KR20120013783A - 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120013783A
KR20120013783A KR1020100075999A KR20100075999A KR20120013783A KR 20120013783 A KR20120013783 A KR 20120013783A KR 1020100075999 A KR1020100075999 A KR 1020100075999A KR 20100075999 A KR20100075999 A KR 20100075999A KR 20120013783 A KR20120013783 A KR 20120013783A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separator
electrodes
electrode
electrochemical capacitor
separators
Prior art date
Application number
KR1020100075999A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101128565B1 (ko
Inventor
민홍석
김배균
정현철
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020100075999A priority Critical patent/KR101128565B1/ko
Priority to US12/926,567 priority patent/US20120033345A1/en
Priority to JP2011019593A priority patent/JP2012039068A/ja
Publication of KR20120013783A publication Critical patent/KR20120013783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101128565B1 publication Critical patent/KR101128565B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/04Hybrid capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/10Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12Stacked hybrid or EDL capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/26Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H01G11/28Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/52Separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/74Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/74Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/02Diaphragms; Separators
    • 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
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 적어도 2개로 적층되어 나선형으로 권취된 권취 타입의 세퍼레이터; 및 상기 권취된 세퍼레이터 사이 각각에 서로 교대로 중첩되며 개재된 적층 타입의 제 1 및 제 2 전극;을 포함하는 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법{Electrochemical capacitor and method of manufacturing the same}
본 발명은 전기화학 커패시터에 관한 것으로, 권취 타입의 세퍼레이터와 적층 타입의 전극을 구비한 하이브리드 타입의 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기화학적 에너지 저장장치는 모든 휴대용 정보통신기기, 전자기기에 필수적으로 사용되는 완제품 기기의 핵심부품이다. 또한, 전기화학적 에너지 저장장치는 미래형 전기자동차 및 휴대용 전자장치등에 적용될 수 있는 신재생 에너지 분야의 고품질 에너지원으로써 확실하게 사용될 것이다.
전기화학적 에너지 저장장치 중 전기화학 커패시터는 전기이중층 원리를 이용하는 전기이중층 커패시터(Electrical double layer)와 전기화학적 산화-환원 반응을 이용하는 하이브리드 슈퍼 커패시터(Hybrid supercapacitor)로 구분될 수 있다.
여기서, 전기이중층 커패시터는 고출력 에너지 특성을 필요로 하는 분야에서 많이 사용되고 있으나, 전기이중층 커패시터는 작은 용량과 같은 문제점을 가지고 있다. 이에 비하여, 하이브리드 슈퍼 커패시터는 전기이중층 커패시터의 용량 특성을 개선할 새로운 대안으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 하이브리드 슈퍼 커패시터 중 리튬 이온 커패시터(Lithium ion capacitor; LIC)는 전기이중층 캐패시터에 비해 3 내지 4배 정도의 축적용량을 가질 수 있다.
이와 같은 전기화학 커패시터는 서로 교대로 적층된 양극 및 음극과 적층된 양극 및 음극 사이에 구비되어 양극과 음극을 서로 전기적으로 분리하는 세퍼레이터를 구비할 수 있다.
한편, 전기화학 커패시터는 양극, 세퍼레이터 및 음극의 어셈블리 방식에 의해 권취(winding) 타입과 적층 타입으로 구분될 수 있다. 여기서, 권취 타입은 시트 형태를 갖는 양극, 세퍼레이터 및 음극을 순차적으로 적층한 후, 원형으로 권취하는 것이며, 적층 타입은 패턴 형태을 갖는 세퍼레이터를 사이에 두고 패턴 형태의 양극과 음극을 교대로 적층하는 것이다.
권취 타입은 적층 타입에 비해 우수한 생산성을 가지지만, 권취시 절곡부에서 크랙이 발생하여 양극과 음극의 쇼트 불량을 야기할 수 있다. 이를 개선하기 위해, 권취 타입의 전극들은 바인더의 함량을 높여야 하므로, 전기화학 커패시터의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 권취 타입은 권취 형태를 유지하기 위해 견고한 패키징 공정을 수행해야 하는 어려움이 있다.
