를 포함한다. 전극 재료는 주로 전도성이 좋은 전류 컬렉터(current collector) 상에 분말 형태로 적층되거나 화학적 또는 전기화학적 증착 프로세스를 통해 상기 전류 컬렉터 상에 생성된다. 전도성 전류 컬렉터는 주로 얇은 금속 박막, 예컨대 알루미늄 박막의 형태로 제공된다. 알루미늄 박막의 경우, 전기 저항을 증가시키는 박막 표면상의 산화 알루미늄이 예컨대 에칭을 통해 제거된 다음 전극 재료가 증착될 수 있다. 알루미늄 박막의 표면은 주로, 예컨대 에칭에 의한, 표면 형태의 형성에 의해 확장된다. 그 결과 전극의 표면도 확장될 수 있고, 그럼으로써 더 높은 커패시턴스를 가진 커패시터가 형성되기도 한다. 전극 재료로 코팅된 알루미늄 박막을 처리할 때뿐만 아니라 전기화학 이중층 커패시터 또는 의사 커패시터 내로 상기 전극을 삽입할 때, 반드시 전류 컬렉터, 즉 알루미늄 박막과 전극 재료 사이의 면적당 전기 저항이 커패시터의 수명에 걸쳐서 최소로 유지되어야 한다.
물론 전기화학 이중층 커패시터 또는 의사 커패시터가 동작하는 동안 종종 전극 재료가 알루미늄 박막으로부터 박리되어, 알루미늄 박막과 전극 재료 사이에 전도성이 좋지 않은 층이 형성되기도 한다. 이와 같은 전극 재료와 전류 컬렉터 사이의 접촉 악화로 인해 커패시터의 직렬 저항이 증가됨에 따라 상기 커패시터의 동작시 더 높은 저항 손실이 야기된다.
본 발명의 목적은 전기 부품의 동작시 직렬 저항의 증가 정도가 크게 감소된 전극을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 전극에 의해 달성된다. 상기 전극과 그의 제조 방법에 관한 바람직한 실시예들 및 상기 전극을 포함하는 커패시터는 종속 청구항의 대상이 된다.
본 발명에 따른 전극은 평평하게 형성된 전도성 전류 컬렉터를 포함하며, 상기 전류 컬렉터 상에는 금속 전도성을 가진 부식 방지 내부 중간층이 꼭 들어맞도록(in a form-fitting manner) 배치된다. 또한 상기 내부 중간층 위에는 금속 전도성을 가진 부식 방지 외부 중간층이 꼭 들어맞도록 배치된다. 이러한 외부 표면 위에 탄소를 포함하는 전극층이 꼭 들어맞도록 배치된다.
전극 재료가 알루미늄 박막과 직접 접촉되는 종래의 전극과 달리, 본 발명에 따른 전극에서는 전극층과 전류 컬렉터 사이에 2개 이상의 금속 전도성 부식 방지 중간층이 배치된다. 상기 중간층은 부식 방지 특성 및 금속 전도성으로 인해 한 편으로는 전류 컬렉터와 전극층 사이의 전도성이 우수한 연결을 보증하며, 예컨대 전기 전도성이 낮은 표면 산화막의 형성에 비해 매우 안정적이다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 외부 증간층의 외부 표면이 조도(roughness)를 갖는다. 외부 중간층의 외부 표면의 조도는 외부 중간층이 전극 재료에 대해 매우 양호하게 밀착되도록 함으로써, 전류 컬렉터와 중간층 사이뿐만 아니라 중간층과 전극 재료 사이의 우수한 접착을 구현한다.
본 발명의 범주에서 거칠기는 균일한 표면 형태에서 1 내지 50 ㎛의 조도를 가지는 표면을 의미한다. 여기서 조도는 표면상의 "오목한 부분"과 "볼록한 부분" 사이의 높이차를 나타냄으로써 표면 거칠기의 척도가 된다. 오목부와 볼록부는 표면상에 균일하게 분포됨에 따라서 균일한 표면 형태를 야기한다. 당업자는 간단한 방법으로, 예컨대 주사전자현미경을 이용하여 조도를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 전극의 또 다른 한 실시예에서는 내부 및 외부 중간층 그리고 추가의 전극층이 전류 컬렉터의 다른 주 표면상에 배치된다. 즉, 이러한 변형의 경우에는 전류 컬렉터의 2개의 주 표면이 중간층과 전극층에 의해 덮이게 된다.
