KR20120116256A - Sheet electrode of carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder for electric double layer capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A carbon-polytetrafluoroethylene(PTFE)-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor and a manufacturing method thereof are provided to easily control the thickness of the carbon-PTFE sheet electrode by using PTFE. CONSTITUTION: Hydrophilic binder solution is formed by dissolving hydrophilic binder in solvent. A paste composition is formed by kneading the mixture of activated carbon, PTFE and the hydrophilic binder solution. A sheet is formed by rolling the paste composition. The sheet is attached on a metal foil by using a conductive adhesive.

Description

전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 및 그 제조방법{Sheet Electrode Of Carbon-PolyTetraFluoroEthylene-Hydrophilic Binder For Electric Double Layer Capacitor And Manufacturing Method thereof}Sheet Electrode Of Carbon-PolyTetraFluoroEthylene-Hydrophilic Binder For Electric Double Layer Capacitor And Manufacturing Method

본 발명은 전기이중층 커패시터의 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 결합재로 PTFE를 사용하면서 탄소-PTFE 시트 전극의 두께 조절이 용이하고, 전해액 함침성이 우수한 시트 전극 제조방법의 개발을 통해 전기적 특성과 기계적 특성이 우수한 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode of an electric double layer capacitor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to develop a sheet electrode manufacturing method excellent in controlling the thickness of the carbon-PTFE sheet electrode and excellent electrolyte solution impregnation while using PTFE as a binder. The present invention relates to a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor having excellent electrical and mechanical properties, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 전기이중층 커패시터는 한 쌍을 이루는 분극성 전극 또는 전해액의 이중층 전극이 절연성이 우수한 격리막(Separator)을 사이에 두고 배치한 형태로 구성된다. 일반전지와는 달리 에너지를 단시간에 입,출력할 수 있어 정류회로, 잡음감쇠 및 전원용 펄스 발생 등에 응용되고 있다. 전자기기에 사용되고 있는 기존의 전기화학 커패시터에 비하여 비약적으로 용량이 증대된 전기이중층 커패시터가 최근 개발되었으며, 고출력 펄스 파워 능력과 고용량 에너지저장 능력으로 인하여 전지와 더불어 소형 경량의 전기 화학적 에너지 저장장치, 대출력 펄스 파워 및 피크 파워의 부하 평준화용으로의 응용을 추진하고 있다. 뿐만 아니라 여러 가지 에너지 저장장치 중 환경 친화적 재료의 사용, 장 수명 및 고 충방전 효율 등으로 인하여 환경, 경제적인 측면에서 기술의 중요성이 부각되고 있는 전기이중층 커패시터의 활용으로서는 군사용, 우주항공용, 의료용, 전기자동차(HEV) 등의 고부가 장비의 대출력 펄스 파워의 주전원 및 보조전원으로 사용될 것이 전망된다. In general, an electric double layer capacitor is configured such that a pair of polarizable electrodes or a double layer electrode of an electrolyte is disposed with a separator having excellent insulation therebetween. Unlike general batteries, energy can be input and output in a short time, which is applied to rectifier circuits, noise reduction, and power generation pulses. Recently, the electric double layer capacitor has been developed, which has greatly increased capacity compared to the existing electrochemical capacitors used in electronic devices. The application of output pulse power and peak power for load leveling is being promoted. In addition, the use of electric double layer capacitors, which are important in terms of environment and economics due to the use of environmentally friendly materials, long life and high charging and discharging efficiency, are used for military, aerospace, medical, It is expected to be used as the main power source and auxiliary power source of high output pulse power of high value added equipment such as electric vehicle (HEV).

이러한 전기이중층 커패시터의 전극은 일반적으로 활성탄과 전기전도도가 우수한 도전재 및 결합재로 구성되고, 이들 성분은 정전용량 및 전극저항을 고려하여 일정한 비율로 배합한 후 집전체에 접착된다. 전극의 제조방법은 일반적으로 일정비율의 활성탄 분말 또는 섬유를 용매에 용해시킨 결합재와 카본 블랙 등과 같은 도전재를 혼합하여 슬러리 상태로 만들어 금속 호일(Foil) 위에 도포(Coating)하여 제조하는 슬러리 코팅방식과, 활성탄와 도전재를 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 결합재와 함께 페이스트(Paste) 상태에서 시트(Sheet) 형태로 제조한 후 금속 호일에 결착시키거나 또는 금속 호일에 도전성 접착제를 통해 붙이는 시트 라미네이팅 (Sheet-laminating)방식으로 나눌 수 있다. The electrode of such an electric double layer capacitor is generally composed of activated carbon, a conductive material and a bonding material excellent in electrical conductivity, and these components are combined in a constant ratio in consideration of capacitance and electrode resistance and then adhered to the current collector. In general, a method of preparing an electrode is a slurry coating method in which a binder is dissolved in a predetermined ratio of activated carbon powder or fiber in a solvent, and a conductive material such as carbon black is mixed to make a slurry and coated on a metal foil. And sheet lamination, in which the activated carbon and the conductive material are prepared together with PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) binder in the form of a sheet in a paste state and then bonded to a metal foil or adhered to the metal foil through a conductive adhesive. Can be divided in a way.

슬러리 코팅 방식의 경우 가격적인 면에서 상용화가 먼저 진행되고 있다. 이 경우 전극의 전기전도도, 유연성 및 전해액의 함침성을 확보하기 위해 활물질과 도전재들은 최소한 2종류 이상의 혼합 바인더를 사용하는 것이 보편적이다. 바인더는 적게는 2종류, 많게는 5종류 이내의 혼합 바인더가 사용되고, 이를 위해서는 바인더의 선정, 배합방법, 배합순서 및 함량비가 중요한 변수로 작용한다. In the case of slurry coating method, commercialization is proceeding first in terms of price. In this case, in order to secure the electrical conductivity, flexibility, and impregnation of the electrolyte, it is common to use at least two or more types of mixed binders for the active material and the conductive material. As a binder, at least two types, and a mixture of less than five types of mixed binders are used. For this purpose, the selection of the binder, the mixing method, the mixing order, and the content ratio are important variables.

이에 반해 시트 라미네이팅 방식은 단순히 활성탄과 도전재를 PTFE와 함께 반죽(Kneading)한 페이스트를 압연하여 전극을 제조하므로 바인더의 선정이 단순한 장점이 있다.In contrast, the sheet laminating method simply selects a binder because the electrode is manufactured by rolling a paste obtained by kneading activated carbon and a conductive material together with PTFE.