반면, 적층 타입은 권취 타입에 비해 크랙으로 인한 쇼트 불량이나 패키징 문제는 없으나, 패턴 형태의 양극, 세퍼레이터 및 음극을 개별적으로 핸들링해야 하므로 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 전기화학 커패시터는 권취 타입의 문제점과 적층 타입의 문제점을 모두 보완할 수 있는 새로운 형태의 전기화학 커패시터에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 전기화학 커패시터에서 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 구체적으로 권취 타입의 세퍼레이터와 적층 타입의 전극을 구비하여, 권취 타입이 갖는 생산성 향상 효과와 적층 타입이 갖는 쇼트 불량 방지를 통한 수율 향상 효과를 동시에 만족할 수 있는 하이브리드 타입의 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 전기화학 커패시터를 제공하는 것이다. 상기 전기화학 커패시터는 적어도 2개로 적층되어 나선형으로 권취된 권취 타입의 세퍼레이터; 및 상기 권취된 세퍼레이터 사이 각각에 서로 교대로 중첩되며 개재된 적층 타입의 제 1 및 제 2 전극;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 전극을 상기 세퍼레이터상에 접합하며 고정하는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 전극은 각각 외부전원과 연결되기 위한 제 1 및 제 2 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 단자의 일부는 각각 상기 세퍼레이터에 접합되어 상기 제 1 및 제 2 전극을 상기 세퍼레이터에 고정할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기화학 커패시터를 제공하는 것이다. 상기 전기화학 커패시터는 시트 형태의 제 1 세퍼레이터; 상기 제 1 세퍼레이터 상에 일렬로 접합되며, 패턴 형태를 갖는 다수개의 제 1 전극들; 상기 제 1 세퍼레이터 상에 상기 제 1 전극을 접합하는 제 1 접착부재; 상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 세퍼레이터 상부에 배치된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터; 상기 각 제 1 전극과 대응되고 상기 제 2 세퍼레이터 상에 일렬로 접합되며, 패턴 형태를 갖는 다수의 제 2 전극들; 및 상기 제 2 세퍼레이터상에 상기 제 2 전극을 접합하는 제 2 접착부재;를 구비하며,
상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터를 동시에 나선형으로 권취하며 상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터 사이 각각에 상기 제 1 및 제 2 전극이 교대로 개재되어 적층될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 접착성 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극의 일측 및 상기 제 2 전극의 타측에서 각각 돌출되어 연장된 제 1 및 제 2 단자를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 접착부재는 상기 제 1 단자의 일부와 상기 제 1 세퍼레이터 사이 및 상기 제 2 단자의 일부와 상기 제 2 세퍼레이터 사이에 각각 개재될 수 있다.
또한, 상기 제 2 세퍼레이터의 권취 시점상에 상기 제 1 세퍼레이터의 권취 시점상에 배치된 상기 제 1 전극과 대응된 빈공간을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제 2 전극의 개수는 상기 제 1 전극의 개수보다 한개가 더 적게 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 2 세퍼레이터는 상기 적층된 다수의 제 2 전극들 중 중심부에 배치된 제 2 전극을 감쌀 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기화학 커패시터의 제조 방법을 제공하는 것이다. 상기 제조 방법은 제 1 접착부재를 이용하여, 시트형태의 제 1 세퍼레이터상에 패턴 형태를 갖는 제 1 전극을 일렬로 접합하는 단계; 상기 제 1 세퍼레이터와 대응된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터 상에 제 2 접착부재를 이용하여, 패턴 형태를 갖는 제 2 전극을 일렬로 접합하는 단계; 상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 세퍼레이터 상에 상기 제 2 전극을 포함한 상기 제 2 세퍼레이터를 얼라인하는 단계; 및 상기 얼라인된 제 1 및 제 2 세퍼레이터를 동시에 권취하여 상기 제 1 및 제 2 전극으로 교대로 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 접착성 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 상기 접착부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 세퍼레이터와 대응된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터 상에 제 2 접착부재를 이용하여, 패턴 형태를 갖는 제 2 전극을 일렬로 접합하는 단계에서,
상기 제 2 세퍼레이터의 권취 시점상에 상기 제 1 세퍼레이터의 권취 시점상에 배치된 상기 제 1 전극과 대응된 빈 공간을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 접착부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 단자의 일부에 도포할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 접착부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터에 도포할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기화학 커패시터는 권취 타입의 세퍼레이터와 적층 타입의 전극을 구비하여, 권취 타입이 갖는 생산성 향상 효과와 적층 타입이 갖는 쇼트 불량 방지를 통한 수율 향상 효과를 동시에 만족할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기화학 커패시터는 절곡으로 인한 전극의 쇼트 불량을 방지할 수 있으므로, 전극의 바인더 성분을 줄일 수 있어, 전기화학 커패시터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 전기화학 커패시터는 세퍼레이터에 전극이 접합되어 있으므로, 종래 권취 설비를 이용하여 어셈블리 공정을 진행할 수 있어, 추가적으로 설비를 구축하지 않아도 되며, 어셈블리 공정속도를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 전기화학 커패시터는 종래의 권취 설비를 이용하여 어셈블리 공정을 진행함에 따라, 양극과 음극간 밀착성을 유지할 수 있어, 전기화학 커패시터의 전기적 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기화학 커패시터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기화학 커패시터의 조립 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기화학 커패시터의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명의 실시예들은 전기화학 커패시터의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다.