더 바람직하게는 균일한 표면 형태에서 외부 중간층의 외부 표면이 약 1 내지 10 ㎛의 조도를 갖는다. 이러한 크기의 조도는 예컨대 화학적 에칭 공정을 통해 매우 간단하게 구현될 수 있으면서도, 기존과 같이 외부 중간층과 전극층의 양호한 연결 및 맞물림을 보증한다.
내부 중간층은 바람직하게 금속, 예컨대 주기율표의 4족에서 6족까지의 금속을 포함한다. 상기 금속은 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 탄탈, 지르코늄 및 니오브 중에서 선택될 수 있다. 이러한 금속들은 처리하기가 매우 용이하며 내식성도 뛰어나다.
본 발명에 따른 전극의 또 다른 한 실시예에서는 외부 중간층이 예컨대 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 카본 나이트라이드(carbon nitride) 및 금속 붕소화물과 같은 합금 중에서 선택된 금속 합금을 포함한다.
본 발명의 범주에서 금속 합금이란 하나 이상의 추가 성분을 포함한 금속들의 금속 전도성 혼합물을 의미하기 때문에, 금속 탄화물, 금속 붕소 산화물, 금속 카본 나이트라이드 및 금속 질화물도 합금에 포함된다. 이때, 금속 합금의 금속은 주기율표의 4족에서부터 6족까지의 금속, 즉, 이미 위에서 언급하였듯이 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 탄탈, 지르코늄 및 니오브 중에서 선택될 수 있다. 중간층은 금속 탄화물, 금속 질화물 또는 금속 카본 나이트라이드일 수 있으며, 여기서 카본 나이트라이드는 탄화물과 질화물의 혼성 결정(mixed crystal)이다.
또 다른 한 실시예에서는 전극층이 탄소를 포함한다. 이 경우, 예컨대 페이스트형 또는 고형으로 증착되는 활성 탄소가 사용될 수 있다. 이러한 방식의 전극층들을 포함하는 전극은 예컨대 이중층 커패시터에 사용될 수 있다.
물론 전극층이 예컨대 전도성 중합체를 포함하는 것도 가능하다. 그러한 전극층들을 포함하는 전극은 예컨대 의사 커패시터에 사용될 수 있다.
전류 컬렉터는 알루미늄 박막을 포함할 수 있다. 바람직하게는 전류 컬렉터가 개구들을 갖는다. 개구는 전류 컬렉터의 서로 마주보는 2개의 주 표면을 관통하며, 그러한 이유로 전류 컬렉터의 관통 홀이라고 한다. 본 발명에 따른 전극의 이러한 매우 바람직한 변형에서는 전류 컬렉터의 개구들 및 내부 중간층이 그 위에 놓인 전극층과 꼭 들어맞는 특성으로 인해 중간층과 전극층이 전류 컬렉터와 매우 우수한 접착 상태로 연결된다.
본 발명에 따른 전극의 상기 변형예에서는 내부 및 외부 중간층과 전극층을 전류 컬렉터의 다른 주 표면상에도 형성시키는 것이 특히 바람직하다. 이러한 경우 마주보는 주 표면들 상에 존재하는 중간층들뿐만 아니라 전류 컬렉터의 개구 내에 있는 전극층들도 연결될 수 있으므로, 중간층, 전극층 및 전류 컬렉터 사이의 매우 뛰어난 접착성이 얻어진다.