그러나, 시트 라미네이팅 방식은 전극의 구성 성분 수가 적고, 전극의 화학적, 열적 안정성 및 기계적 강도가 우수함에도 불구하고, 상용화에 적용시키기에는 많은 난점을 포함하고 있다. However, sheet laminating has many difficulties in application to commercialization, although the number of components of the electrode is low and the electrode has excellent chemical, thermal stability and mechanical strength.

시트 라미네이팅 방식에 의해 전극은, 전극 저항을 낮추기 위해서는 금속 호일에 도전성 접착제를 액상으로 코팅한 후 시트를 접착시키고 롤 프레스(Roll press)을 통해 밀착성을 증가시킨 후 건조해야 하고, 시트 부착시의 전극의 사양(전극의 비틀림 현상)을 감소시키기 위해서는 정밀 부착 방식을 개발하여야 한다. In order to reduce the electrode resistance, the electrode should be dried after coating the sheet with a conductive adhesive in a liquid phase to reduce the electrode resistance, adhering the sheet through the roll press, and increasing the adhesion through the roll press. In order to reduce the specifications of the electrode (torsional distortion of the electrode), a precise attachment method should be developed.

한편 시트는 압연을 통해 전극두께를 조절하며 압연 반복회수가 증가할수록, 롤 간 간격이 좁을수록 두께는 감소하며 전극밀도는 증가한다. 초기 압연에는 PTFE의 섬유 수지가 늘어나 네트워크 구조를 형성하게 되지만, 두께가 100㎛ 이하에서는 섬유상의 네트워크 구조가 치밀하여 더 이상의 전극두께의 감소는 일어나지 않으며 부분적으로는 발생한 미세 균열들은 활성탄과 도전재들간의 접촉저항을 증가시켜 전극의 저항 또는 전기이중층 커패시터의 내부저항을 증가시켜 전기이중층 커패시터의 전기적 출력 특성과 충방전 사이클 수명을 감소시키는 문제점이 있다.On the other hand, the thickness of the sheet is controlled by rolling, and as the number of rolling repetitions is increased, and the gap between rolls is narrow, the thickness decreases and the electrode density increases. In the initial rolling, the fiber resin of PTFE increases to form a network structure, but when the thickness is less than 100 μm, the network structure of the fiber is dense so that no further decrease in electrode thickness occurs. By increasing the contact resistance of the electrode or the internal resistance of the electric double layer capacitor to increase the electrical output characteristics of the electric double layer capacitor and there is a problem of reducing the charge and discharge cycle life.

그리고 탄소-PTFE 시트를 셀 내부에 권취형으로 사용하기 위해서는 전극의 두께가 100㎛ 이하가 바람직하며, 전극의 두께가 100㎛ 이상이면 권취 시 종심에서의 여유 공간이 필요하며 후박에 따른 전극저항의 증가에 따른 셀의 충방전 반복에 따른 전기화학적 특성 열화가 일어난다.In order to use the carbon-PTFE sheet as a winding type inside the cell, the thickness of the electrode is preferably 100 μm or less. If the thickness of the electrode is 100 μm or more, a free space at the center of the winding is required. Deterioration of the electrochemical properties occurs as the charge and discharge cycle of the cell increases.

또한 탄소-PTFE 시트는 소수성(Hyrdophobic)의 PTFE 함유량이 증가할수록 전극에의 전해액 함침성이 감소한다. 탄소-PTFE 전극두께가 감소할수록, 전극밀도가 증가할수록 PTFE의 섬유상 네트워크가 치밀해지므로 전해액의 함침성은 감소한다. In addition, the carbon-PTFE sheet decreases the electrolyte impregnation property of the electrode as the hydrophobic (Hyrdophobic) PTFE content increases. As the carbon-PTFE electrode thickness decreases, and as the electrode density increases, the fibrous network of PTFE becomes denser, so that the impregnation of the electrolyte decreases.

전해액의 함침성이 감소하면 활성탄의 내부 기공까지의 전해액의 접근을 어렵게 하기 때문에 셀 제조 후의 포메이션(formation) 단계에서 고전압, 장시간의 충전을 걸쳐 활성탄 내부까지의 전해액 함침을 강요해야 하는 코스트(cost)적인 손실이 발생한다.When the impregnation of the electrolyte is reduced, it is difficult to access the electrolyte to the internal pores of the activated carbon, and thus the cost of forcing the impregnation of the electrolyte into the activated carbon through a high voltage and a long charge in the formation step after manufacturing the cell. Loss occurs.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 결합재 특히 PTFE를 사용하면서 탄소-PTFE 시트 전극의 두께 조절이 용이하고, 전해액 함침성이 우수한 시트 전극 제조방법의 개발을 통해 전기적 특성과 기계적 특성이 우수한 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and through the development of a method for producing a sheet electrode, which is easy to control the thickness of the carbon-PTFE sheet electrode while using a binder, in particular PTFE, and excellent electrolyte impregnation An object of the present invention is to provide a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor having excellent electrical and mechanical properties, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 친수성 바인더를 용매에 용해시켜 친수성 바인더 용액을 형성시키는 친수성 바인더 용액 제조단계와; 활성탄, 도전재, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)와 상기 친수성 바인더 용액의 혼합물을 반죽하여 페이스트 조성물을 형성시키는 페이스트 조성물 형성단계와; 상기 페이스트 조성물을 압연하여 시트상으로 형성시키는 시트 형성단계와; 그리고, 상기 시트를 도전성 접착재를 이용하여 금속 호일에 접착시키는 접착단계;를 포함하여 구성되는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법을 기술적 요지로 한다. The present invention for achieving the above object is a hydrophilic binder solution manufacturing step of dissolving a hydrophilic binder in a solvent to form a hydrophilic binder solution; A paste composition forming step of kneading a mixture of activated carbon, a conductive material, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the hydrophilic binder solution to form a paste composition; A sheet forming step of rolling the paste composition to form a sheet; In addition, the method of manufacturing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor comprising a bonding step of adhering the sheet to a metal foil using a conductive adhesive material.

그리고 본 발명은 금속 호일 상면에 도전성 접착재를 이용하여 전극용 시트를 접착시킨 전기이중층 커패시터용 시트 전극에 있어서, 상기 시트는, 친수성 바인더를 용매에 용해시켜 형성시킨 친수성 바인더 용액과, 활성탄과, 도전재와, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 혼합하여 반죽한 페이스트 조성물을 압연하여 형성되는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극을 또한 기술적 요지로 한다. The present invention provides a sheet electrode for an electric double layer capacitor in which an electrode sheet is bonded to an upper surface of a metal foil using a conductive adhesive, wherein the sheet comprises a hydrophilic binder solution formed by dissolving a hydrophilic binder in a solvent, activated carbon, and conductive material. A technical gist of the carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor formed by rolling a paste composition kneaded with ash and PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) is rolled.