따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기화학 커패시터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기화학 커패시터의 조립 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기화학 커패시터(100)는 나선형으로 권취된 권취 타입의 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)와 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)에 의해 서로 전기적으로 분리되며 교대로 적층된 적층 타입의 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전기화학 커패시터(100)는 권취 타입과 적층 타입의 장점을 모두 가질 수 있는 하이브리드 타입의 형태를 가질 수 있다.
전기화학 커패시터(100)의 각 구성을 구체적으로 살펴보면, 전기화학 커패시터(100)는 시트 형태의 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130), 패턴 형태의 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4), 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)는 시트 형태를 가지며, 롤 형태로 권취되어 있을 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)는 서로 교대로 적층된 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)사이에 각각 개재되어 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)을 서로 전기적으로 분리하는 역할을 할 수 있다.
제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)는 전해액이나 활물질에 대해 내구성을 갖는 절연재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)는 이온의 이동을 위해 다공성을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 각각을 형성하는 재질의 예로서는 셀룰로오스, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌등일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 재질에 대해 한정하는 것은 아니다.
제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 패턴 형태를 가지며, 교대로 적층되어 있다. 이때, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 중 어느 하나의 세퍼레이터에 의해 서로 전기적으로 분리되어 있을 수 있다.
여기서, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 양극일 수 있다. 이때, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 양극 집전체(121)와 양극 집전체(121)의 양면에 도포된 양극 활물질층(122)을 포함할 수 있다. 양극 집전체(121)는 금속, 예컨대 알루미늄, 티탄, 탄탈 및 니오브 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 양극 집전체(121)는 박막의 형태를 가지거나, 이온의 이동을 효율적으로 수행하기 위해 다수의 관통홀을 구비할 수도 있다. 양극 활물질층(122)은 가역적으로 이온을 도핑하거나 탈도핑할 수 있는 탄소재질, 예컨대 활성탄을 포함할 수 있다.
제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 일측에 외부전원과 전기적으로 접속되기 위한 제 1 단자(123)가 구비될 수 있다. 여기서, 제 1 단자(123)는 양극 집전체(121)의 일측으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 양극 집전체(121)와 제 1 단자(123)는 일체로 이루어질 수 있다.
제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 음극일 수 있다. 이때, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 음극 집전체(141)와 음극 집전체(141)의 양면에 도포된 음극 활물질층(142)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(141)는 금속, 예컨대 구리, 니켈 및 스테인레스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 음극 집전체(141)는 박막의 형태를 가지거나, 이온의 이동을 효율적으로 수행하기 위해 다수의 관통홀을 구비할 수도 있다. 음극 활물질층(142)은 이온을 가역적으로 도핑하거나 탈도핑할 수 있는 탄소재질, 예컨대 활성탄 및 흑연 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 전기화학 커패시터(100)가 리튬 이온 커패시터일 경우, 음극 활물질층(142)에 리튬 이온이 미리 도핑되어 있을 수 있다.
제 2 전극(140n ~ 140n-4)의 일측에 외부전원과 전기적으로 접속되기 위한 제 2 단자(143)가 구비될 수 있다. 여기서, 제 2 단자(143)는 음극 집전체(141)의 일측으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 제 2 단자(143)와 음극 집전체(141)는 일체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 양극이고, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 음극인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 음극일 경우, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 양극일 수 있다.
제 1 접착부재(151)는 제 1 세퍼레이터(110)상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)을 접합하여 고정하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 제 1 접착부재(151)는 전해액이나 제 1 단자(123)와 반응을 하지 않는 재질, 즉 전해액과 제 1 단자(123)에 대해서 안정성을 갖는 접착성 수지를 포함한 조성물로부터 형성될 수 있다. 접착성 수지의 예로서는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 이에 더하여, 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매의 예로서는 n-메틸 피롤리돈(NMP), 아세톤 및 증류수등일 수 있다. 여기서, 접착성 수지는 용매에 용해될 수 있어, 조성물은 액상으로 형성될 수 있다. 이때, 액상의 조성물을 제 1 세퍼레이터(110)나 제 1 전극(120n ~ 120n-5)상에 도포하여, 제 1 접착부재(151)는 형성될 수 있다.
제 2 접착부재(152)는 제 2 세퍼레이터(130)상에 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 접합하여 고정하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 제 2 접착부재(152)는 제 1 접착부재(151)를 형성하는 조성물에서 선택하여 형성될 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)는 서로 동일한 조성물로 형성될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)는 서로 상이한 조성물로 형성될 수도 있다.