개구들을 포함하는 본 발명에 따른 전류 컬렉터는 금속 와이어로 형성된 회로망을 포함하기 때문에, 상기 전류 컬렉터가 금속 와이어의 위빙(weaving)을 통해 하나의 회로망으로 제조될 수 있다. 또한 전류 컬렉터가 에칭된 발포 금속을 포함할 수 있다. 발포 금속은 용융물 내에서의 가스 발생에 의해 기포를 일으키며 다공질로 만들어진다. 이때 가스가 금속 내에 기포를 형성하며, 상기 기포는 금속이 냉각 및 경화된 후 발포 금속 내에 공동을 형성한다. 상기 공동의 벽은 매우 얇아서 예컨대 산 또는 염기를 이용한 선택적 에칭을 통해 양면이 모두 개방될 수 있고, 그 결과 개구가 형성된다. 또한 예컨대 금속 박막의 슬로팅(slotting) 및 인장성형을 통해 개구를 가진 전류 컬렉터가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전류 컬렉터는 직경이 0.2 mm 내지 2 mm인 작은 다수의 구멍을 가진 금속 박막도 포함할 수 있으며, 상기 구멍은 예컨대 롤 또는 플레이트를 사용하는 천공 공정 또는 레이저 용접에 의해 형성된다.
본 발명의 대상에는 하기의 단계에 따라 본 발명에 따른 전극을 제조하는 방법도 포함된다.
A) 평평하게 형성된 전류 컬렉터의 주 표면상에 금속 전도성 내부 중간층이 형성된다.
B) 이어서 상기 내부 중간층 위에 금속 전도성 외부 중간층이 형성된다.
C) 그런 다음 상기 외부 중간층 위에 탄소를 포함한 제 1 전극층이 형성된다.
상기 방법의 한 바람직한 실시예에서는 방법 단계 A)에서 금속층이 화학 기상 증착법(CVD) 또는 물리 기상 증착법(PVD)에 의해 형성된다.
더 바람직하게는 방법 단계 B)에서 금속 합금층이 역시 CVD 기법 또는 PVD 기법에 의해 형성된다. 2가지 방법 모두 당업자에게 잘 알려진 것으로서, CVD 기법에서는 주로 금속 또는 금속 합금이 기상 증착되는 반면, PVD 기법에서는 전기장 내에서 이온 입자 상태로 증착된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 방법 단계 A)에서 내부 중간층으로서 금속층이 형성된 다음, 방법 단계 B)에서 상기 내부 금속층의 표면 근처의 영역이 기상 증착된 하나 이상의 물질과 반응하며, 상기 물질은 탄소, 질소 및 붕소 중에서 선택된다. 이때, 외부 중간층으로서 금속 합금이 형성되는데, 상기 금속 합금은 각각 사용된 물질에 따라 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 카본 나이트라이드 및 금속 붕소화물 중에서 선택된다. 본 실시예에서 금속층으로서 제공되는 내부 중간층이 전술한 물질들과 기상 반응함에 따라 두 중간층 사이의 매우 바람직한 밀착 맞물림이 달성된다. 또는 방법 단계 B)에서 외부 중간층으로서 내부 중간층과의 합금 생성 과정 없이 직접 금속 합금이 기상 증착되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 방법 단계 C) 이전에 외부 중간층이 형성된 후 방법 단계 B1)에서 상기 외부 중간층의 외부 표면이 거칠기 처리(roughening)된다. 외부 중간층의 외부 표면의 거칠기 처리는 기계적 또는 화학적 방법에 의해 수행될 수 있다. 이는 예컨대 모래분사 기법 또는 황산이나 질산과 같은 산을 이용한 화학적 에칭에 의해 실시된다. 전술한 것처럼, 외부 중간층의 그러한 거친 표면은 특히 전극층으로의 밀착 연결을 가능하게 한다는 장점을 가진다. 외부 중간층이 적절한 거칠기를 가진 표면을 미리 가진 상태로 형성되는 것도 가능하다. 거친 외부 중간층의 증착에 중요한 프로세스 매개변수는 특히 온도, 외부 중간층의 입자 침전 속도 및 기체 압력이다. 본 발명에 따른 방법의 이러한 변형예의 장점은 거친 표면을 가진 외부 중간층이 바람직하게 추후에 전술한 모래분사 기법이나 화학 에칭 기법을 이용할 필요가 없이 하나의 방법 단계 B)에서 제조된다는 것이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 실시예에서는 방법 단계 C)에서 전극 재료를 포함하는 액상 또는 점상(viscous phase) 물질의 닥터 블레이드법(doctor blade method)에 의해 전극층이 형성된다.