여기서, 상기 금속 호일은 에칭된 금속 호일인 것이 바람직하다. Here, the metal foil is preferably an etched metal foil.

상기 친수성 바인더는, CMC(Carboxymethylcellulose), PVA(Polyvinylalcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone) 및 PAA(Polyacrylicacid)로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되고, 상기 용매는 물, NMP(n-methyl-2-pyrrolidone), 알코올 중 하나 이상이 선택되는 것이 바람직하다. The hydrophilic binder is selected from the group consisting of Carboxymethylcellulose (CMC), Polyvinylalcohol (PVA), Polyvinylpyrrolidone (PVP) and Polyacrylic acid (PAA), and the solvent is water, n-methyl-2-pyrrolidone (NMP), Preferably at least one of the alcohols is selected.

상기 도전재는 카본 블랙, 흑연(Graphite), 카본나노섬유, 카본나노튜브 및 금속 분말로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택되는 것이 바람직하다.The conductive material is preferably at least one selected from the group consisting of carbon black, graphite, carbon nanofibers, carbon nanotubes, and metal powders.

상기 활성탄은 비표면적이 500~2500 ㎡/g 인 것이 바람직하다.It is preferable that the said activated carbon has a specific surface area of 500-2500 m <2> / g.

상기 친수성 바인더 용액 제조단계에서, 용매 1~10중량부에 대해 친수성 바인더 90~99중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. In the hydrophilic binder solution manufacturing step, it is preferable to mix in a proportion of 90 to 99 parts by weight of the hydrophilic binder with respect to 1 to 10 parts by weight of the solvent.

상기 페이스트 조성물 형성단계는, 활성탄 80~92 중량부에, 도전재 5~10 중량부, PTFE 3~5 중량부, 친수성 바인더 0.1~5 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. In the paste composition forming step, it is preferable to mix 80 to 92 parts by weight of activated carbon, 5 to 10 parts by weight of a conductive material, 3 to 5 parts by weight of PTFE, and 0.1 to 5 parts by weight of a hydrophilic binder.

상기 페이스트 조성물 형성단계는, 분산매가 더 혼합되고, 상기 분산매는 이소프로필 알콜인 것이 바람직하다. In the paste composition forming step, the dispersion medium is further mixed, the dispersion medium is preferably isopropyl alcohol.

상기 시트 형성단계는 롤 프레스를 이용하여 전극 두께를 감소시키면서 시트를 형성시키되, 상기 시트의 두께는 80~250㎛ 인 것이 바람직하다. The sheet forming step is to form a sheet while reducing the electrode thickness using a roll press, the thickness of the sheet is preferably 80 ~ 250㎛.

이에 따라, 결합재 특히 PTFE를 사용하면서 탄소-PTFE 시트 전극의 두께 조절이 용이하고, 전해액 함침성이 우수한 시트 전극 제조방법의 개발을 통해 전기적 특성과 기계적 특성이 우수하다는 이점이 있다. Accordingly, it is easy to control the thickness of the carbon-PTFE sheet electrode while using a binder, in particular PTFE, and has excellent advantages in electrical and mechanical properties through the development of a sheet electrode manufacturing method excellent in electrolyte impregnation.

상기의 구성에 의한 본 발명은, 결합재 특히 PTFE를 사용하면서 탄소-PTFE 시트 전극의 두께 조절이 용이하고, 전해액 함침성이 우수한 시트 전극 제조방법의 개발을 통해 전기적 특성과 기계적 특성이 우수하다는 효과가 있다. The present invention according to the above configuration, while using a binder, in particular PTFE, it is easy to control the thickness of the carbon-PTFE sheet electrode, and the effect of excellent electrical and mechanical properties through the development of a sheet electrode manufacturing method excellent in electrolyte impregnation properties have.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 방법은 크게, 친수성 바인더 용액 제조단계와, 페이스트 조성물 형성단계와, 시트 형성단계, 그리고 접착단계로 구성된다. The carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode method for an electric double layer capacitor according to the present invention is largely composed of a hydrophilic binder solution preparing step, a paste composition forming step, a sheet forming step, and an adhesive step.

먼저 친수성 바인더 용액 제조단계에 대해 설명한다. First, the step of preparing a hydrophilic binder solution will be described.

친수성 바인더 용액 제조 단계에서, 친수성 바인더는 CMC (Carboxymethylcellulose), PVA(Polyvinylalcohol), PVP (Polyvinylpyrrolidone) 및 PAA(Polyacrylicacid)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있으며 비이커 또는 일반 실험 용기를 사용하여 친수성 바인더를 물 또는 물과 알코올의 비율이 80~99 : 1~20의 중량비로 함유된 용매에 용해시키는 것이 바람직하다. In the preparation of the hydrophilic binder solution, the hydrophilic binder may be selected from one or more of the group consisting of Carboxymethylcellulose (CMC), Polyvinylalcohol (PVA), Polyvinylpyrrolidone (PVP), and Polyacrylic acid (PAA), and may be used as a hydrophilic binder using a beaker or a general experimental container. Is preferably dissolved in water or a solvent in which the ratio of water and alcohol is contained in a weight ratio of 80 to 99: 1 to 20.

이때 친수성 바인더와 용매와의 중량비는 90~99 : 1~10의 비율로 조절하여 10~90℃ 의 온도에서 교반 하여 용해시키고 최종 용액은 500~2000 cp의 범위 내에서 점도를 조절하는 것이 바람직하다. At this time, the weight ratio of the hydrophilic binder and the solvent is adjusted to a ratio of 90 to 99: 1 to 10 and stirred at a temperature of 10 to 90 ° C to dissolve, and the final solution is preferably adjusted to a viscosity within the range of 500 to 2000 cp. .

다음은 페이스트 조성물 형성단계가 진행되는바, 페이스트조성물을 형성하는 단계에서는, 친수성 바인더가 함유된 용매에 활성탄, 도전재 및 PTFE를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 압연하여 시트를 제조한다. Next, the paste composition forming step is performed. In the forming of the paste composition, a mixture is prepared by mixing activated carbon, a conductive material, and PTFE in a solvent containing a hydrophilic binder, and rolling the mixture to prepare a sheet.

여기서 최종 제조된 전극에 포함된 활물질, 도전재, PTFE 및 친수성 바인더의 중량비는 80~92 : 5~10 : 3~5 : 0.1~5의 비율이 되도록 각 구성물의 양을 조절하는 것이 바람직하다. The weight ratio of the active material, the conductive material, the PTFE and the hydrophilic binder contained in the final manufactured electrode is preferably adjusted to the amount of each component so that the ratio of 80 ~ 92: 5 ~ 10: 3 ~ 5: 0.1 ~ 5.