전기화학 커패시터(100)의 형태를 구체적으로 살펴보면, 시트 형태를 갖는 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)는 적층된 제 2 전극(140n ~ 140n-4) 중 중심부에 배치된 하나의 제 2 전극, 즉 중심 제 2 전극(140n)을 중심으로 나선형태로 동시에 권취되어 있을 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 사이 각각에 패턴 형태를 갖는 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 제 2 전극(140n ~ 140n-4)이 교대로 개재되어 적층될 수 있다. 즉, 전기화학 커패시터(100)는 동시에 권취된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)와, 권취된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 사이 각각에 교대로 개재되어 적층된 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)을 구비할 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 각각 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)에 접합되어 있으므로, 제조공정에서 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)의 핸들링이 용이해질 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 패턴형태를 가짐에 따라, 권취 타입에서와 같이 권취시 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)에 절곡부가 생기지 않으므로, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)에 절곡부로 인한 크랙이 발생하는 방지할 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)간의 쇼트 불량을 방지할 수 있어, 전기화학 커패시터(100)의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 절곡에 의한 쇼트 불량을 방지할 수 있는 구조를 가짐에 따라, 권취 타입에 비해 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4) 각각에 함유된 바인더 성분을 줄일 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4) 각각의 저항을 줄일 수 있으며, 결국 전기화학 커패시터(100)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
전기화학 커패시터(100)의 양측에 각각 제 1 및 제 2 단자(123, 143)가 배치되어 있을 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 단자(123, 143)는 각각 외부 전원과 연결되어 있을 수 있다.
전기화학 커패시터(100)를 전개하였을 경우, 시트 형태의 제 1 세퍼레이터(110)상에 다수개의 제 1 전극들(120n ~ 120n-5)이 접합되어 있을 수 있다. 여기서, 다수의 제 1 전극들(120n ~ 120n-5)은 이격간격을 가지며 일렬로 배치되어 있을 수 있다. 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 일측에 배치된 제 1 단자(123)의 일부는 제 1 세퍼레이터(110)상에 배치하도록 한다. 이때, 제 1 단자(123)와 제 1 세퍼레이터(110) 사이에 제 1 접착부재(151)가 개재되어, 제 1 세퍼레이터(110)상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 접합되며 고정될 수 있다. 즉, 제 1 접착부재(151)는 제 1 세퍼레이터(110)와 중첩되는 제 1 단자(123)의 일부 영역에만 배치될 수 있다. 이에 따라, 제 1 접착부재(151)로 인한 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이나 외부 전원과 접속되는 제 1 단자(123)의 오염을 방지할 수 있어, 전기화학 커패시터(100)의 전기적 특성이 저하되는 것을 최소한으로 줄일 수 있다. 또한, 제 1 세퍼레이터(110)는 상하부를 노출하도록 제 1 전극(120n ~ 120n-5)을 접합하여, 즉, 제 1 세퍼레이터(100)는 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 면적보다 큰 면적을 가짐에 따라, 제 1 세퍼레이터(110)의 권취시 제 2 전극(140n ~ 140n-4)과의 쇼트를 안정하게 방지할 수 있다.
제 1 전극(120n ~ 120n-5)들을 포함한 제 1 세퍼레이터(110) 상에 다수개의 제 2 전극(140n ~ 140n-4)들을 접합하고 있는 제 2 세퍼레이터(130)가 적층되어 있을 수 있다. 다수개의 제 2 전극(140n ~ 140n-4)들은 제 2 세퍼레이터(130) 상에 이격간격을 가지며 일렬로 배치되어 있을 수 있다. 여기서, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제 2 세퍼레이터(130)의 일측 끝단 상부, 즉 권취 시점의 제 2 세퍼레이터(130)상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 대응된 빈 공간(145)을 구비할 수 있다. 제 2 세퍼레이터(130)가 빈 공간(145)의 일측에 배치된 중심 제 2 전극(140n)의 상면을 덮으며 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취가 시작될 수 있다. 즉, 중심 제 2 전극(140n)은 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취 종료시에 적층된 전극들 중 중심부에 배치될 수 있다.
이에 따라, 중심 제 2 전극(140n)은 제 2 세퍼레이터(130)에 의해 감싸게 되어, 중심 제 2 전극(140n)과 그 상하부에 배치된 중심 제 1 전극(120n, 120n-1)들과 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 전기화학 커패시터(100)는 제 2 세퍼레이터(130)의 권취 시점 상에 빈 공간(145)을 구비함에 따라, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)의 개수는 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 개수보다 한개 더 적을 수 있으며, 전기화학 커패시터(100)의 최상층과 최하층에 최외곽 제 1 전극(120n-4, 120n-5)이 배치될 수 있다.
제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 동일하게, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)의 일측에 배치된 제 2 단자(143)의 일부는 제 2 세퍼레이터(130)상에 배치하도록 한다. 이때, 제 2 단자(143)와 제 2 세퍼레이터(130) 사이에 제 2 접착부재(152)가 개재되어, 제 2 세퍼레이터(130) 상에 제 2 전극(140n ~ 140n-4)이 접합되며 고정될 수 있다. 여기서, 제 2 세퍼레이터(130)는 상하부를 노출하도록 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 접합하여, 제 2 세퍼레이터(130)의 권취시 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)간의 쇼트를 안정하게 방지할 수 있다.