전류 컬렉터가 알루미늄 박막인 경우, 방법 단계 A) 이전에 박막의 전도성을 개선하기 위해 알루미늄 박막의 표면층들이 제거된다. 이때, 일반적으로 알루미늄 박막의 알루미늄 산화막은 예컨대 수소 플라즈마 처리, 전기화학 에칭법 또는 비반응성 스퍼터링에 의해 제거된다.
또한 2개 이상의 본 발명에 따른 전극을 포함하는 전기화학 커패시터도 본 발명의 대상이며, 이때 상기 전극들 사이에 다공성 분리기가 배치되어 전극뿐만 아니라 분리기도 전해질과 접촉된다. 다공성 분리기는 예컨대 다공성 중합체 필름, 부직포, 펠트, 중합체 직물, 유리섬유 또는 종이도 포함할 수 있다. 이러한 방식의 전기화학 커패시터는 상기 커패시터의 동작시 종래의 커패시터에 비해 직렬 저항의 증가 정도가 낮다는 장점을 갖는다.
하기에서는 실시예 및 도면을 참고로 본 발명이 더 상세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극의 횡단면도이다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 전극의 가능한 변형예의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전극의 또 다른 바람직한 변형예의 사시도이다.
도 1에는 종래 기술에 따른 전극의 횡단면도가 도시되어 있는데, 여기서는 예컨대 알루미늄 박막인 전류 컬렉터(1)의 양면에 전극 재료(15)가 적층되어 있다. 상기 방식의 전극에서는 커패시터의 동작시 전극 재료(15)가 전류 컬렉터(1)로부터 박리될 수 있으며, 그 결과 전술한 것처럼 커패시터의 직렬 저항이 증가된다.
도 2a에는 본 발명에 따른 방법의 방법 단계 A) 이전의 전류 컬렉터(1), 예컨대 알루미늄 박막의 횡단면이 도시되어 있다. 화살표는 전류 컬렉터(1)의 2개의 주 표면을 개략적으로 표시한 것으로, 프로세스 단계 A)에서 상기 주 표면 위에 내부 중간층이 형성될 수 있다. 이는 앞에서 이미 설명했듯이 CVD 기법 또는 PVD 기법에 의해 실시된다.
도 2b에는 방법 단계 A)에 따라 양면에 내부 중간층(5)이 적층된 전류 컬렉터(1)가 도시되어 있다. 내부 중간층(5)은 예컨대 티탄으로 이루어질 수 있다. 내부 중간층의 층 두께는 일반적으로 약 1 내지 2 ㎛이다. 화살표는 프로세스 단계 B)에서 외부 중간층이 적층되는 면들을 표시한 것이다.
도 2c에는 방법 단계 B)에 따른 층들의 구조가 도시되어 있다. 여기에 도시된 프로세스에서는 전류 컬렉터(1)의 양면이 내부 중간층(5)으로 덮여있는 것을 볼 수 있다. 이러한 내부 중간층(5) 위에는 외부 중간층(10A)이 존재하고, 이때 상기 외부 중간층의 외부 표면은 상기 외부 중간층이 형성된 직후의 매끄러운 상태이다.
도 2d에는 추가의 방법 단계 B1)에 따른 층 구조의 횡단면도이다. 외부 중간층의 외부 표면이 거칠기 처리된 것을 볼 수 있다. 이는 예컨대 모래분사법 또는 화학 에칭법에 의해 수행될 수 있다. 그 결과 거친 외부 표면을 갖는 외부 중간층(10)이 형성된다.
도 2e에는 방법 단계 C) 이후의 본 발명에 따른 전극이 도시되어 있다. 거친 외부 중간층의 외부 표면의 양면에 전극층(15)이 적층된 것을 볼 수 있다. 이는 예컨대 전극 재료를 포함한 액상 또는 점상 물질의 닥터 블레이드법에 의해 수행될 수 있다. 건성 박막을 적층하는 것도 가능하다.