상기 활성탄은 비표면적이 500 ~ 2,500㎡/g 범위 내인 것이 좋다. 특히 제한되지 않으나 1,000 ~ 2,000 ㎡/g의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이는 1,000 ㎡/g 이하에서는 전극의 충진밀도가 떨어져서 전극 부피당 용량이 저하되고, 2,000 ㎡/g 이상에서는 2㎚ 이하의 미세공이 발달하여 전해질 이온의 출입에 따른 저항이 커서 에너지 저장 장치의 내부저항을 증가시키기 때문이다. The activated carbon may have a specific surface area in the range of 500 to 2,500 m 2 / g. Although it does not restrict | limit especially, It is more preferable to exist in the range of 1,000-2,000 m <2> / g. This is because the filling density of the electrode is lowered at 1,000 m 2 / g or less, and the capacity per electrode volume is lowered. Because it increases.

상기 도전재는 카본 블랙, 흑연, 하드 카본(Hard carbon), 카본나노섬유, 카본나노튜브, 및 금속 분말로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택되어 이루어질 수 있으며 분말의 경우 10~900㎚의 크기의 입자를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 200~600㎚ 크기가 좋다. 또한, 상기 카본 블랙, 흑연(Graphite) 또는 카본나노섬유, 카본나노튜브는 금속이 코팅된 것을 사용할 수 있다. 상기 코팅은 무전해 도금으로 코팅되는 것이 좋다.The conductive material may be one or more selected from the group consisting of carbon black, graphite, hard carbon, carbon nanofibers, carbon nanotubes, and metal powders, and in the case of powder, particles having a size of 10 to 900 nm may be used. It is preferably a size of 200 ~ 600nm. In addition, the carbon black, graphite (carbon) or carbon nanofibers, carbon nanotubes can be used that the metal is coated. The coating is preferably coated by electroless plating.

상기 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)는 입자 크기가 0.1~0.5㎛에서 사용할 수 있으며 고형분 단독 또는 PTFE의 고형분이 물, 크실렌(Xylene), 이소프로필 알콜, 톨로엔, 부틸 아세테이트, 메칠 알콜 등에 분산된 이멀전(emulsion) PTFE를 사용할 수 있다. PTFE는 우수한 내화학적, 내열성 및 기계적 강도가 우수하고 전극을 구성하여 압연을 반복할수록 PTFE의 섬유수지의 네트워크 구조가 발달하여 네트워크 구조 내부에 활물질, 특히 활성탄소와 도전재를 고착시키므로 활물질과 결합재의 충진 밀도를 높임과 동시에 활물질 또는 도전재들과의 접촉저항을 감소시켜 전극의 전기적 특성을 개선 시킨다. 또한 본 발명에서 전극내의 PTFE 중량비를 3~5% 이내로 낮출 수 있으므로 활물질의 충진밀도를 증가시켜 전극 부피당 전체 용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. The PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) can be used in the particle size of 0.1 ~ 0.5㎛ and the solids alone or the solids of PTFE (emulsion) dispersed in water, xylene (isoylene), isopropyl alcohol, toloene, butyl acetate, methyl alcohol, etc. ) PTFE can be used. PTFE has excellent chemical, heat resistance, and mechanical strength, and as the electrode is composed, the rolling of the fiber resin of PTFE develops and the active material, especially activated carbon and the conductive material, adheres to the inside of the network structure. Increasing the filling density and at the same time reducing the contact resistance with the active material or conductive material improves the electrical properties of the electrode. In addition, in the present invention, since the weight ratio of PTFE in the electrode can be lowered to within 3 to 5%, there is an advantage of increasing the total capacity per electrode volume by increasing the packing density of the active material.

상기 활성탄, 도전재, PTFE 및 친수성 바인더로 구성된 혼합물을 이용하여 페이스트를 제조할 때, 혼합물은 일정한 점도를 유지하면서 볼 밀 또는 용기에 임펠라를 이용하며 반죽할 수 있으며 혼합물에는 필요 시 분산매를 더 혼합하여 페이스트를 조성물을 제조할 수 있다. When the paste is prepared using the mixture consisting of the activated carbon, the conductive material, the PTFE and the hydrophilic binder, the mixture can be kneaded with an impeller in a ball mill or a container while maintaining a constant viscosity, and the mixture is further mixed with a dispersion medium if necessary. The paste can be prepared into a composition.

상기 분산매로는 상기 혼합물이 고르게 혼합될 수 있도록 할 수 있는 분산재라면 제한되지 않으며, 특히 이소프로필 알콜을 사용하는 것이 좋다. 이소프로필 알콜은 결합제, 특히 PTFE 상호간의 뭉침 현상을 방지하고 PTFE 수지의 섬유상의 네트워크 구조로의 변화를 촉진시키기 때문에 사용된다. The dispersion medium is not limited as long as it can disperse the mixture evenly, and particularly preferably isopropyl alcohol. Isopropyl alcohol is used because it prevents agglomeration between binders, in particular PTFE, and promotes the change of PTFE resin into a fibrous network structure.

다음은 시트 형성단계가 진행되는바, 상기 제조된 페이스트를 이용하여 압연하여 시트를 제조하는 방법으로는, 압연 후 시트를 접고 다시 압연하는 것을 다수 반복하는 것이 바람직하다. 이는 초기 압연에는 결합재 특히 PTFE의 섬유 수지가 늘어나 네트워크 구조를 형성하고 반복적으로 압연이 진행될수록 PTFE의 섬유 수지에 의한 치밀한 네트워크 구조가 발달하여 전극의 전기적, 기계적 특성이 개선되기 때문이다. 상기 압연은 10회 이상 50회 이하로 반복하는 것이 보다 바람직하며 이 때 전극의 두께는 80~250㎛의 범위 내에서 조절이 가능하다. 상기 압연은 상하 동일 반경의 롤을 단독으로 사용하여 두께를 조절하는 것이 가능하며 또한 상하 동일 반경의 롤을 사용하고 몇 개의 롤이 연속적으로 전극을 압연하여 두께를 조절하는 방식에서도 가능하다. Next, as the sheet forming step proceeds, as a method of manufacturing a sheet by rolling using the prepared paste, it is preferable to repeat a plurality of folding and re-rolling of the sheet after rolling. This is because in the initial rolling, the binder resin, especially the fiber resin of PTFE, increases to form a network structure, and as the rolling progresses repeatedly, the dense network structure of the fiber resin of PTFE develops, thereby improving the electrical and mechanical properties of the electrode. The rolling is more preferably repeated 10 times or more and 50 times or less, and the thickness of the electrode can be adjusted within the range of 80 ~ 250㎛. The rolling may be controlled by using rolls of the same radius up and down alone, and also in the manner of using the rolls of the same radius up and down, and several rolls continuously roll the electrodes to adjust the thickness.