시트 형태의 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)가 적층될 경우, 제 1 단자(123)와 제 2 단자(143)는 적층된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 양측에 각각 배치되도록 하여, 권취시 제 1 및 제 2 단자(123, 143)간의 쇼트를 안정하게 방지할 수 있다.
이에 더하여, 전기화학 커패시터(100)는 권취된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 끝단을 고정하기 위한 고정부재(160)를 더 구비할 수 있다. 고정부재(160)는 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취 끝단에 부착된 테이프일 수 있다. 또는, 고정부재(160)는 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취 끝단에 도포된 접착수지일 수 있다. 또한, 접착수지는 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)를 형성하는 조성물을 이용할 수 있다.
또한, 전기화학 커패시터(100)는 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)와 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)에 함침된 전해액을 더 포함할 수 있다. 전해액은 이온을 이동시킬 수 있는 매질의 역할을 하는 것으로, 고전압에서 전기분해를 일으키지 않아 이온을 안정하게 존재할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 전해액은 전해질 및 용매를 포함할 수 있다. 전해질은 염의 상태로, 예컨대 리튬염 또는 암모늄염등일 수 있다, 용매의 예로서는 프로필렌카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 술포란, 아세토니트릴, 디메톡시에탄 및 테트라하이드로푸란등일 수 있다. 여기서, 용매는 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 전해액의 재질에 대해서 한정하는 것은 아니다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 전기화학 커패시터(100)는 전해액에 함침된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130), 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)을 수용하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 하우징은 알루미늄 캔이나 알루미늄 라미네이팅에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 하우징의 재질이나 형태에 대해 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이, 전기화학 커패시터는 권취 타입의 세퍼레이터와 적층 타입의 전극을 구비한 하이브리드 타입의 구조를 가짐에 따라, 권취 타입이 갖는 생산성 향상 효과와 적층 타입이 갖는 쇼트 불량 방지를 통한 수율 향상 효과를 동시에 만족할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기화학 커패시터는 절곡으로 인한 전극의 쇼트 불량을 방지할 수 있으므로, 전극의 바인더 성분을 줄일 수 있어, 전기화학 커패시터의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기화학 커패시터의 제조 공정을 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기화학 커패시터의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 전기화학 커패시터를 제조하기 위해, 시트 형태의 제 1 세퍼레이터(110) 상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)을 일렬로 다수개 접합한다. 여기서, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 패턴 형태를 가진다. 이때, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 양극일 경우, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 양극 집전체(121)와 양극 집전체(121)의 양면에 각각 도포된 양극 활물질층(122)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 일측에서 돌출된 제 1 단자(123)가 더 배치될 수 있다. 제 1 단자(123)는 양극 집전체(121)와 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 제 1 단자(123)와 양극 집전체(121)는 일체로 이루어질 수 있다.
제 1 전극(120n ~ 120n-5)은 제 1 세퍼레이터(110)상에 제 1 접착부재(151)를 통해 접합되며 고정될 수 있다. 제 1 접착부재(151)는 전해액 및 제 1 단자(123)에 대해서 안정성을 갖는 접착성 수지, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 이에 더하여, 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 용매의 예로서는 n-메틸 피롤리돈(NMP), 아세톤 및 증류수등일 수 있다. 여기서, 접착성 수지는 용매에 용해될 수 있어, 조성물은 액상으로 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 접착부재(151)는 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 제 1 단자(123) 상에 형성될 수 있다. 이때, 제 1 접착부재(151)는 제 1 세퍼레이터(110)와 중첩된 제 1 단자(123)의 일부영역에만 도포하여, 제 1 접착부재(151)에 의해 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이나 제 1 단자(123)가 오염되는 것을 방지하여, 전기화학 커패시터(100)의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지하도록 한다. 여기서, 조성물이 액상으로 형성될 경우, 제 1 접착부재(151)는 도포 방법을 통해 형성될 수 있다. 도포방법의 예로서는 잉크젯 프린팅법, 스크린 인쇄법, 및 롤 프린팅법일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 제 1 접착부재(151)는 제 1 단자(123)상에 형성하는 것으로 설명하였으나, 다른 방법으로 제 1 단자(123)와 중첩되는 제 1 세퍼레이터(110)상에 제 1 접착부재(151)를 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 제 1 세퍼레이터(110)와 대응된 제 2 세퍼레이터(130) 상에 제 2 접착부재(도 4의 152)를 이용하여 패턴 형태의 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 일렬로 접합한다. 여기서, 제 2 세퍼레이터(130)의 일측 끝단, 즉 권취시점상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 대응된 빈 공간(145)을 남겨둔 후, 빈 공간(145)의 일측에서부터 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 대응되도록 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 접합하도록 한다. 여기서, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)의 접합은 제 1 전극(120n ~ 120n-5)의 접합 방법을 통해 이루어질 수 있으므로, 설명의 편의상 반복된 설명은 생략하기로 한다.