이 경우, 액상 또는 점상 물질로서 주로 평균 입자 크기가 0.01 내지 20 ㎛인 탄소 분말이 사용된다. 탄소 분말은 예컨대 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리비닐디플루오라이드 및 카르복시메틸셀룰로오스와 같이 건조된 상태에서 전극층의 재료를 포함하는 결합제와 종종 혼합된다. 혼합물 내 결합제의 중량 비율은 2 내지 20%, 일반적으로 5%이다. 이 경우, 전류 컬렉터 박막의 두께는 20 내지 70 ㎛이다.
도 3에는 전류 컬렉터(1) 내에 개구들(20)이 제공된, 본 발명에 따른 전극의 매우 바람직한 한 변형예가 도시되어 있다. 이 경우 전류 컬렉터는, 앞서 방법 관련 도면에 도시된 것처럼, 역시 양면이 2개의 중간층과 1개의 전극층으로 덮임으로써, 상기 중간층들과 전극층이 매우 바람직하게 양쪽에서 개구들 안으로 접촉될 수 있다. 그 결과, 전류 컬렉터와 상기 전류 컬렉터 위에 놓인 층들간의 매우 양호하고 단단한 맞물림이 달성된다. 절단 에지(25)를 확대한 단면도로부터 상이한 층들의 순서를 상세하게 살펴볼 수 있다.
모든 도면은 본 발명에 따른 전극을 개략적으로만 도시한 것이다. 그렇기 때문에 상기 도면에 도시된, 본 발명에 따른 전극의 상이한 층들의 두께 및 상기 두께들 상호간의 비는 다양한 실시예에서 크게 변동될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에만 제한되는 것은 아니다. 따라서 본 발명에 따른 전극은 하이브리드 커패시터 또는 의사 커패시터에 사용될 수도 있다. 예컨대 전극의 형상과 관련해서도 또 다른 변형이 가능하다.

Claims (27)

  1. 평평하게 형성된 전도성 전류 컬렉터(1)가 제공되고,
    적어도 상기 전류 컬렉터(1)의 주 표면상에는 금속 전도성을 갖는 부식 방지 내부 중간층(5)이 꼭 들어맞도록(in a form-fitting manner) 배치되며,
    상기 내부 중간층(5) 상에는 금속 전도성을 갖는 부식 방지 외부 중간층(10)이 꼭 들어맞도록 배치되고, 그리고
    상기 외부 중간층의 외부 표면 위에 전도성 중합체를 포함하는 전극층(15)이 꼭 들어맞도록 배치되는,
    전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 중간층(10)의 외부 표면이 조도(roughness)를 갖는,
    전극.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터의 또 다른 주 표면 위에도 내부 중간층과 외부 중간층 및 추가의 전극층이 배치되는,
    전극.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부 중간층(10)의 외부 표면은 균일한 표면 형태에서 1 내지 10 ㎛의 조도를 갖는,
    전극.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부 중간층(5)은 금속을 포함하는,
    전극.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속은 주기율표의 4족에서부터 6족까지의 금속에 속하는,
    전극.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 금속은 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 탄탈, 지르코늄 및 니오브 중에서 선택되는,
    전극.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부 중간층(10)은 금속 합금을 포함하는,
    전극.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속 합금은 금속 붕소화물, 금속 탄화물, 금속 질화물 또는 금속 카본 나이트라이드(carbon nitride)인,
    전극.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 금속 합금의 금속은 주기율표의 4족에서부터 6족까지의 금속에서 선택되는,
    전극.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 금속 합금의 금속은 티탄, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 탄탈, 지르코늄 및 니오브 중에서 선택되는,
    전극.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터는 알루미늄 박막을 포함하는,
    전극.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터는 개구들(20)을 포함하는,
    전극.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터(1)는 개구들(20)을 구비하면서 인장된 알루미늄 박막을 포함하는,
    전극.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터는 금속 와이어들로 이루어진 망을 포함하는,
    전극.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터는 에칭된 발포 금속을 포함하는,
    전극.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터가 에칭된 또는 레이저 용접된 구멍들을 가진 금속 박막을 포함하는,
    전극.
