KR20130093852A

KR20130093852A - 전기 화학 캐패시터

Info

Publication number: KR20130093852A
Application number: KR1020120009010A
Authority: KR
Inventors: 레미조프 세르게이; 이상균; 김배균; 정현철; 김승민
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-08-23

Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 비수 전해액을 포함하며, 상기 비수전해액은 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물, 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염, 및 용매를 포함하는 것인 전기 화학 캐패시터에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 유기 실리콘 화합물을 전해액에 포함함으로써 수분 함유로 인한 다양한 부작용 및 문제들을 해결할 수 있어 전기 화학 캐패시터의 용량을 높일 수 있고, 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

Description

전기 화학 캐패시터{Electrochemical capacitor}

본 발명은 전기 화학 캐패시터에 관한 것으로, 상세하게는 물을 효과적으로 제거할 수 있는 전해액 첨가제를 포함하는 전기 화학 캐패시터에 관한 것이다.

전기화학 에너지 소자는 특별히 전기 이중층 캐패시터, 및 하이브리드 비대칭 캐패시터를 포함한다. 통상 이러한 소자들은 유기(비수계) 전해액을 사용한다.

수계 전해액과 비교했을 때 비수계 전해액의 장점은 더 넓은 전압 창과 더 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있다는 것이다.

수분은 전기 화학 소자의 적절한 기능을 하는 데 있어 많은 해로운 영향을 유발시키기 때문에 조립 및 기능을 하는 동안 모든 방법을 동원하여 이를 제거할 필요가 있다.

전기 화학 소자에서 수분으로 인한 손상은 다음과 같다:

첫째, 전해액에 처음부터 포함된 수분의 영향이다. 비록 상기 언급된 유기 전해액이 전기 화학 소자를 사용하기 전에 완전히 제거된다 하더라도, 수분의 완전 제거는 여전히 불가능하며, 전해액에 존재하는 수분의 영향은 피할 수 없다.

둘째, 수분은 다공성 활물질로 상기 소자 내에 도입될 수 있다. 예를 들어, 활성탄은 그 기공 내에 수분을 쉽게 가둘 수 있다. 또한, 상기 활성탄의 탄소 표면에 결합된 친수성 관능기(카복실기, 히드록시기, 카보닐기 등) 또한 수분으로 인한 문제를 발생시키는 데 영향을 준다. 따라서, 다공성 전극으로부터 수분을 완전히 제거하는 것은 거의 어렵고, 조립 과정을 거치기 전에 일반적으로 행해지는 탈수 과정에서도 측정할 수 있는 바와 마찬가지다. 수분은 2nm 이하의 마이크로포어에 갇히게 되므로, 특히 제거하기가 어렵다. 또한, 수분은 150℃에서 건조시킨 후의 활성탄 표면의 관능성 그룹에 의해 흡착될 수도 있다.

수분은 또한, 전기 화학 소자가 작용하는 동안에서 원치않는 많은 반응들에 참여한다. 따라서, Ishimoto et al. 에서 제시한 바와 같이, EDLC의 음극에서, 다음 반응식 1과 같이 1.9V 이하에서 Li/Li⁺ 수분은 전기화학적으로 환원되어 H₂ 와 OH^-를 생성시킨다.

(반응식 1)

H₂O + e →1/2H₂↑ + OH^-

또한, OH^- 그룹은 다른 부반응에 의해 활성화되는데, 예를 들어, 다음 반응식 2에서와 같이 전해액 용매(프로필렌 카보네이트계)의 가수분해로 CO₂ 가스를 발생시키고, 이는 환원되어 CO 가스를 발생시킨다.

(반응식 2)

H₂O + PC → PG + CO₂↑

CO₂ + 2e → CO₃ ² ^- + CO↑

(PC = 프로필렌 카보네이트, PG = 프로필렌글라이콜)

또한, OH^- 그룹은 다음 반응식 3에서와 같이 호프만 제거 반응(Hofmann elimination)을 통하여 전해액 내의 양이온(TEMA+)과 반응하여 프로필렌 가스를 생성한다.