다음은 접착단계가 진행되는바, 접착 단계에서는, 80~250㎛ 의 시트를 금속 호일 특히 알루미늄 호일 표면에 도전성 접착제를 사용하여 접착하는 것이 가능하며, 도전성 접착제를 코팅하거나 스프레이하여 금속 호일 표면에 2~30㎛ 두께로 피복한 후 사용하는 것이 가능하다. 도전성 접착제는 카본블랙, 흑연, 나노카본 튜브 및 나노카본 섬유, 그래핀 중, 하나 이상의 탄소와 바인더를 포함하는 용매와 혼합된 것으로 특별히 제한하지 않는다.Next, the adhesion step is performed, in the adhesion step, it is possible to adhere the sheet of 80 ~ 250㎛ using a conductive adhesive on the surface of the metal foil, especially aluminum foil, and to the surface of the metal foil by coating or spraying the conductive adhesive It is possible to use after coating with a thickness of ˜30 μm. The conductive adhesive is not particularly limited to a mixture of carbon black, graphite, nanocarbon tubes and nanocarbon fibers, graphene, and a solvent including at least one carbon and a binder.

상기 도전성 접착제를 사용하여 접착한 시트는 롤 표면이 50~150℃를 유지하는 핫롤프레스(Hot roll press)를 이용하여 접착된 시트의 두께가 1 ~ 5 % 범위 내에서 감소할 수 있도록 압연하여 제조한다.The sheet bonded using the conductive adhesive is manufactured by rolling so that the thickness of the bonded sheet may be reduced within a range of 1 to 5% using a hot roll press in which the roll surface maintains 50 to 150 ° C. do.

상기 시트 또는 시트를 금속 호일 표면에 도전성 접착제를 이용하여 접착한 전극은 전술한 제조방법에 의해 제조되는 것이 바람직하며, 전기이중층 커패시터에 한정하지 않고 하이브리드 커패시터, 일차전지, 리튬이차전지, 태양전지, 또는 연료전지 등의 에너지 저장 장치의 전극으로 유용하게 사용될 수 있으며, 에너지저장 전원으로서의 형태는 코인셀, 원통형 셀, 각형 셀과 같이 형태에 상관없이 사용할 수 있다.
The electrode to which the sheet or sheet is bonded to the surface of the metal foil using a conductive adhesive is preferably manufactured by the above-described manufacturing method, and is not limited to an electric double layer capacitor, but a hybrid capacitor, a primary battery, a lithium secondary battery, a solar cell, Or it can be usefully used as an electrode of an energy storage device, such as a fuel cell, the shape of the energy storage power source can be used regardless of the form, such as coin cells, cylindrical cells, square cells.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명보다 구체적으로 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아닌 것을 밝혀두는 바이다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, the following examples are provided only to explain in more detail than the present invention, it is to be understood that does not limit the technical scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

친수성 바인더인 PVP와 물인 증류수를 5 : 95 중량비로 혼합한 용액을 100㎖ 비이커에 50㎖ 를 주입 후 충분히 용해될 때까지 교반한다. 50 ml of a mixture of PVP, which is a hydrophilic binder, and distilled water, which is water, in a weight ratio of 5:95 is poured into a 100 ml beaker, followed by stirring until it is sufficiently dissolved.

시트 제조를 위해 활성탄은 MSP20(일본, 관서열화학사 제품, 비표면적 2,000㎡/g), 도전재는 Super-p 블랙(벨기에, MMM carbon사 제품), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene)를 사용하였으며, MSP20 : Super-P : PTFE : PVP의 중량비가 84.9 : 10 : 5 : 0.1가 되도록 10g의 혼합물을 1g의 이소프로필 알콜과 함께 반죽하여 페이스트를 만들었다. 만들어진 페이스트는 압연 롤을 통해 압연하여 시트(sheet) 형태로 제조하였다. 이때 시트를 반으로 접어서 다시 압연하는 과정을 5회 반복하여 200㎛ 로 제조한 후 단계적으로 압연 롤 간격을 감소시키면서 압연하여 최종적으로 100㎛ 두께의 시트를 제조하였다.
MSP20 (manufactured by Kwansuh Thermo Chemical, Japan), Super-p Black (Belgium, MMM carbon), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) was used for sheet production. MSP20: Super- A paste was prepared by kneading 10 g of the mixture with 1 g of isopropyl alcohol so that the weight ratio of P: PTFE: PVP was 84.9: 10: 5: 0.1. The resulting paste was rolled through a rolling roll to prepare a sheet. At this time, the process of folding the sheet in half and rolling again was repeated five times to produce 200 μm, and then rolling while reducing the rolling roll interval step by step to finally prepare a sheet having a thickness of 100 μm.

<실시예 2><Example 2>

친수성 바인더인 PVP와 증류수를 5 : 95 중량비로 혼합한 용액을 100㎖ 비이커에 50㎖를 주입 후 충분히 용해될 때까지 교반하였다. 50 ml of a hydrophilic binder PVP and distilled water in a 5:95 weight ratio were injected into a 100 ml beaker, followed by stirring until sufficient dissolution.

시트 제조를 위해 활성탄은 MSP20(일본, 관서열화학사 제품, 비표면적 2,000㎡/g), 도전재는 Super-p 블랙(벨기에, MMM carbon사 제품), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene)를 사용하였으며, MSP20 : Super-P : PTFE : PVP의 중량비가 84 : 10 : 5 : 1가 되도록 10g의 혼합물을 1g의 이소프로필 알콜과 함께 반죽하여 페이스트를 만들었다. 만들어진 페이스트는 압연 롤을 통해 압연하여 시트 (sheet) 형태로 제조하였다. 이때 시트를 반으로 접어서 다시 압연하는 과정을 5회 반복하여 200㎛로 제조한 후 단계적으로 압연 롤 간격을 감소시키면서 압연하여 최종적으로 100㎛ 두께의 시트를 제조하였다.
MSP20 (manufactured by Kwansuh Thermo Chemical, Japan), Super-p Black (Belgium, MMM carbon), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) was used for sheet production. MSP20: Super- A paste was prepared by kneading 10 g of the mixture with 1 g of isopropyl alcohol such that the weight ratio of P: PTFE: PVP was 84: 10: 5: 1. The resulting paste was rolled through a rolling roll to prepare a sheet. At this time, the process of folding the sheet in half and rolling again was repeated 5 times to prepare 200 μm, and then rolling while reducing the rolling roll interval step by step to prepare a sheet having a thickness of 100 μm.