  18. 전극 제조 방법으로서,
    A) 평평하게 성형된 전류 컬렉터(1)의 한쪽 주 표면상에 금속 전도성 내부 중간층(5)이 형성되는 단계;
    B) 상기 내부 중간층 위에 금속 전도성 외부 중간층(10)이 형성되는 단계; 및
    C) 상기 외부 중간층(10) 위에 전도성 중합체를 포함한 제1 전극층(15)이 형성되는 단계를 포함하는,
    전극 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서 CVD 기법 또는 PVD 기법에 의해 금속층(5)이 형성되는,
    전극 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 방법 단계 B)에서 CVD 기법 또는 PVD 기법에 의해 금속 합금층(10)이 형성되는,
    전극 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 방법 단계 A)에서 금속층이 형성되고,
    상기 방법 단계 B)에서 상기 내부 중간층(5)의 표면 근처 영역이 탄소, 질소 및 붕소 중에서 선택된 기상 증착 물질과 반응하며, 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 카본 나이트라이드 및 금속 붕소화물과 같은 합금들로부터 금속 합금이 형성되는,
    전극 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    금속 탄화물, 금속 질화물 및 금속 붕소화물과 같은 합금들 중에서 선택된 금속 합금이 기상 증착되는,
    전극 제조 방법.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 방법 단계 C) 이전에 추가의 방법 단계 B1)에서 상기 외부 중간층의 외부 표면이 거칠기 처리(roughening)되는,
    전극 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 표면이 기계적 또는 화학적 기법에 의해 거칠기 처리되는,
    전극 제조 방법.
  25. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 방법 단계 C)에서 전극 재료를 포함한 액상 또는 점상(viscous phase) 물질의 닥터 블레이드법(doctor blade method)에 의해 상기 전극층(15)이 형성되는,
    전극 제조 방법.
  26. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 전류 컬렉터로서 알루미늄 박막이 사용되고,
    상기 방법 단계 A) 이전에 상기 알루미늄 박막의 전도성을 개선하기 위해 상기 박막의 표면층들이 제거되는,
    전극 제조 방법.
  27. 제1항 또는 제2항에 따른 전극을 포함하고,
    상기 전극들 사이에 다공성 분리기가 배치되며,
    상기 전극들 및 분리기가 전해질과 접촉되는,
    전기화학 커패시터.
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Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7352558B2 (en) 2003-07-09 2008-04-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based capacitor and methods of making same
US20050250011A1 (en) * 2004-04-02 2005-11-10 Maxwell Technologies, Inc. Particle packaging systems and methods
US7342770B2 (en) 2003-07-09 2008-03-11 Maxwell Technologies, Inc. Recyclable dry particle based adhesive electrode and methods of making same
US20070122698A1 (en) 2004-04-02 2007-05-31 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same
US7791860B2 (en) 2003-07-09 2010-09-07 Maxwell Technologies, Inc. Particle based electrodes and methods of making same
US20050266298A1 (en) * 2003-07-09 2005-12-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based electro-chemical device and methods of making same
US7920371B2 (en) 2003-09-12 2011-04-05 Maxwell Technologies, Inc. Electrical energy storage devices with separator between electrodes and methods for fabricating the devices
US7495349B2 (en) * 2003-10-20 2009-02-24 Maxwell Technologies, Inc. Self aligning electrode
US7384433B2 (en) 2004-02-19 2008-06-10 Maxwell Technologies, Inc. Densification of compressible layers during electrode lamination
US7090946B2 (en) 2004-02-19 2006-08-15 Maxwell Technologies, Inc. Composite electrode and method for fabricating same
JP4694826B2 (ja) * 2004-12-08 2011-06-08 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル及びその製造方法
US7440258B2 (en) 2005-03-14 2008-10-21 Maxwell Technologies, Inc. Thermal interconnects for coupling energy storage devices
FR2890785A1 (fr) * 2005-09-15 2007-03-16 Batscap Sa Dispositif de stockage d'energie electrique comprenant une couche barriere de protection du collecteur
EP1961020A1 (en) * 2005-11-22 2008-08-27 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor electrode with controlled binder content