제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 양극일 경우, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 음극일 수 있다. 이때, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 음극 집전체(141)와 음극 집전체(141)의 양면에 도포된 음극 활물질층(142)을 포함할 수 있다. 여기서, 음극 집전체(141)와 연결되며, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)으로부터 돌출된 제 2 단자(143)가 더 구비될 수 있다. 이때, 음극 집전체(141)와 제 2 단자(143)는 일체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 양극이며 제 2 전극(140n ~ 140n-4)이 음극인 것으로 설명 및 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)이 음극일 수 있으며, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)이 양극일 수 있다.
제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 각각 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)를 통해 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)에 접합 및 고정되어 있어, 후술 될 권취공정에서 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)로부터 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)의 이탈을 방지하며, 용이하게 핸들링할 수 있다.
이후, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)을 포함한 제 1 세퍼레이터(110)상에 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 포함한 제 2 세퍼레이터(130)를 얼라인한다. 즉, 제 1 세퍼레이터(110)와 제 2 세퍼레이터(130)는 서로 대응되며 적층될 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)상에 제 2 세퍼레이터(130)가 배치되며, 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 제 2 전극(140n ~ 140n-4)은 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 제 2 세퍼레이터(130)의 권취 시점상에 제 1 전극(120n ~ 120n-5)과 대응된 빈 공간(145)을 구비한다.
도 7을 참조하면, 얼라인된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취를 시작한다. 이때, 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 1차 권취시, 제 2 세퍼레이터(130)의 빈 공간(145)은 제 2 세퍼레이터(130)의 빈 공간(145) 일측에 배치된 중심 제 2 전극(140n)상을 덮도록 한다. 이에 따라, 다음 권취시 빈 공간(145)의 일측에 배치된 중심 제 2 전극(140n)의 상하부에 각각 적층된 중심 제 1 전극(120n-1, 120n)들과 전기적으로 분리될 수 있다.
도 8에서와 같이, 적층된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)를 빈 공간(145)의 일측에 배치된 중심 제 2 전극(140n)을 중심으로 수회 권취함으로써, 권취된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 사이 각각에 제 1 전극(120n ~ 120n-5) 및 제 2 전극(140n ~ 140n-4)이 서로 교대로 개재되며 적층될 수 있다. 이에 따라, 교대로 적층된 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 제 1 세퍼레이터(110)나 제 2 세퍼레이터(130)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
이에 더하여, 적층된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 권취를 종료한 후, 고정부재(160)를 이용하여 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)의 귄취 종료점을 권취된 최외곽층의 제 1 세퍼레이터(110)상에 고정할 수 있다. 여기서, 고정부재(160)는 테이프를 이용할 수 있다. 고정부재(160)의 다른 예로서는 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 끝단면의 일부에 도포된 접착수지일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 권취된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130) 및 적층된 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)을 하우징 내부에 수용한다. 이후, 하우징 내부에 전해액을 투입한 후, 하우징의 개구부를 밀봉하는 공정을 더 수행할 수 있다.
또한, 전기화학 커패시터(100)가 리튬이온 커패시터일 경우, 제 2 전극(140n ~ 140n-4)을 제 2 세퍼레이터(130)에 접합하기 이전 공정에 제 2 전극(140n ~ 140n-4), 즉 음극에 리튬 이온이 미리 도핑하는 공정을 더 수행할 수 있다. 또는, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)이 각각 접합된 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)를 권취한 후, 제 2 전극(140n ~ 140n-4), 즉 음극에 리튬 이온을 미리 도핑하는 공정을 더 수행할 수 있다. 여기서, 리튬 이온을 미리 도핑하는 공정은 제 2 전극(140n ~ 140n-4)과 리튬 메탈을 단락시키거나, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)간의 충전 및 제 1 전극(140n ~ 140n-4)과 리튬 메탈간의 방전을 수회 수행하는 방법 등을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 패턴 형태를 가지며 적층되므로, 종래 권취 타입에서와 같이 절곡부를 구비하지 않으므로, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)의 절곡에 의한 크랙 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전기화학 커패시터(100)의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 크랙 발생을 고려하여 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)에 바인더 성분을 더 첨가할 필요가 없어, 전기화학 커패시터(100)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)은 제 1 및 제 2 접착부재(151, 152)를 통해 제 1 및 제 2 세퍼레이터(110, 130)에 접합 및 고정되어 있어, 텐션을 인가한 종래의 권취 방식을 그대로 이용할 수 있어, 하이브리드 타입의 전기화학 커패시터를 제조하기 위해, 새로운 설비를 구축할 필요가 없다. 