<실시예 3><Example 3>

친수성 바인더인 PVP와 증류수를 5 : 95 중량비로 혼합한 용액을 100㎖ 비이커에 50㎖를 주입 후 충분히 용해될 때까지 교반하였다. 50 ml of a hydrophilic binder PVP and distilled water in a 5:95 weight ratio were injected into a 100 ml beaker, followed by stirring until sufficient dissolution.

시트 제조를 위해 활성탄은 MSP20(일본, 관서열화학사 제품, 비표면적 2,000㎡/g), 도전재는 Super-p 블랙(벨기에, MMM carbon사 제품), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene)를 사용하였으며, MSP20 : Super-P : PTFE : PVP의 중량비가 82 : 10 : 5 : 3가 되도록 10g의 혼합물을 1g의 이소프로필 알콜과 함께 반죽하여 페이스트를 만들었다. 만들어진 페이스트는 압연 롤을 통해 압연하여 시트 (sheet) 형태로 제조하였다. 이때 시트를 반으로 접어서 다시 압연하는 과정을 5회 반복하여 200㎛로 제조한 후 단계적으로 압연 롤 간격을 감소시키면서 압연하여 최종적으로 90㎛두께의 시트를 제조하였다.
MSP20 (manufactured by Kwansuh Thermo Chemical, Japan), Super-p Black (Belgium, MMM carbon), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) was used for sheet production. MSP20: Super- A paste was prepared by kneading 10 g of the mixture with 1 g of isopropyl alcohol such that the weight ratio of P: PTFE: PVP was 82: 10: 5: 3. The resulting paste was rolled through a rolling roll to prepare a sheet. At this time, the process of folding the sheet in half and rolling again was repeated 5 times to prepare 200 μm, and then rolling while reducing the rolling roll interval step by step to finally prepare a sheet having a thickness of 90 μm.

<실시예 4><Example 4>

친수성 바인더인 PVP와 증류수를 5 : 95 중량비로 혼합한 용액을 100㎖ 비이커에 50㎖를 주입 후 충분히 용해될 때까지 교반하였다. 50 ml of a hydrophilic binder PVP and distilled water in a 5:95 weight ratio were injected into a 100 ml beaker, followed by stirring until sufficient dissolution.

시트 제조를 위해 활성탄은 MSP20(일본, 관서열화학사 제품, 비표면적 2,000㎡/g), 도전재는 Super-p 블랙(벨기에, MMM carbon사 제품), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene)를 사용하였으며, MSP20 : Super-P : PTFE : PVP의 중량비가 80 : 10 : 5 : 5가 되도록 10g의 혼합물을 1g의 이소프로필 알콜과 함께 반죽하여 페이스트를 만들었다. 만들어진 페이스트는 압연 롤을 통해 압연하여 시트 (sheet) 형태로 제조하였다. 이때 시트를 반으로 접어서 다시 압연하는 과정을 5회 반복하여 200㎛로 제조한 후 단계적으로 압연 롤 간격을 감소시키면서 압연하여 최종적으로 90㎛ 두께의 시트를 제조하였다.
MSP20 (manufactured by Kwansuh Thermo Chemical, Japan), Super-p Black (Belgium, MMM carbon), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene) was used for sheet production. MSP20: Super- A paste was prepared by kneading 10 g of the mixture with 1 g of isopropyl alcohol so that the weight ratio of P: PTFE: PVP was 80: 10: 5: 5. The resulting paste was rolled through a rolling roll to prepare a sheet. At this time, the sheet was folded in half and rolled again 5 times to prepare 200 μm, and then rolling while reducing the rolling roll interval step by step to prepare a sheet having a thickness of 90 μm.

<비교예>Comparative Example

비교예에서는 친수성 바인더를 첨가하지 않은 경우로써, 시트 제조를 위해 활성탄은 MSP20(일본, 관서열화학사 제품, 비표면적 2,000/g), 도전재는 Super-p 블랙(벨기에, MMM carbon사 제품), PTFE (PolyTetraFluoroEthylene)를 사용하였으며, MSP20 : Super-P : PTFE의 중량비가 85 : 10 : 5가 되도록 10g의 혼합물을 1g의 이소프로필 알콜과 함께 반죽하여 페이스트를 만들었다. 만들어진 페이스트는 압연 롤을 통해 압연하여 시트(sheet) 형태로 제조하였다. 이때 시트를 반으로 접어서 다시 압연하는 과정을 5회 반복하여 200㎛로 제조한 후 단계적으로 압연 롤 간격을 감소시키면서 압연하여 최종적으로 100㎛ 두께의 시트를 제조하였다.
In the comparative example, when the hydrophilic binder was not added, the activated carbon was MSP20 (Specific Surface Area 2,000 / g, Japan, KK), and the conductive material was Super-p Black (manufactured by MMM Carbon, Belgium) and PTFE. (PolyTetraFluoroEthylene) was used, and a paste was prepared by kneading 10 g of the mixture with 1 g of isopropyl alcohol such that the weight ratio of MSP20: Super-P: PTFE was 85: 10: 5. The resulting paste was rolled through a rolling roll to prepare a sheet. At this time, the process of folding the sheet in half and rolling again was repeated 5 times to prepare 200 μm, and then rolling while reducing the rolling roll interval step by step to prepare a sheet having a thickness of 100 μm.

다음은 상기 실시예 및 비교예에 있어서의 각 시트의 물성 및 시트를 사용한 셀을 제조하여 전기화학적 특성을 평가하였는바, 평가방법은 다음과 같다.
Next, the physical properties of each sheet and the cell using the sheet in the Examples and Comparative Examples were evaluated to evaluate the electrochemical properties, the evaluation method is as follows.

<실험예><Experimental Example>

(a) 두께편차(a) Thickness deviation

제조한 시트의 두께편차는 두께 측정기를 이용하여 10㎠ 크기의 시트 중 2㎠ 당 측정하여 20회를 측정하고 전체 평균값을 계산한 후 ± 편차를 나타내었다.
The thickness deviation of the prepared sheet was measured per 2 cm 2 of the 10 cm 2 size sheet using a thickness gauge and measured 20 times, after calculating the total average value showed a ± deviation.

(b) 전극밀도(b) electrode density

시트를 150℃ 에서 0.1 torr의 진공상태에서 12 시간동안 진공 건조시킨 후, 시트 질량을 시트 외형의 체적으로 나눈 값을 밀도로 계산하였다.
After the sheet was vacuum dried at 150 ° C. under a vacuum of 0.1 torr for 12 hours, the sheet mass divided by the volume of the sheet outline was calculated as the density.

(c) 전해액 함침성(c) electrolyte impregnation

시트를 150℃에서 0.1 torr의 진공상태에서 12 시간 동안 진공 건조시킨 후, 이슬점(dew point) 온도가 70℃인 분위기에서 1 ㎕의 1.4 M(Mole) TEABF4(tetra-ethyl-ammonium-tetra-fluoro-borate) in PC(propylene carbonate) 전해액을 시트에 침적한 후 전해액이 표면에서 육안으로 완전히 사라지는 시간을 측정하여 나타내었다.
The sheet was vacuum dried at 150 ° C. under a vacuum of 0.1 torr for 12 hours, and then 1 μl of 1.4 M (Mole) TEABF4 (tetra-ethyl-ammonium-tetra-fluoro) was added at a dew point temperature of 70 ° C. -borate) was measured by immersing the propylene carbonate (PC) electrolyte in the sheet and measuring the time when the electrolyte completely disappeared from the surface.

(d) 코인셀의 제조(d) preparation of coin cells

각 두께의 시트를 21㎜Ф로 재단한 후 코인셀(22㎜Ф×3.2㎜t) 내부에 격리막으로서 Celgard 3501(미국, Celgard사 제품)을 사용하여 시트A/격리막/시트B순서로 삽입한 후 PC에 1.4M의 TEABF4가 용해된 전해액을 함침한 후 전기이중층 커패시터용 코인 셀을 조립하였다.
Sheets of each thickness were cut into 21 mm, and then inserted into the sheet A / separator / sheet B sequence using Celgard 3501 (manufactured by Celgard, USA) as a separator inside a coin cell (22 mmФ x 3.2 mmt). After impregnating 1.4M TEABF4 dissolved electrolyte in the PC and assembled a coin cell for an electric double layer capacitor.

(e) 활성탄 중량 당 비용량의 측정(e) Determination of specific capacity per weight of activated carbon

전기이중층 커패시터의 정전용량은 충방전 시험기(MACCOR, 모델명 MC-4)에서 정전류법으로 충전과 방전을 행하였다. 구동전압은 0~2.5 V의 전압에서, 인가 전류밀도는 2 ㎃/㎠ 의 조건으로 측정하였다. 전기이중층 커패시터의 정전용량은 3 번째의 정전류 방전에서의 시간-전압 곡선에서 아래의 식에 의해 계산하였다.The capacitance of the electric double layer capacitor was charged and discharged by a constant current method in a charge / discharge tester (MACCOR, model name MC-4). The drive voltage was measured under a condition of 2 mA / cm 2 at a voltage of 0 to 2.5 V. The capacitance of the electric double layer capacitor was calculated by the following equation in the time-voltage curve at the third constant current discharge.

C(정전용량, F) = dt?i/dV … (1)C (capacitance, F) = dt? I / dV. (One)

활성탄 중량 당 비용량(F/g)은 상기 (1)식에서 계산한 정전용량을 양쪽 전극내의 활성탄의 중량으로 나눈 값들을 나타낸다.
Specific capacity (F / g) per weight of activated carbon represents values obtained by dividing the capacitance calculated in the above formula (1) by the weight of activated carbon in both electrodes.

(f) 전극저항 (f) electrode resistance

전기이중층 커패시터의 내부저항은 3 번째의 정전류 방전 후 임피던스 분석기(Zahner IM6)를 이용하여 측정하였다. 내부저항 거동은 100 ㎑ ~ 2.5 ㎒의 주파수 범위에서 행하였고, 본 발명에서 실시예 및 비교예에서 명시한 수치는 1 ㎑에서의 AC 저항값을 전극 면적과 곱한 값들을 나타낸다.
The internal resistance of the electric double layer capacitor was measured using an impedance analyzer (Zahner IM6) after the third constant current discharge. The internal resistance behavior was performed in the frequency range of 100 Hz to 2.5 MHz, and the numerical values specified in Examples and Comparative Examples in the present invention represent values obtained by multiplying the AC resistance value at 1 Hz by the electrode area.

상기의 측정결과를 아래의 표 1에 나타내었다. The measurement results are shown in Table 1 below.

<측정결과><Measurement result>

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 친수성 바인더인 PVP를 함유하지 않는 비교예에 비교해서 PVP를 포함하는 실시예에서는 전극두께의 감소효과와 전해액 함침성의 효과가 나타나는 것을 알 수 있다. As shown in Table 1 above, it can be seen that in the examples including PVP, the effect of reducing the electrode thickness and the effect of electrolyte impregnation were observed in comparison with the comparative example containing no PVP as a hydrophilic binder.

비교예에 비교해서 PVP 함유량이 1.0% 중량비 이상의 실시예에서는 전극두께가 감소하는 경향을 나타내고, PVP 함유량이 순차적으로 증가할수록 전해액 함침성이 증가하는 것을 알 수 있다. 전극저항은 PVP의 함유량이 약 1.0%에서는 셀의 저항변화가 거의 없으나, 함유량이 보다 많은 전극에서는 셀 저항이 증가하고 이때 셀 비용량도 감소하는 것을 나타낸다.Compared with the comparative example, in the Example whose PVP content is 1.0% weight ratio or more, it turns out that the electrode thickness tends to decrease, and it turns out that electrolyte impregnation property increases as PVP content increases sequentially. Electrode resistance indicates little change in cell resistance when the PVP content is about 1.0%, but the cell resistance increases when the electrode content is higher and the cell specific capacity decreases.

이들 결과로부터 친소성인 PTFE 바인더를 사용한 전극에 친수성인 PVP를 사용하면 함유량이 증가할수록 PVP가 PTFE의 네트워크 구조를 완화시켜 롤 프레스를 통한 압연 공정에서보다 적은 전극 두께에서도 시트가 얻어지는 것으로 생각되며, 이때 전극밀도가 동등 또는 약간의 상승에서도 친수성 바인더의 영향에 의해 전해액의 전극 젖음성은 향상되는 것으로 판단된다. From these results, when hydrophilic PVP is used for the electrode using the affinity PTFE binder, it is thought that as the content increases, PVP relaxes the network structure of PTFE, thereby obtaining a sheet even at a smaller electrode thickness than in the rolling process through a roll press. Even when the electrode density is equal or slight increase, it is judged that the electrode wettability of the electrolyte is improved by the influence of the hydrophilic binder.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 제조방법은, 전기이중층 커패시터 이외에도 하이브리드 커패시터, 일차전지, 리튬이차전지, 태양전지 또는 연료전지의 전극 제조방법으로 사용될 수 있으며, 또한 에너지 저장장치의 전극 제조방법으로 제한되지 않고 사용될 수 있다.As described above, the electrode manufacturing method according to the present invention, in addition to the electric double layer capacitor, can be used as the electrode manufacturing method of a hybrid capacitor, a primary battery, a lithium secondary battery, a solar cell or a fuel cell, and also the electrode manufacturing of the energy storage device It can be used without being limited to the method.

Claims (13)

친수성 바인더를 용매에 용해시켜 친수성 바인더 용액을 형성시키는 친수성 바인더 용액 제조단계와;
활성탄, 도전재, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)와 상기 친수성 바인더 용액의 혼합물을 반죽하여 페이스트 조성물을 형성시키는 페이스트 조성물 형성단계와;
상기 페이스트 조성물을 압연하여 시트상으로 형성시키는 시트 형성단계와; 그리고,
상기 시트를 도전성 접착재를 이용하여 금속 호일에 접착시키는 접착단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.
Preparing a hydrophilic binder solution by dissolving the hydrophilic binder in a solvent to form a hydrophilic binder solution;
A paste composition forming step of kneading a mixture of activated carbon, a conductive material, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the hydrophilic binder solution to form a paste composition;
A sheet forming step of rolling the paste composition to form a sheet; And,
A method of manufacturing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor, comprising: adhering the sheet to a metal foil using a conductive adhesive.
제1항에 있어서, 상기 금속 호일은 에칭된 금속 호일임을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법. The method according to claim 1, wherein the metal foil is an etched metal foil. 10. A method of manufacturing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor. 제1항에 있어서, 상기 친수성 바인더는, CMC(Carboxymethylcellulose), PVA(Polyvinylalcohol), PVP(Polyvinylpyrrolidone) 및 PAA(Polyacrylicacid)로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택되어 이루어지는 것을 특징으로 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.The method of claim 1, wherein the hydrophilic binder, CMC (Carboxymethylcellulose), polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP) and at least one selected from the group consisting of PAA (Polycrylicacid) carbon-poly for an electric double layer capacitor Tetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode manufacturing method. 제4항에 있어서, 상기 용매는 물, NMP(n-methyl-2-pyrrolidone), 알코올 중 하나 이상이 선택되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.5. The carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor according to claim 4, wherein the solvent is selected from at least one of water, n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and alcohol. Manufacturing method. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 도전재는 카본 블랙, 흑연(Graphite), 카본나노섬유, 카본나노튜브 및 금속 분말로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.The method of claim 1, wherein the conductive material is selected from the group consisting of carbon black, graphite, carbon nanofibers, carbon nanotubes, and metal powders. Method for producing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for a double layer capacitor. 제5항에 있어서, 상기 활성탄은 비표면적이 500~2500 ㎡/g 임을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.The method of claim 5, wherein the activated carbon has a specific surface area of 500 to 2500 m 2 / g. 제5항에 있어서, 상기 친수성 바인더 용액 제조단계에서, 용매 1~10중량부에 대해 친수성 바인더 90~99중량부의 비율로 혼합됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.[Claim 6] The carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder for an electric double layer capacitor according to claim 5, wherein in the preparation of the hydrophilic binder solution, the hydrophilic binder is mixed at a ratio of 90 to 99 parts by weight with respect to 1 to 10 parts by weight of the solvent. Sheet electrode manufacturing method. 제5항에 있어서, 상기 페이스트 조성물 형성단계는,
활성탄 80~92 중량부에, 도전재 5~10 중량부, PTFE 3~5 중량부, 친수성 바인더 0.1~5 중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.
The method of claim 5, wherein the paste composition forming step,
Carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet for electric double layer capacitors, characterized in that 80 to 92 parts by weight of activated carbon, 5 to 10 parts by weight of conductive material, 3 to 5 parts by weight of PTFE, and 0.1 to 5 parts by weight of hydrophilic binder. Electrode manufacturing method.
제5항에 있어서, 상기 페이스트 조성물 형성단계는, 분산매가 더 혼합됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.The method of claim 5, wherein the forming of the paste composition comprises further dispersing a dispersion medium. 7. The method of manufacturing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor. 제9항에 있어서, 상기 분산매는 이소프로필 알콜임을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.The method according to claim 9, wherein the dispersion medium is isopropyl alcohol. 10. The method of manufacturing a carbon-polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode for an electric double layer capacitor. 제5항에 있어서, 상기 시트 형성단계는 롤 프레스를 이용하여 전극 두께를 감소시키면서 시트를 형성시키되, 상기 시트의 두께는 80~250㎛ 임을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극 제조방법.[Claim 6] The carbon-polytetrafluoroethylene for an electric double layer capacitor according to claim 5, wherein the sheet forming step forms a sheet while reducing the electrode thickness using a roll press, wherein the sheet has a thickness of 80 to 250 µm. -Hydrophilic binder sheet electrode manufacturing method. 금속 호일 상면에 도전성 접착재를 이용하여 전극용 시트를 접착시킨 전기이중층 커패시터용 시트 전극에 있어서,
상기 시트는, 친수성 바인더를 용매에 용해시켜 형성시킨 친수성 바인더 용액과, 활성탄과, 도전재와, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 혼합하여 반죽한 페이스트 조성물을 압연하여 형성됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극.
In the sheet electrode for electric double layer capacitors in which the electrode sheet is bonded to the upper surface of the metal foil by using a conductive adhesive material,
The sheet is formed by rolling a paste composition obtained by mixing a hydrophilic binder solution formed by dissolving a hydrophilic binder in a solvent, activated carbon, a conductive material, and PTFE (PolyTetraFluoroEthylene). Polytetrafluoroethylene-hydrophilic binder sheet electrode.
금속 호일 상면에 도전성 접착재를 이용하여 전극용 시트를 접착시킨 전기이중층 커패시터용 시트 전극에 있어서,
상기 시트는, 친수성 바인더를 용매에 용해시켜 형성시킨 친수성 바인더 용액과, 활성탄과, 도전재와, PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 혼합하여 반죽한 페이스트 조성물을 압연하여 형성되고,
상기 페이스트 조성물은, 활성탄 80~92 중량부에, 도전재 5~10 중량부, PTFE 3~5 중량부, 친수성 바인더 0.1~5 중량부로 혼합됨을 특징으로 하는 전기이중층 커패시터용 탄소-폴리테트라플루오로에틸렌-친수성 바인더 시트 전극.
In the sheet electrode for electric double layer capacitors in which the electrode sheet is bonded to the upper surface of the metal foil by using a conductive adhesive material,
The sheet is formed by rolling a paste composition kneaded by mixing a hydrophilic binder solution formed by dissolving a hydrophilic binder in a solvent, activated carbon, a conductive material, and PTFE (PolyTetraFluoroEthylene),
The paste composition is 80 to 92 parts by weight of activated carbon, 5 to 10 parts by weight of a conductive material, 3 to 5 parts by weight of PTFE, 0.1 to 5 parts by weight of a hydrophilic binder, carbon-polytetrafluoro for an electric double layer capacitor, characterized in that Ethylene-hydrophilic binder sheet electrode.
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