WO2007077883A1 (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Showa Denko K. K. コンデンサ及びその製造方法
JP4662368B2 (ja) * 2006-06-22 2011-03-30 Ｎｅｃトーキン株式会社 固体電解コンデンサの製造方法
US8518573B2 (en) 2006-09-29 2013-08-27 Maxwell Technologies, Inc. Low-inductive impedance, thermally decoupled, radii-modulated electrode core
US20080201925A1 (en) 2007-02-28 2008-08-28 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor electrode with controlled sulfur content
US20080204973A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor electrode with controlled iron content
AU2009262967C1 (en) * 2008-06-25 2015-12-24 Fe3 Medical, Inc Patches and methods for the transdermal delivery of a therapeutically effective amount of iron
US8190252B2 (en) 2009-02-12 2012-05-29 Incube Labs, Llc Iontophoretic system for transdermal delivery of active agents for therapeutic and medicinal purposes
US8961492B2 (en) 2009-02-12 2015-02-24 Incube Labs, Llc System and method for controlling the iontophoretic delivery of therapeutic agents based on user inhalation
WO2010093472A2 (en) * 2009-02-12 2010-08-19 Incube Labs, Llc Method and apparatus for oscillatory iontophoretic transdermal delivery of a therapeutic agent
US8821945B2 (en) 2009-04-25 2014-09-02 Fe3 Medical, Inc. Method for transdermal iontophoretic delivery of chelated agents
US8417330B2 (en) * 2009-06-26 2013-04-09 Incube Labs, Llc Corrosion resistant electrodes for iontophoretic transdermal delivery devices and methods of use
US8903485B2 (en) * 2009-08-06 2014-12-02 Incube Labs, Llc Patch and patch assembly for iontophoretic transdermal delivery of active agents for therapeutic and medicinal purposes
US9209464B2 (en) * 2009-09-24 2015-12-08 Corning Incorporated Current collectors having textured coating
US8685038B2 (en) 2009-12-07 2014-04-01 Incube Labs, Llc Iontophoretic apparatus and method for marking of the skin
WO2011100376A2 (en) 2010-02-10 2011-08-18 Incube Labs, Llc Methods and architecture for power optimization of iontophoretic transdermal drug delivery
JP5032636B2 (ja) * 2010-07-08 2012-09-26 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル及びその製造方法
CN106955415B (zh) 2011-03-24 2019-06-18 因卡伯实验室有限责任公司 用于治疗剂的两阶段经皮离子电渗递送的系统及方法
WO2012154704A2 (en) 2011-05-06 2012-11-15 Incube Labs, Llc System and method for biphasic transdermal iontophoretic delivery of therapeutic agents for the control of addictive cravings
KR101287676B1 (ko) * 2011-12-28 2013-08-23 삼성전기주식회사 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법
KR101883005B1 (ko) * 2012-01-10 2018-07-27 삼성전기주식회사 전극, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 슈퍼 캐패시터
KR20150060751A (ko) * 2012-09-27 2015-06-03 도요 알루미늄 가부시키가이샤 도전 부재, 전극, 2차 전지, 커패시터, 도전 부재 및 전극 제조 방법
WO2014127221A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 Kemet Electronics Corporation Capacitor array and method of manufacturing
KR101685562B1 (ko) * 2015-04-30 2016-12-12 삼화전기주식회사 전기 이중층 커패시터
EP3434814A1 (en) 2016-03-25 2019-01-30 Fujifilm Corporation Aluminum sheet manufacturing method and aluminum sheet manufacturing apparatus
JP6905543B2 (ja) 2016-06-15 2021-07-21 イーストマン ケミカル カンパニー 物理蒸着したバイオセンサー部品
CN109689880B (zh) 2016-09-16 2022-12-13 伊士曼化工公司 通过物理气相沉积制备的生物传感器电极
US11624723B2 (en) 2016-09-16 2023-04-11 Eastman Chemical Company Biosensor electrodes prepared by physical vapor deposition
TWI698891B (zh) * 2017-02-08 2020-07-11 鈺邦科技股份有限公司 電容器封裝結構及其抗氧化複合式電極箔