이에 따라, 권취 타입에서와 같이, 생산성을 극대화할 수 있으며, 또한, 종래의 설비를 그대로 이용할 수 있어 생산설비에 대한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 종래의 권취 방식을 통해 하이브리드 타입의 전기화학 커패시터를 제조할 수 있어, 제 1 및 제 2 전극(120n ~ 120n-5, 140n ~ 140n-4)간의 밀착성을 확보할 수 있어, 전기화학 커패시터의 전기적 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
100 : 전기화학 커패시터
110 : 제 1 세퍼레이터
120n ~ 120n-5 : 제 1 전극
123 : 제 1 단자
130 : 제 2 세퍼레이터
140n ~ 140 n-4 : 제 2 전극
143 : 제 2 단자
151 : 제 1 접착부재
152 : 제 2 접착부재
160 : 고정부재

Claims (17)

  1. 적어도 2개로 적층되어 나선형으로 권취된 권취 타입의 세퍼레이터; 및
    상기 권취된 세퍼레이터 사이 각각에 서로 교대로 중첩되며 개재된 적층 타입의 제 1 및 제 2 전극;
    을 포함하는 전기화학 커패시터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극을 상기 세퍼레이터상에 접합하며 고정하는 접착부재를 더 포함하는 전기화학 커패시터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함하는 전기화학 커패시터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극은 각각 외부전원과 연결되기 위한 제 1 및 제 2 단자를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 단자의 일부는 각각 상기 세퍼레이터에 접합되어 상기 제 1 및 제 2 전극을 상기 세퍼레이터에 고정하는 전기화학 커패시터.
  5. 시트 형태의 제 1 세퍼레이터;
    상기 제 1 세퍼레이터 상에 일렬로 접합되며, 패턴 형태를 갖는 다수개의 제 1 전극들;
    상기 제 1 세퍼레이터 상에 상기 제 1 전극을 접합하는 제 1 접착부재;
    상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 세퍼레이터 상부에 배치된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터;
    상기 각 제 1 전극과 대응되고 상기 제 2 세퍼레이터 상에 일렬로 접합되며, 패턴 형태를 갖는 다수의 제 2 전극들; 및
    상기 제 2 세퍼레이터상에 상기 제 2 전극을 접합하는 제 2 접착부재;
    를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터를 동시에 나선형으로 권취하며 상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터 사이 각각에 상기 제 1 및 제 2 전극이 교대로 개재되어 적층된 전기화학 커패시터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 접착성 수지를 포함하는 전기화학 커패시터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함하는 전기화학 커패시터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 일측 및 상기 제 2 전극의 타측에서 각각 돌출되어 연장된 제 1 및 제 2 단자를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재는 상기 제 1 단자의 일부와 상기 제 1 세퍼레이터 사이 및 상기 제 2 단자의 일부와 상기 제 2 세퍼레이터 사이에 각각 개재되는 전기화학 커패시터.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 세퍼레이터의 권취 시점상에 상기 제 1 세퍼레이터의 권취 시점상에 배치된 상기 제 1 전극과 대응된 빈공간을 구비하는 전기화학 커패시터.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전극의 개수는 상기 제 1 전극의 개수보다 한개가 더 적게 구비되는 전기화학 커패시터.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 세퍼레이터는 상기 적층된 다수의 제 2 전극들 중 중심부에 배치된 제 2 전극을 감싸는 전기화학 커패시터.
  12. 제 1 접착부재를 이용하여, 시트형태의 제 1 세퍼레이터상에 패턴 형태를 갖는 제 1 전극을 일렬로 접합하는 단계;
    상기 제 1 세퍼레이터와 대응된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터 상에 제 2 접착부재를 이용하여, 패턴 형태를 갖는 제 2 전극을 일렬로 접합하는 단계;
    상기 제 1 전극을 포함한 상기 제 1 세퍼레이터 상에 상기 제 2 전극을 포함한 상기 제 2 세퍼레이터를 얼라인하는 단계; 및
    상기 얼라인된 제 1 및 제 2 세퍼레이터를 동시에 권취하여 상기 제 1 및 제 2 전극으로 교대로 적층하는 단계;
    를 포함하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 접착성 수지를 포함하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재 각각은 상기 접착부재는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM), 폴리디메틸실록산(PDMS), 스틸렌부타디엔고무(SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 중 어느 하나를 포함하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 세퍼레이터와 대응된 시트 형태의 제 2 세퍼레이터 상에 제 2 접착부재를 이용하여, 패턴 형태를 갖는 제 2 전극을 일렬로 접합하는 단계에서,
    상기 제 2 세퍼레이터의 권취 시점상에 상기 제 1 세퍼레이터의 권취 시점상에 배치된 상기 제 1 전극과 대응된 빈 공간을 구비하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 단자의 일부에 도포하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접착부재는 각각 상기 제 1 및 제 2 세퍼레이터에 도포하는 전기화학 커패시터의 제조 방법.