(반응식 3)

OH^- + TEMA⁺ → CH₃(C₂H₅)₂N + H₂C=CH₂ ↑+ H₂O

(TEMA⁺ = 트리에틸메틸암모늄 양이온)

Ishimoto et al. 은 또한 셀 전압이 3V 이상인 경우, 결합된 수분의 탈착과 함께 양극에서 관능성 그룹의 가스화가 발생되는 것으로 가정하였다. 이러한 과정은 카본 전극의 붕괴와 크랙으로 인해 수반된 것이다.

또한, 카본 표면에 존재하는 산소-함유 관능성 그룹들은 수분을 잡고 있는 것과 비슷한 역할을 하여, 셀의 노화(aging)에 기여하는 것으로 알려져 있다.

따라서 EDLC 전해액의 수분 손상은 전해액 분해 및 가스 생성 및 발생과 같은 부작용을 유발할 수 있다. 이러한 부작용들은 좁은 일 전압창(work voltage window), 전극 고유의 기계적 결합, 전해액 누출과 같은 원인들로 인해 기인한 것으로, 이들은 모두 소자의 생명을 단축시키는 원인이 된다. 또한, 활성탄 전극의 마이크로포어 내에 수분의 재생산물인 H₂ 가스의 존재는 수분 손상으로 인한 EDLC의 용량이 저하되는 주요 원인으로 제안되고 있다.

리튬 이온 배터리에 있어서도, 전해액에서, 전극 활물질에서 배터리를 제조하는 동안 수분을 최대한 낮은 수준으로 유지할 수 있도록 요구되고 있다. 리튬-이온 배터리에서 수분 불순물의 존재는 패터리 성능에 수많은 부작용을 가진다. 수분은 일반적인 전해액, 특별히 LiPF₆와 반응하여 다음 반응식 4와 같이 전해액의 농도를 감소시키고 염을 분해시킨다.

(반응식 4)

LiPF₆ → LiF↓+ PF₅

PF₅ + H₂O → PF₃O + 2HF

수분의 존재하에서 활성화된 산성 종(Acidic species)들은 전극 활성 물질 또는 음극의 SEI와 반응한다. 수분은 음극을 환원시킬 수 있어, 셀 내에서 압력이 증가되고, 활성 물질이 소비된다. 더 높은 함량의 수분 불순물을 포함하는 배터리의 경우 성능이 떨어지고, 용량이 저하되는 문제를 가진다.

따라서, 전기 화학 소자에서 수분의 존재로 인해 발생되는 여러 가지 부작용을 제거하거나 최소화시킬 수 있는 효과적인 방법이 필요한 실정이다.

WO2009/015253

J. Electrochem. Soc., 156 A563 (2009)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의의 목적은 수분을 포함함에 있어 여러 가지 부작용을 제거하거나 최소화시킬 수 있는 전기 화학 캐패시터를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 전기 화학 캐패시터는 양극, 음극, 및 비수 전해액을 포함하며, 상기 비수전해액은 다음 화학식 1로 표시되는 유기실리콘 화합물, 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염, 및 용매를 포함하는 데 특징을 가진다:

화학식 1

상기 식에서, Y는 유기 관능기이고, R은 탄소수 1~4의 알킬기이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1에서 Y인 유기 관능기는 탄소수 1~4의 알킬기 및 비닐기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 유기실리콘 화합물은 전체 전해액 중 0.01~5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염은 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborate, BF₄ ^-), 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate, PF₆ ^-), 및 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, TFSI))로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온을 포함할 수 있다.

상기 비리튬계 염은 (C₂H₅)₄N⁺ (TEA), (C₂H₅)₃CH₃N⁺ (TEMA), 스파이로바이피롤리디늄(spirobipyrrolidinium, SBP), (C₂H₅)₂CH₃(CH₃0CH₂CH₂)N⁺(DEME), 및 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰(1-ethyl-3-methylimidazolium, EMI)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온을 포함하는 것일 수 있다.

상기 용매는 아세토니트릴 (acetonitrile) 또는 프로필렌 카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상의 비프로톤성 용매가 바람직하다.

상기 전극 활물질은 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본 에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF), 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 전극 활물질은 비표면적 500~3000 ㎡/g의 활성탄이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 전기 화학 캐패시터는 전기 이중층 캐패시터가 바람직하다.

본 발명에 따르면, 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 유기 실리콘 화합물을 전해액에 포함함으로써 수분 함유로 인한 다양한 부작용 및 문제들을 해결할 수 있어 전기 화학 캐패시터의 용량을 높일 수 있고, 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 전기이중층 캐패시터 셀의 용량 측정 결과이다.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 발명은 양극, 음극, 및 비수 전해액을 포함하는 전기 화학 캐패시터이고, 상기 전해액 중에 수분을 제거할 수 있는 첨가제로서 실란 커플링제로 명명되는 유기 실리콘 화합물을 포함하는 데 특징을 가진다.

특별히 본 발명에 따른 비수 전해액은 다음 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물, 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염, 및 용매를 포함한다.

화학식 1

상기 화학식 1에서와 같이 실란 커플링제는 2종의 관능성 그룹을 포함하고 있다. 제1관능성 그룹은 무기 물질과 반응성을 가지며, 제2관능성 그룹은 유기 물질과 반응성을 가지거나, 또는 친화력(affinity)을 가진다.

상기 제1관능성 그룹은 상기 화학식 1에서, -OR에 해당되는 것으로서, 여기서 R은 탄소수 1~4의 알킬기이며, -OR의 구체 예를 들면, 메톡시, 에톡시와 같은 알콕시를 들 수 있으며, 이들 그룹들은 무기 물질에 대해 반응성을 가진다.

또한, 상기 제2관능성 그룹은 상기 화학식 1에서, Y에 해당되는 유기 관능기로서, 예를 들어, 탄소수 1~4의 알킬기 및 비닐기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이들 제2관능성 그룹은 유기친화성 또는 유기 반응성 그룹으로 칭할 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물은 전체 전해액 중 0.01~5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물의 특징 중의 하나는 두 개의 서로 다른 물질, 예를 들어 무기 물질과 유기 물질을 결합(커플링)하기 위한 기술에 다양하게 사용될 수 있다. 통상적으로 전기 화학 캐패시터에 포함될 수 있는 수분은 무기 물질로 분류될 수 있는 반면, 전해액은 유기 물질이다. 따라서, 상기 유기 실리콘 화합물의 첨가로 수분과 전해액의 유기 물질 모두와 반응할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물의 다른 중요한 특징은 다음 반응식 5에서와 같이, 수분을 첨가하거나, 또는 수분이 존재하는 조건에서 가수 분해되어 실라놀(silanol)을 생성한다는 것이다. 따라서, 가수 분해 반응이 일어나는 동안 수분이 소비되는 것이다.

(반응식 5)

상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물은 3개의 알콕시 그룹이 포함되어 있고, 수분이 존재하는 경우 모두 가수분해 반응이 일어날 수 있다. 이 경우, 상기 반응식 5에서와 같이 알콕시실란과 물의 반응 생성물로서 실라놀과 알코올이 생성된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물을 포함함으로써 수분을 효과적으로 제거할 수 있는 역할을 수행하게 된다.

본 발명에서는 전해액 용액 중에 상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물을 용해시키면 전해액에 존재하는 수분을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 전해액에 포함된 수분뿐만 아니라, 전극 활물질, 예를 들어, 활성탄에 포함된 관능성 그룹들에 흡착된 수분과도 반응하여 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물은 전체 전해액 중 0.01~5중량%로 포함되는 것이 수분을 효과적으로 제거하는 데 있어 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 전해액은 염 성분으로서 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborate, BF₄ ^-), 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate, PF₆ ^-), 및 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, TFSI))로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온을 포함하는 전해질 염이 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 상기 비리튬계 염은 (C₂H₅)₄N⁺ (TEA), (C₂H₅)₃CH₃N⁺ (TEMA), 스파이로바이피롤리디늄(spirobipyrrolidinium, SBP), (C₂H₅)₂CH₃(CH₃0CH₂CH₂)N⁺(DEME), 및 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰(1-ethyl-3-methylimidazolium, EMI)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온을 포함하는 전해질 염이 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전해액에는 비프로톤성 용매를 포함하는 것이 바람직한데, 예를 들어, 아세토니트릴(acetonitrile) 또는 프로필렌 카보네이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 전기 화학 캐패시터는 양극과 음극이 분리막으로 절연되어 형성된 전극을 포함한다. 즉, 양극 집전체 상에 양극 활물질 조성물을 도포시킨 양극, 및 음극 집전체 상에 음극 활물질 조성물을 도포시킨 음극을 분리막으로 절연시키고, 여기에 전해액을 함침시켜 실링하여 최종 전기 화학 캐패시터를 제조할 수 있다.

상기 양극과 음극에 사용되는 전극 활물질은 서로 같거나 다를 수 있으며, 입자 크기 5~30㎛의 탄소재료가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 탄소 재료의 구체적인 예를 들면, 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본 에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF), 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 활물질 중에서 BET법으로 측정된 비표면적 500~3,000㎡/g의 활성탄이 가장 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 양극과 음극의 전극 활물질 조성물은 통상적으로 포함되는 도전재, 바인더 수지, 및 용매를 포함할 수 있음은 물론이다.

상기 도전재는 슈퍼-p(super-p), 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 그라파이트와 같은 도전성 분말을 사용할 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 바인더 수지의 예를 들면, 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF) 등의 불소계 수지; 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에딜렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 열가소성수지; 카복시메틸셀룰로우즈(CMC) 등의 셀룰로오즈계 수지; 스타이렌-부타디엔 고무(SBR) 등의 고무계 수지 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않으며, 통상의 전기 화학 캐패시터에 사용되는 모든 바인더 수지를 사용해도 무방하다.

본 발명에 따른 양극 집전체로서는 종래 전기이중층 캐패시터나 리튬 이온 전지로 사용되고 있는 재질의 물건을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄, 스텐레스, 티타늄, 탄탈, 및 니오브로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이며, 이중에서 알루미늄이 바람직하다.

상기 양극 집전체의 두께로는 그 두께는 10~300㎛ 정도의 것이 바람직하다. 상기 집전체로서는 상기와 같은 금속의 박(箔)뿐만 아니라, 에칭된 금속박(箔), 혹은 익스팬디드 메탈, 펀칭 메탈, 그물, 발포체 등과 같이 앞뒷면을 관통하는 구멍을 갖춘 것도 무방하다.

또한, 본 발명에 따른 음극 집전체는 종래 전기이중층 캐패시터나 리튬 이온 전지에 사용되고 있는 모든 재질을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 스텐레스, 구리, 니켈, 및 이들의 합금 등을 이용할 수 있고, 이중에서 구리가 바람직하다. 또한, 그 두께는 10~300㎛ 정도의 것이 바람직하다. 상기 집전체로서는 상기와 같은 금속의 박(箔)뿐만 아니라, 에칭된 금속박(箔), 혹은 익스팬디드 메탈, 펀칭 메탈, 그물, 발포체 등과 같이 앞뒷면을 관통하는 구멍을 갖춘 것도 무방하다.

본 발명에 따른 분리막은 종래 전기이중층 캐패시터나 리튬 이온 전지에 사용되는 모든 재질의 재료를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리 아크릴로니트릴(PAN), 폴리아크릴아미드(PAAm), 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 폴리설폰, 폴리에테르술폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 셀룰로오스계 고분자, 및 폴리아크릴계 고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자로부터 제조된 미세 다공성 필름을 들 수 있다. 또한, 상기 다공성 필름을 중합시킨 다층 필름도 이용할 수 있으며, 이 중에서 셀룰로오스계 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 분리막의 두께는 약 15~35㎛가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 전기 화학 캐패시터의 케이스(외장재)로는, 전기이중층 캐패시터에 통상적으로 사용되는 알루미늄을 포함하는 라미네이트 필름을 사용하는 것이 바람직하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 전기 화학 캐패시터는 전기 이중층 캐패시터에 특히 바람직하게 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

비교예 1

통상적인 2종의 활성탄을 활물질로, PTFE(Japan Gore-Tex Inc, Japan)를 바인더 수지로 포함하는 전극(양극과 음극)을 제조하여 82.8㎠ 면적의 사각형으로 절단하였다. 전극의 두께는 200㎛이었다.

상기 양극과 음극을 분리막(NKK)으로 절연하여 스택시킨 다음, 고분자 파우치에 수납하였다.

전해액 용액(1M 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트(TEABF₄) 염을 프로필렌 카보네이트에 용해시킨 것임)을 1000ppm 물로 손상(contaminate)시켰다. 상기 전해액 용액을 상기 탄소 전극과 분리막에 주입시킨 다음, 상기 파우치를 진공하에서 실링시켜, 전기이중층 캐패시터 셀을 제조하였다.

실시예 1

1000ppm 물로 손상(contaminate)시킨 전해액 용액(1M TEABF₄/PC) 20 g 에 0.2g의 비닐트리메톡시실란(Vyniltrimethoxysilane, Aldrich)을 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 과정으로 전기이중층 캐패시터 셀을 제조하였다.

실험예 1

상기 비교예 1과 실시예 1에 따라 제조된 전기이중층 캐패시터 셀을 에이징 처리를 하였다. 초기 셀의 용량 측정을 위하여 0~2.7V까지 0.2A에서 3회 충전하고, 2.75V의 정전압에서 100시간 동안 변동 테스트(floating test)를 수행하였다. 용량은 매 10시간 후의 사이클을 측정하였으며, 그 결과를 다음 도 1에 나타내었다.

다음 도 1의 결과에서와 같이, 비닐트리메톡시실란을 전해액에 첨가한 실시예 1의 경우 용량 손실이 아무것도 첨가하지 않은 비교예 1에 비해 적은 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 본 발명과 같이 전해액 첨가제로서 유기 실리콘 화합물을 첨가하여 수분으로 인한 셀의 용량 저하를 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

양극, 음극, 및 비수 전해액을 포함하며,
상기 비수전해액은 다음 화학식 1로 표시되는 유기 실리콘 화합물, 리튬을 포함하지 않는 비리튬계 염, 및 용매를 포함하는 것인 전기 화학 캐패시터:
화학식 1

상기 식에서, Y는 유기 관능기이고, R은 탄소수 1~4의 알킬기이다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 Y인 유기 관능기는 탄소수 1~4의 알킬기 및 비닐기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 유기실리콘 화합물은 전체 전해액 중 0.01~5중량%로 포함되는 것인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 비리튬계 염은 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborate, BF₄ ^-), 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate, PF₆ ^-), 및 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, TFSI))로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온을 포함하는 것인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 비리튬계 염은 (C₂H₅)₄N⁺(TEA), (C₂H₅)₃CH₃N⁺ (TEMA), 스파이로바이피롤리디늄(spirobipyrrolidinium, SBP), (C₂H₅)₂CH₃(CH₃0CH₂CH₂)N⁺(DEME), 및 1-에틸-3-메틸이미다졸리윰(1-ethyl-3-methylimidazolium, EMI)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온을 포함하는 것인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 용매는 아세토니트릴(acetonitrile) 또는 프로필렌 카보네이트(PC) 중에서 선택되는 1종 이상의 비프로톤성 용매인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 전극 활물질은 활성탄, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트, 카본 에어로겔, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 탄소나노섬유(CNF), 활성화 탄소나노섬유(ACNF), 기상성장 탄소섬유(VGCF), 및 그래핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소 재료인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 전극 활물질은 비표면적 500~3,000㎡/g의 활성탄인 전기 화학 캐패시터.
제1항에 있어서,
상기 전기 화학 캐패시터는 전기 이중층 캐패시터인 전기 화학 캐패시터.