US11881549B2 (en) 2017-06-22 2024-01-23 Eastman Chemical Company Physical vapor deposited electrode for electrochemical sensors
JP2022522530A (ja) * 2019-03-25 2022-04-19 セルモビリティ・インコーポレイテッド 金属発泡体キャパシタおよびスーパーキャパシタ
CN110648849B (zh) * 2019-09-26 2021-12-14 宇启材料科技南通有限公司 一种阀金属多孔体涂层电极箔及制作方法和电解电容器
CN111554524B (zh) * 2020-03-31 2022-07-05 中天超容科技有限公司 双电层电容器及其制备方法
CN113929188A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 电极结构、净化结构和电极制备方法
CN113036154A (zh) * 2021-03-24 2021-06-25 赛屋（天津）涂层技术有限公司 一种集电器和电极
CN113451541B (zh) * 2021-05-28 2023-02-03 上海空间电源研究所 一种高电压锂离子正电极极片、电池及其制作方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3256468A (en) * 1962-04-17 1966-06-14 Gen Electric Electrode for electrical capacitors and method of making the same
US4340452A (en) * 1979-08-03 1982-07-20 Oronzio deNora Elettrochimici S.p.A. Novel electrolysis cell
EP0272926B1 (en) * 1986-12-24 1991-10-16 Showa Aluminum Kabushiki Kaisha An aluminum capacitor plate for electrolytic capacitors and process for making same
JPS63294663A (ja) * 1987-05-27 1988-12-01 Pentel Kk 集電体
JPS6433915A (en) * 1987-07-30 1989-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Aluminum electrolytic capacitor
JP2716130B2 (ja) * 1987-10-20 1998-02-18 日本電気株式会社 乗算器
JPH03131014A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Nippon Chemicon Corp 電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法
DE69128805T2 (de) * 1990-03-29 1998-05-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Elektrolytischer Doppelschichtkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2745875B2 (ja) 1991-06-29 1998-04-28 日本ケミコン株式会社 電解コンデンサ用陰極材料
JP3010392B2 (ja) * 1991-07-08 2000-02-21 セイコーインスツルメンツ株式会社 空間光変調器とその駆動方法
US5584890A (en) * 1995-01-24 1996-12-17 Macfarlane; Douglas R. Methods of making multiple anode capacitors
JP3591055B2 (ja) * 1995-06-12 2004-11-17 旭硝子株式会社 電気二重層キャパシタ、その製造方法及びそのための電極の製造方法
JPH0922700A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Toshiba Battery Co Ltd ポリマー電解質二次電池
JPH0945334A (ja) * 1995-07-26 1997-02-14 Katayama Tokushu Kogyo Kk リチウム二次電池極板用基材、該基材を用いた極板および該極板を用いた二次電池
DE19534047C1 (de) * 1995-09-14 1996-12-19 Mtu Friedrichshafen Gmbh Anodenstromkollektor und Verfahren zur Herstellung eines Anodenstromkollektors
JPH09134726A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Ngk Insulators Ltd 電気化学素子の集電体、電気化学素子および電気化学素子の集電体の製造方法
CN1155735C (zh) * 1996-04-03 2004-06-30 季塔恩实验设计局内部股份有限责任公司 涂布多孔涂层的方法和设备以及电解电容器的阴极膜
EP0917166B1 (en) * 1997-09-22 2007-08-01 Japan Gore-Tex, Inc. Electric double layer capacitor and process for manufacturing the same
DE19817405A1 (de) * 1998-04-20 1999-10-21 Becromal Spa Verfahren zur Herstellung einer Anode für elektrolytische Kondensatoren und so hergestellte Anoden
US6400554B1 (en) * 1998-06-19 2002-06-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrolytic capacitor, its anode body, and method of producing the same
JP2000164466A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Toyota Motor Corp キャパシタまたは電池に使用される電極の製造方法
JP3534031B2 (ja) * 2000-02-02 2004-06-07 トヨタ自動車株式会社 電池・キャパシタ用電極の製造方法
DE60111158T2 (de) 2000-09-26 2006-05-04 Asahi Glass Co., Ltd. Herstellungsverfahren von einer Elektrodenanordnung für einen elektrischen Doppelschichtkondensator
US6645657B2 (en) * 2001-05-03 2003-11-11 Fuelcell Energy, Inc. Sol-gel coated cathode side hardware for carbonate fuel cells

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