KR1020100075999A 2010-08-06 2010-08-06 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법 KR101128565B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100075999A KR101128565B1 (ko) 2010-08-06 2010-08-06 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법
US12/926,567 US20120033345A1 (en) 2010-08-06 2010-11-24 Electrochemical capacitor and method of manufacturing the same
JP2011019593A JP2012039068A (ja) 2010-08-06 2011-02-01 電気化学キャパシタ及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100075999A KR101128565B1 (ko) 2010-08-06 2010-08-06 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120013783A true KR20120013783A (ko) 2012-02-15
KR101128565B1 KR101128565B1 (ko) 2012-03-23

Family

ID=45556007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100075999A KR101128565B1 (ko) 2010-08-06 2010-08-06 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120033345A1 (ko)
JP (1) JP2012039068A (ko)
KR (1) KR101128565B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3047215B1 (fr) * 2016-02-02 2018-02-02 Contitech Vibration Control Gmbh Dispositif de freinage comprenant un joint d'etancheite composite a deux materiaux encolles.
IT201700103755A1 (it) * 2017-09-15 2019-03-15 Manz Italy Srl Metodo e apparato per assemblare elettrodi
JP7146386B2 (ja) * 2017-11-17 2022-10-04 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 蓄電素子の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5949638A (en) * 1997-05-02 1999-09-07 Cm Components, Inc. Multiple anode capacitor
JP2000012404A (ja) * 1998-06-22 2000-01-14 Nichicon Corp 電気二重層コンデンサ
JP4557099B2 (ja) * 1999-08-25 2010-10-06 日本ケミコン株式会社 積層型コンデンサ及びその製造方法
JP3563646B2 (ja) * 1999-09-14 2004-09-08 株式会社東芝 電気化学デバイス
TW200419606A (en) * 2003-03-24 2004-10-01 Luxon Energy Devices Corp Supercapacitor and a module of the same
US7251122B2 (en) * 2003-12-22 2007-07-31 Tdk Corporation Electric chemical capacitor, and method and apparatus for manufacturing electrode for electric chemical capacitor
JP4967146B2 (ja) 2005-09-07 2012-07-04 日本ケミコン株式会社 コンデンサの製造方法
JP4753369B2 (ja) * 2006-04-28 2011-08-24 Necトーキン株式会社 積層型電気化学デバイス
KR101209010B1 (ko) * 2007-04-26 2012-12-06 주식회사 엘지화학 스택형 전극조립체 및 이의 제조방법
JP5157244B2 (ja) * 2007-05-11 2013-03-06 Tdk株式会社 電気化学デバイス及びその製造方法
JP5171113B2 (ja) * 2007-05-30 2013-03-27 富士重工業株式会社 蓄電デバイスの製造方法
JP2010161249A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Fdk Corp リチウムイオンキャパシタ

Also Published As

Publication number Publication date
KR101128565B1 (ko) 2012-03-23
US20120033345A1 (en) 2012-02-09
JP2012039068A (ja) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10297867B2 (en) Sheet-laminated lithium ion secondary battery and production method for sheet-laminated lithium ion secondary battery
JP7461877B2 (ja) 多層電極膜のための組成物および方法
JP5609893B2 (ja) 電気化学デバイス
JP4495751B2 (ja) 電気化学デバイスの製造方法
US8520367B2 (en) Method of manufacturing lithium ion capacitor and lithium ion capacitor manufactured using the same
WO2007072713A1 (ja) 電池又はキャパシタ用金属リチウム箔
KR20180082491A (ko) 나노다공성 세퍼레이터층을 이용한 리튬 배터리
KR101138521B1 (ko) 하이브리드 슈퍼캐퍼시터 및 그 제조방법
EP2541567B1 (en) Method for producing electric storage device, and electric storage device
KR20120024508A (ko) 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자
JP2012049500A (ja) リチウムイオンキャパシタの製造方法
WO2020017467A1 (ja) 固体電池用正極、固体電池用正極の製造方法、および固体電池
KR101128565B1 (ko) 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법
US10504663B2 (en) Electrochemical device
KR101138477B1 (ko) 리튬 이온 커패시터 및 이의 제조 방법
KR101562345B1 (ko) 이차전지용 전극 조립체 및 그 제조방법
US20200313166A1 (en) Electrochemical device
JP5150687B2 (ja) リチウムイオンキャパシタの製造方法
WO2013001962A1 (ja) 絶縁性接着層組成物、蓄電デバイス用素子、蓄電デバイス、およびそれらの製造方法
WO2011155164A1 (ja) キャパシタ
WO2013076762A1 (ja) キャパシタ
JP5868158B2 (ja) 蓄電デバイス
KR101519074B1 (ko) 전극조립체의 제조방법
KR20150004614A (ko) 에너지 저장 장치 및 그 제조 방법
KR20240056394A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자

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: 20150202

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee