KR20160150324A - Lithium ion capacitor and manufacturing method of thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a lithium ion capacitor and a method of manufacturing the same. The lithium ion capacitor according to the present invention includes a metal can; a lithium metal attached to the inner circumferential surface of the metal can; an electrode unit accommodated in the metal can and including an anode in the form of a roll, a cathode, and a separator positioned between the anode and the cathode; a lead wire connected to the electrode unit; and an electrolyte injected to impregnate the lithium metal and the electrode unit. The anode is manufactured using a cathode material including activated carbon. The anode is manufactured using a cathode material including a carbon material. According to the present invention, lithium metal is attached to the inner circumferential surface of the metal can. The lithium ion can be quickly and uniformly doped into the cathode through charge and discharge. Thus, reliability and mass productivity can be secured at the same time. The anode and the cathode are fabricated using a porous current collector. So, the lithium ion can smoothly penetrate through the current collector and also the lithium ion can be uniformly pre-doped for a short period of time with optimal temperature, voltage and current.

Description

리튬 이온 커패시터 및 그 제조방법{LITHIUM ION CAPACITOR AND MANUFACTURING METHOD OF THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a lithium ion capacitor,

본 발명은 리튬 이온 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속캔의 내주면에 리튬 메탈을 부착하고 충방전을 통해 음극에 리튬 이온이 빠르고 균일하게 도핑될 수 있도록 구성함으로써, 신뢰성과 양산성을 동시에 확보할 수 있고, 단위 체적당 높은 에너지 밀도를 가질 수 있는 리튬 이온 커패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a lithium ion capacitor and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a lithium ion capacitor and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a lithium ion capacitor, And a lithium ion capacitor capable of having a high energy density per unit volume and a method for manufacturing the lithium ion capacitor.

일반적으로, 전기화학적 에너지 저장장치는 모든 휴대용 정보통신기기, 전자기기에 필수적으로 사용되는 완제품 기기의 핵심부품이다. 또한, 전기화학적 에너지 저장장치는 미래형 전기자동차 및 휴대용 전자장치 등에 적용될 수 있는 신재생 에너지 분야의 고품질 에너지원으로 주목받고 있다.In general, an electrochemical energy storage device is a key component of an end-of-use device that is essential for all portable information communication and electronic devices. In addition, electrochemical energy storage devices are attracting attention as high-quality energy sources in the renewable energy field that can be applied to future electric vehicles and portable electronic devices.

이러한 전기화학적 에너지 저장장치 중 전기화학 커패시터는 전기이중층 원리를 이용하는 전기이중층 커패시터(Electrical double layer capacitor)와 전기화학적 산환-환원 반응을 이용하는 하이브리드 슈퍼 커패시터(Hybrid supercapacitor)로 구분될 수 있다.Among such electrochemical energy storage devices, electrochemical capacitors can be classified into an electric double layer capacitor using an electric double layer principle and a hybrid supercapacitor using an electrochemical oxidation-reduction reaction.

여기서, 전기이중층 커패시터는 고출력 에너지 특성을 필요로 하는 분야에서 많이 사용되고 있으나, 상기 전기이중층 커패시터는 작은 용량의 문제점이 있으므로, 하이브리드 슈퍼 커패시터가 전기이중층 커패시터의 용량 특성을 개선할 새로운 대안으로 많이 연구되고 있다.Here, although electric double layer capacitors are widely used in fields requiring high output energy characteristics, the electric double layer capacitors have a problem of small capacitance, and therefore, hybrid super capacitors have been extensively studied as new alternatives for improving capacitance characteristics of electric double layer capacitors have.

특히, 하이브리드 슈퍼 커패시터 중 리튬 이온 커패시터(Lithium Ion Capacitor; LIC)는 음극에 리튬 이온을 도핑함으로써, 전기이중층 커패시터에 비해 3 내지 4배 정도의 축적용량을 가질 수 있고, 이로 인해 큰 에너지 밀도를 가질 수 있다.In particular, a lithium ion capacitor (LIC) among hybrid supercapacitors can have a storage capacity of about three to four times that of an electric double layer capacitor by doping lithium ions to the negative electrode, .

이러한 리튬 이온 커패시터는 고출력 밀도(W/Kg)와 고에너지 밀도(Wh/Kg)를 요구하는 분야가 많아짐에 따라, 용량특성(mAh/g), 충방전 속도특성, 전기화학적 안정성을 만족시키기 위한 연구가 활발히 진행 중인데, 전력밀도가 높고 크기가 작고 가벼우며 안전하고 사이클 수명이 길어 반영구적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 특성으로 인해 신재생에너지원의 동특성 보상 및 배터리의 동작시간이나 수명연장을 목적으로 널리 사용되고 있다.As these lithium ion capacitors are required to have a high output density (W / Kg) and a high energy density (Wh / Kg), they are required to satisfy the capacity characteristics (mAh / g), charge / discharge rate characteristics, and electrochemical stability Research is being actively carried out. It is aimed at compensating the dynamic characteristics of new and renewable energy sources and extending the operating time or life of battery due to its high power density, small size, light weight, safety and long cycle life. Is widely used.

또한, 현재는 주로 전자기기의 메모리 백업용 전원으로 사용되고 있으나, 대용량 제품이 개발됨에 따라, 향후 운송, 우주항공, 대체에너지 등의 차세대 에너지 저장장치로서 무한한 시장잠재력을 가지고 있다.Currently, it is mainly used as a power supply for memory backup of electronic devices. However, as large-capacity products are developed, it has an unlimited market potential as a next generation energy storage device such as transportation, aerospace and alternative energy.

한편, 일반적인 리튬 이온 커패시터는 활성탄소로 이루어진 양극(positive electrode)과 다양한 종류의 카본 재료(예컨대, 그라파이트(graphite), 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon)) 등으로 이루어진 음극(negative electrode)을 구비한 전극 구조체를 구비하고, 양극에서는 리튬 이온의 흡착/탈착(adsorption/desorption), 음극에서는 리튬 이온이 삽입/탈리(intercalation/deintercalation)되는 과정을 통해 충방전이 일어날 수 있다.A typical lithium ion capacitor is a negative electrode made of a positive electrode made of activated carbon and various kinds of carbon materials (for example, graphite, soft carbon and hard carbon) ). Charge and discharge can take place through a process of adsorption / desorption of lithium ions at the anode and intercalation / deintercalation of lithium ions at the cathode.

이러한 종래의 리튬 이온 커패시터는 음극에 리튬 이온을 프리 도핑하기 위하여는 전극 구조체의 상단층과 하단층에 각각 리튬 금속막을 구비한 후, 전해질 용액에 침지시킴으로써 이루어질 수 있었다.In order to pre-dope the lithium ion into the cathode, the conventional lithium ion capacitor can be formed by providing a lithium metal film on the upper layer and the lower layer of the electrode structure, respectively, and immersing the lithium metal film in the electrolyte solution.

그러나, 이러한 종래의 리튬 이온 커패시터에서 상기 리튬 금속막이 상기 전극 구조체의 상단층과 하단층에 각각 구비되므로, 음극 전체에 리튬 이온이 불균일하게 도핑될 뿐만 아니라 음극에 리튬 이온을 원활하게 공급하기 위하여는 양극 및 음극에 구비되는 집전체가 메쉬(mesh) 형태로 구비될 수밖에 없었으며, 이에 따라 리튬 이온 커패시터의 내부 저항이 높아지는 문제점이 있었다.However, in the conventional lithium ion capacitor, since the lithium metal film is provided in the upper layer and the lower layer of the electrode structure, not only lithium ions are uniformly doped in the entire cathode but also lithium ions are smoothly supplied to the cathode The current collector provided for the positive electrode and the negative electrode has to be provided in the form of a mesh, thereby increasing the internal resistance of the lithium ion capacitor.

또한, 종래의 리튬 이온 커패시터는 내부에 구비된 음극에 균일하게 도핑하기까지의 시간이 20일 이상 소요되어 양산에 적용하는데 어려움이 있었으며, 이로 인해 리튬 이온 커패시터의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
In addition, it takes more than 20 days to uniformly dope the negative electrode provided in the conventional lithium ion capacitor, which makes it difficult to apply it to mass production, thereby deteriorating the reliability of the lithium ion capacitor.

: 국내등록특허 제10-1179629호(2012년 08월 29일 등록): Domestic registered patent No. 10-1179629 (registered on August 29, 2012) : 국내등록특허 제10-1297094호(2013년 08월 09일 등록): Domestic registered patent No. 10-1297094 (registered on August 09, 2013) : 국내공개특허 제10-2012-0099942호(2012년 09월 12일 공개): Published Japanese Patent Application No. 10-2012-0099942 (published on September 12, 2012)

본 발명은 금속캔의 내주면에 리튬 메탈을 부착하고 충방전을 통해 음극에 리튬 이온이 빠르고 균일하게 도핑될 수 있도록 구성함으로써, 신뢰성과 양산성을 동시에 확보할 수 있고, 단위 체적당 높은 에너지 밀도를 가질 수 있는 리튬 이온 커패시터를 제공하는데 있다.According to the present invention, lithium metal is attached to the inner circumferential surface of a metal can, and lithium ions can be rapidly and uniformly doped into the negative electrode through charge and discharge. Thus, reliability and mass productivity can be secured at the same time. And a lithium ion capacitor.

또한, 본 발명은 다공성의 집전체를 이용하여 양극 및 음극을 제조함으로써, 집전체를 통해 리튬 이온이 원활하게 침투하여 이동할 수 있고, 최적의 온도, 전압 및 전류로 리튬 이온을 단시간에 균일하게 프리 도핑할 수 있는 리튬 이온 커패시터를 제공하는데 있다.The present invention also provides a method of manufacturing a positive electrode and a negative electrode using a porous current collector so that lithium ions can smoothly permeate and move through the current collector and uniformly free lithium ions in a short time with optimum temperature, And to provide a doped lithium ion capacitor.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The various problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터는 금속캔; 상기 금속캔의 내주면에 부착된 리튬 메탈; 상기 금속캔 내부에 수용되고 롤(Roll) 형태의 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 전극유닛; 상기 전극유닛과 연결된 리드선; 및 상기 리튬 메탈과 전극유닛이 함침되도록 주입된 전해액을 포함하되, 상기 양극은 활성탄을 포함하는 양극물질을 이용하여 제조되고, 상기 음극은 탄소류를 포함하는 음극물질을 이용하여 제조된다.A lithium ion capacitor according to the present invention includes: a metal can; A lithium metal attached to an inner peripheral surface of the metal can; An electrode unit accommodated in the metal can and including an anode in the form of a roll, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode; A lead wire connected to the electrode unit; And an electrolyte injected to impregnate the lithium metal with the electrode unit, wherein the anode is manufactured using a cathode material including activated carbon, and the anode is manufactured using a cathode material including a carbon material.

상기 양극은, 프리코팅된 다공성의 알루미늄 호일로 형성되고, 상기 알루미늄 호일에 구멍이 형성된 양극집전체; 및 상기 양극집전체 상에 형성되고, 활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 양극집전체 상에 도포 및 건조함으로써 제조되는 양극전극층을 포함하고, 상기 음극은, 프리코팅된 다공성 구리 호일로 형성되고, 상기 구리 호일에 구멍이 형성된 음극집전체; 상기 음극집전체 상에 형성되고, 탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 음극집전체 상에 도포 및 건조함으로써 제조되는 음극전극층을 포함할 수 있다.The anode includes a cathode current collector formed of a porous aluminum foil that is precoated, and a hole is formed in the aluminum foil; And a slurry is formed on the positive electrode collector by using a positive electrode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder and purified water, and then the slurry is coated on the positive electrode collector by using a comma coater And an anode electrode layer made by drying the cathode, wherein the cathode is formed of a pre-coated porous copper foil, and the cathode foil has a hole formed therein; A slurry is formed on the negative electrode current collector by using a negative electrode material formed by mixing carbon materials, a conductive material, a binder, and purified water, and then the slurry is applied onto the negative electrode collector by using a comma coater And a cathode electrode layer manufactured by drying.

상기 양극전극층은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g인 범위를 가지고, 상기 활성탄 분말의 입도는 1 내지 20㎛ 범위이고, 상기 음극전극층은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 탄소류는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위일 수 있다.The positive electrode layer is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of a conductive material, 2 to 10 parts by weight of a binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water. The activated carbon has a specific surface area of 1400 to 2300 m 2 / g, the particle size of the activated carbon powder ranges from 1 to 20 mu m, and the cathode electrode layer contains 80 to 90 parts by weight of carbon, 2 to 10 parts by weight of conductive material, 5 to 15 parts by weight of binder, and purified water of 800 to 1200 By weight, and the soft carbon powder may be in the range of 5 to 10 mu m in particle size.

상기 양극은 100 내지 200㎛의 두께로 형성되고, 상기 음극은 50 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있다.The anode may be formed to a thickness of 100 to 200 탆, and the cathode may be formed to a thickness of 50 to 100 탆.

상기 금속캔은 스테인리스(SUS)로 형성되고 상부가 개구된 원통 형상의 하우징; 및 상기 하우징의 상부를 밀폐하도록 상기 하우징의 개구된 상부에 삽입되어 장착되는 캡을 포함하고, 상기 캡(130)은 제1 리드선(400a)과 결합(용접)될 수 있는데, 상기 캡(130)과 제1 리드선(400a)의 단락(쇼트; short)을 방지하기 위해서 상기 캡(130)과 접촉하는 제1 리드선(400a)의 외주면 상에는 글래스 메탈(glass metal) 또는 부틸러버(butylrubber)를 이용하여 제조된 개스킷(gasket)이 구비될 수 있고, 상기 리드선은 제1 리드선 및 제2 리드선을 포함하되, 상기 제1 리드선은 일측이 상기 전극유닛의 양극과 전기적으로 접속되고, 타측은 상기 캡을 관통하여 외부로 노출되어 외부단자와 전기적으로 접속되고, 상기 제2 리드선은 일측이 상기 전극유닛의 음극과 전기적으로 접속되고, 상기 금속캔의 내주면에 융착되어 고정 부착될 수 있다.The metal can includes a cylindrical housing formed of stainless steel (SUS) and having an upper opening; And a cap inserted and mounted in an upper portion of the housing to close the upper portion of the housing. The cap 130 may be coupled (welded) to the first lead wire 400a, A glass metal or a butyl rubber is used on the outer circumferential surface of the first lead wire 400a contacting the cap 130 to prevent a short circuit between the first lead wire 400a and the first lead wire 400a The lead wire may include a first lead wire and a second lead wire. One end of the first lead wire may be electrically connected to the positive electrode of the electrode unit. The other end of the first lead wire may penetrate the cap. And the second lead wire is electrically connected to the negative electrode of the electrode unit at one side and can be fixedly attached to the inner circumferential surface of the metal can by welding.

상기 금속캔은 알루미늄이나 알루미늄 합금, 또는 상기 알루미늄이나 알루미늄 합금 이외의 금속재질로 형성될 수 있다.The metal can may be formed of aluminum, an aluminum alloy, or a metal material other than the aluminum or aluminum alloy.

상기 금속캔이 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 형성되는 경우에는, 상기 금속캔의 내부를 알루미늄 이외의 금속재질로 도금하여 사용할 수 있다.
When the metal can is formed of aluminum or an aluminum alloy, the inside of the metal can can be plated with a metal other than aluminum.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터의 제조방법은 활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질을 슬러리 형태로 제조한 후, 상기 슬러리를 알루미늄 호일 집전체 상에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조하여 양극을 제조하고, 탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질을 슬러리 형태로 제조한 후, 상기 슬러리를 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 구리 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조하여 음극을 제조하며, 상기 양극과 연결되도록 제1 리드선을 부착할 수 있고, 상기 음극과 연결되도록 제2 리드선을 부착하고, 제2 분리막, 양극, 제1 분리막 및 음극을 적층하고, 코일링(coiling)하여 롤(Roll) 형태의 전극유닛을 제작하며, 내주면 상에 리튬 메탈이 고정 부착되어 있는 금속재질로 형성된 금속캔을 준비하고, 상기 롤 형태의 전극유닛을 상기 금속캔의 하우징 내측에 장착하되, 상기 상기 양극과 연결된 제1 리드선과, 상기 음극과 연결된 제2 리드선은 개구된 하우징의 상부면 방향으로 위치하게 배열하고, 상기 음극과 연결된 제2 리드선은 하우징 내주면과 접하도록 융착하며, 상기 롤 형태로 권취된 전극유닛과 리튬 메탈이 함침되도록 상기 하우징 내측에 리튬염이 용해되어 있는 전해액을 주입하고, 상기 하우징의 개구된 상부를 글라스메탈 또는 부틸러버가 포함된 캡을 이용하여 밀봉하되, 상기 제1 리드선 및 제2 리드선의 타측이 상기 캡을 관통하여 외부로 노출되어 외부단자와 전기적으로 접속될 수 있도록 구성된다.The method for manufacturing a lithium ion capacitor according to the present invention is a method for manufacturing a lithium ion capacitor, which comprises preparing a cathode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder and purified water in the form of a slurry, To prepare a cathode. A cathode material formed by mixing carbon materials, a conductive material, a binder and purified water was prepared in the form of a slurry, and the slurry was applied to a porous copper foil housing precoated with a carbon- A first lead wire may be attached to be connected to the positive electrode, a second lead wire may be attached to be connected to the negative electrode, and a second separator may be formed on the second separator, A positive electrode, a first separator, and a negative electrode are laminated and coiled to produce a roll-shaped electrode unit. A lithium metal is fixedly attached on the inner peripheral surface A first lead wire connected to the positive electrode and a second lead wire connected to the negative electrode are provided in the housing of the opened metal housing, And a second lead wire connected to the negative electrode is fused so as to be in contact with the inner circumferential surface of the housing, and an electrolyte solution in which the lithium salt is dissolved in the inside of the housing to impregnate the lithium- And the other end of the first lead wire and the second lead wire is exposed to the outside through the cap and electrically connected to the external terminal through the cap, As shown in FIG.

상기 양극물질은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g이고, 상기 활성탄은 코크스계 탄화 활성탄이 이용되며, 상기 활성탄 분말의 입도는 1 내지 20㎛ 범위이고, 상기 음극물질은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 탄소류는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위이고, 상기 전해액은 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬염을 포함하는 용질이 용매에 분산되어 있을 수 있다.
The positive electrode material is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of conductive material, 2 to 10 parts by weight of binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water, and the specific surface area of activated carbon is 1400 to 2300 m 2 / g, coke-based activated carbon is used as the activated carbon, the activated carbon powder has a particle size in the range of 1 to 20 mu m, the cathode material includes 80 to 90 parts by weight of carbon, 2 to 10 parts by weight of conductive material, 15 parts by weight of water and 800-1200 parts by weight of purified water are mixed and stirred. The soft carbon is used as the carbon, the particle size of the soft carbon powder is in the range of 5 to 10 μm, and the electrolyte absorbs and emits lithium ions A solute including a lithium salt that can be dissolved in a solvent may be dispersed in a solvent.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터는 비표면적이 2,000m2/g인 활성탄, 도전재 및 바인더를 정제수 1000 중량부에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 알루미늄 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 160㎛의 두께를 갖는 양극을 제조하되, 상기 활성탄은 85 중량부, 도전재는 10 중량부 및 바인더는 5 중량부로 첨가하며, 상기 활성탄으로는 코크스계, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 스틸렌부타이엔고무 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하고, 평균 입자 지름이 7㎛로 이루어진 소프트 카본, 도전재 및 바인더를 정제수에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 구리 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 80㎛의 두께를 갖는 음극을 제조하되, 상기 소프트 카본은 85 중량부, 도전재는 6 중량부 및 바인더는 9 중량부의 중량 비율로 정제수 1000 중량부에 첨가하며, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 아크릴(acrylic)계 수지 바인더 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하며, 상기 양극에 제1 리드선을 부착하고, 음극에 제2 리드선을 부착한 후, 양극과 음극 사이에 분리막으로서 폴리프로필렌 필름을 배치한 후, 롤 형태로 권취하여 전극유닛을 제조하고, 상기 전극유닛을 120℃의 오븐기에서 20시간 건조하며, 원통형으로 형성된 스테인리스(SUS) 재질의 금속캔의 내주면에 리튬 메탈을 라이닝(lining)하여 부착한 후, 상기 전극유닛을 상기 금속캔의 내부에 삽입하고, 상기 금속캔 내부에 전해액을 주입하되, 상기 전해액으로는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethyle carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate)를 3:4:1의 중량비로 혼합한 용매 1.2몰의 농도에 6불화인산리튬(LiPF6)을 용해한 용액을 이용하며, 일측이 상기 음극과 연결된 제2 리드선을 금속캔의 하우징 내주면에 용접하고, 상기 양극과 연결된 제1 리드선은 글래스 메탈 또는 부틸러버가 포함된 금속캔의 캡에 용접하여 리튬 이온 커패시터를 제작하고, 상기 리튬 이온 커패시터를 65℃에서 2일간 방치하여 보관하는 것을 특징으로 한다.The lithium ion capacitor according to the present invention is prepared by mixing and stirring active carbon, a conductive material and a binder having a specific surface area of 2,000 m 2 / g into 1000 parts by weight of purified water to prepare a slurry, A positive electrode having a thickness of 160 mu m is prepared by applying and drying a comma coater on the entire aluminum foil collector, adding 85 parts by weight of the activated carbon, 10 parts by weight of the conductive material and 5 parts by weight of the binder , Carbon black as the conductive material, styrene butadiene rubber and carboxymethyl cellulose as the binder, soft carbon, conductive material and binder each having an average particle diameter of 7 mu m were mixed with purified water Followed by mixing and stirring to prepare a slurry. Thereafter, a comma coater was applied to the porous copper foil collector precoated with a carbon-based conductive material, The soft carbon was added to 1000 parts by weight of purified water in a weight ratio of 85 parts by weight, the conductive material was 6 parts by weight and the binder was 9 parts by weight. The conductive material was carbon black , An acrylic resin binder and carboxyl methyl cellulose are used as the binder. A first lead wire is attached to the positive electrode, a second lead wire is attached to the negative electrode, and a polypropylene The electrode unit was dried in an oven of 120 DEG C for 20 hours and lined with lithium metal on the inner circumferential surface of a cylindrical metal can made of stainless steel (SUS) the electrode unit is inserted into the metal can, and an electrolyte solution is injected into the metal can, and the electrolyte is ethylene carbonate (ethylene carbonate) (LiPF 6 ) was dissolved in a concentration of 1.2 moles of a solvent obtained by mixing propylene carbonate, carbon tetrachloride, bonate, diethyle carbonate, and propylene carbonate in a weight ratio of 3: 4: 1, A second lead wire connected to the negative electrode is welded to the inner circumferential surface of the housing of the metal can, and a first lead wire connected to the positive electrode is welded to a cap of a metal can including a glass metal or a butyl rubber to form a lithium ion capacitor, And the ionic capacitor is left to stand at 65 캜 for 2 days.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터는 금속캔의 내주면에 리튬 메탈을 부착하고 충방전을 통해 음극에 리튬 이온이 빠르고 균일하게 도핑될 수 있도록 구성함으로써, 신뢰성과 양산성을 동시에 확보할 수 있고, 단위 체적당 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다.The lithium ion capacitor according to the present invention is constructed such that lithium metal is attached to the inner circumferential surface of a metal can and lithium ions can be quickly and uniformly doped into the negative electrode through charge and discharge, thereby ensuring both reliability and mass productivity, It can have a suitable high energy density.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터는 다공성의 집전체를 이용하여 양극 및 음극을 제조함으로써, 집전체를 통해 리튬 이온이 원활하게 침투하여 이동할 수 있고, 최적의 온도, 전압 및 전류로 리튬 이온을 단시간에 균일하게 프리 도핑할 수 있다.In addition, the lithium ion capacitor according to the present invention can form a positive electrode and a negative electrode by using a porous current collector so that lithium ions can smoothly penetrate through the current collector and move, and lithium ions It is possible to uniformly pre-dope in a short time.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
It will be appreciated that embodiments of the technical idea of the present invention can provide various effects not specifically mentioned.

도 1a는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 양극을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 양극을 분리하여 보여주는 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 음극을 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 음극을 분리하여 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 각각 양극과 음극에 리드선이 융착되는 것을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 전극유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 전극유닛이 금속캔에 장착된 상태를 보여주기 위해 일부를 절개하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 전극유닛이 금속캔에 장착된 상태를 보여주는 도면이다.1A is a diagram illustrating an anode in a lithium ion capacitor according to the present invention.
FIG. 1B is a view illustrating an anode in a lithium ion capacitor according to the present invention.
2A is a view showing a cathode in a lithium ion capacitor according to the present invention.
FIG. 2B is a view illustrating a negative electrode in a lithium ion capacitor according to the present invention.
3A and 3B are views schematically showing lead wires fused to an anode and a cathode, respectively, in a lithium ion capacitor according to the present invention.
4A and 4B are views showing electrode units in a lithium ion capacitor according to the present invention.
5 is a partially cutaway view showing a state in which the electrode unit is mounted on the metal can in the lithium ion capacitor according to the present invention.
6 is a view showing a state where an electrode unit is mounted on a metal can in a lithium ion capacitor according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.Terms such as top, bottom, top, bottom, or top, bottom, etc. are used to distinguish relative positions in components. For example, in the case of naming the upper part of the drawing as upper part and the lower part as lower part in the drawings for convenience, the upper part may be named lower part and the lower part may be named upper part without departing from the scope of right of the present invention .

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of a lithium ion capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 양극을 나타낸 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 음극을 나타낸 도면이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 양극과 음극에 리드선이 융착되는 것을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 전극유닛을 보여주는 도면이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터에서 전극유닛이 금속캔에 장착되는 것을 보여주는 도면이다.
FIGS. 1A and 1B are views showing an anode in a lithium ion capacitor according to the present invention, FIGS. 2A and 2B are views showing a cathode in a lithium ion capacitor according to the present invention, FIGS. 3A and 3B are cross- FIGS. 4A and 4B are views showing an electrode unit in a lithium ion capacitor according to the present invention, and FIGS. 5 and 6 are views showing electrode units according to the present invention Fig. 6 is a view showing that the electrode unit is mounted on a metal can in a lithium ion capacitor. Fig.

도 1a 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터(10)는 금속캔(100), 상기 금속캔(100)의 내주면에 부착된 리튬 메탈(200), 상기 금속캔(100) 내부에 수용되고 롤(Roll) 형태의 양극(310), 음극(350) 및 상기 양극(310)과 음극(350) 사이에 위치하는 분리막(330a, 330b)을 포함하는 전극유닛(300), 상기 전극유닛(300)과 연결된 리드선(400a, 400b) 및 상기 리튬 메탈(200)과 전극유닛(300)이 함침되도록 주입된 전해액(미도시)을 포함한다.
1A through 6, a lithium ion capacitor 10 according to the present invention includes a metal can 100, a lithium metal 200 attached to an inner circumferential surface of the metal can 100, An electrode unit 300 including an anode 310 in the form of a roll and a cathode 350 and separation membranes 330a and 330b positioned between the anode 310 and the cathode 350, Lead wires 400a and 400b connected to the unit 300 and an electrolyte (not shown) injected to impregnate the lithium metal 200 and the electrode unit 300.

상기 금속캔(100)은 내측이 중공된 원통 형상으로 구성되고, 상기 금속캔(100)의 내주면 상에는 리튬 메탈(200)이 고정 부착되며, 내부에는 전극유닛(300)이 수용될 수 있다. 상기 금속캔(100)은 하우징(110) 및 캡(130)을 포함한다.The metal can 100 has a hollow cylindrical shape. A lithium metal 200 is fixedly mounted on the inner circumferential surface of the metal can 100, and the electrode unit 300 can be accommodated therein. The metal can 100 includes a housing 110 and a cap 130.

상기 하우징(110)은 스테인리스(SUS)나 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 형성되고, 바닥면 및 측면이 밀폐되어 내측에 주입되는 전해질이 리튬 메탈(200)과 전극 유닛을 함침시키도록 할 수 있다. 상기 하우징(110)은 상부가 개구된 원통 형상으로 구비되며, 내주면 상에는 리튬 메탈(200)이 고정 부착되고, 내주면 측면 상에는 하기에서 설명될 제2 리드선(400b)이 용접(150)되어 고정 부착될 수 있다. 상기 제2 리드선(400b)은 음극(350)과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 리드선(400b)은 금속캔(100)과 용접(150)되어 전기적으로 연결되어 있는데, 이와 같은 구성에 의해 제2 리드선(400b)을 통해 금속캔(100)에 전압이 인가되면, 상기 음극(350) 표면에 리튬 이온이 도핑될 수 있다.The housing 110 is made of a metal material such as stainless steel (SUS) or aluminum (Al), and the bottom and side surfaces of the housing 110 are sealed to allow the electrolyte to be impregnated therein to impregnate the lithium metal 200 and the electrode unit have. A lithium metal 200 is fixedly mounted on the inner circumferential surface of the housing 110 and a second lead wire 400b to be described later is welded 150 on the inner circumferential surface of the housing 110 to be fixedly attached thereto . The second lead wire 400b is electrically connected to the cathode 350 and the second lead wire 400b is welded to the metal can 100 to be electrically connected. When a voltage is applied to the metal can 100 through the lead line 400b, the surface of the cathode 350 may be doped with lithium ions.

상기 캡(130)은 상기 하우징(110)의 상부를 밀폐하고, 상기 리드선(400a, 400b)을 고정하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 캡(130)은 스테인리스(SUS)나 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질로 형성되고, 상기 하우징(110)의 개방된 상부에 삽입되어 장착될 수 있다. The cap 130 may be provided to seal the upper portion of the housing 110 and fix the lead wires 400a and 400b. The cap 130 may be formed of a metal such as stainless steel (SUS) or aluminum (Al), and may be inserted into an open upper portion of the housing 110.

본 발명에서 상기 캡(130)은 하기에서 설명될 제1 리드선(400a)과 결합(용접)될 수 있는데, 상기 캡(130)과 제1 리드선(400a)의 단락(쇼트; short)을 방지하기 위해서 상기 캡(130)과 접촉하는 제1 리드선(400a)의 외주면 상에는 글래스 메탈(glass metal) 또는 부틸러버(butylrubber)를 이용하여 제조된 개스킷(gasket)이 구비될 수 있다.
In the present invention, the cap 130 may be coupled (welded) to the first lead wire 400a, which will be described below, to prevent a short between the cap 130 and the first lead wire 400a. A gasket made of glass metal or butyl rubber may be provided on the outer circumferential surface of the first lead wire 400a contacting the cap 130. [

상기 리튬 메탈(200)은 상기 하우징(110)의 내주면 바닥 및 측면 상에 고정 부착되고, 상기 하우징(110)에 주입된 전해액에 함침되며, 전압 인가시 음극(350)을 리튬으로 도핑하는데 있어서 리튬 소스(source)로 작용할 수 있다. The lithium metal 200 is fixed on the bottom and side surfaces of the inner circumferential surface of the housing 110 and is impregnated with the electrolyte injected into the housing 110. When the cathode 350 is doped with lithium when a voltage is applied, It can act as a source.

또한, 일반적으로 물과 반응성이 큰 리튬 메탈(200)은 폭발성이 있으며, 공기중에서 산화될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 리튬 메탈(200)을 상기 하우징(110) 내주면에 부착하고 전해액을 주입한 후 캡(130)을 이용하여 상기 하우징(110)을 밀폐하므로, 폭발성 및 공기 중에서의 산화를 방지할 수 있다.
Generally, lithium metal 200, which is highly reactive with water, is explosive and can be oxidized in the air. In the present invention, the lithium metal 200 is attached to the inner circumferential surface of the housing 110, The cap 130 is used to seal the housing 110, thereby preventing explosion and oxidation in the air.

상기 전극유닛(300)은 상기 금속캔(100) 내부에 수용되고 롤(Roll) 형태로 구성되며, 양극(310), 음극(350) 및 상기 양극(310)과 음극(350) 사이에 위치하는 분리막(330a, 330b)이 적층된 구조로 형성될 수 있다.The electrode unit 300 is accommodated in the metal can 100 and is configured in the form of a roll and includes an anode 310, a cathode 350 and a cathode 350 disposed between the anode 310 and the cathode 350 And the separators 330a and 330b may be stacked.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 양극(310)은 활성탄을 포함하는 양극물질을 이용하여 제조될 수 있고, 100 내지 200㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 양극(310)은 양극집전체(312) 및 양극전극층(316)을 포함한다.1A and 1B, the anode 310 may be made of a positive electrode material including activated carbon, and may be formed to a thickness of 100 to 200 mu m, and the anode 310 may be formed of a positive electrode collector (312) and an anode electrode layer (316).

상기 양극집전체(312)는 알루미늄, 스테인리스, 동, 니켈, 탄탈 및 니오브 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 프리코팅된 다공성의 알루미늄 호일로 형성될 수 있고, 상기 알루미늄 호일의 표면에는 빈 공간인 구멍(314)을 포함하는 체(sieve) 형태를 가질 수 있다. 상기 양극집전체(312) 상에 형성된 구멍(314)은 동일한 간격으로 천공될 수 있는데, 상기한 구성으로 인하여 상기 양극집전체(312) 상에 형성되는 양극전극층(316)과의 접착강도 향상, 균일한 전압 인가 등의 측면에서 바람직할 수 있다.The cathode current collector 312 may be formed of any one selected from aluminum, stainless steel, copper, nickel, tantalum, and niobium, and preferably may be formed of a porous aluminum foil that is precoated. And may have a sieve shape including an aperture 314 that is an empty space. The holes 314 formed on the cathode current collector 312 can be drilled at equal intervals. Due to the above-described configuration, the adhesion strength with the anode electrode layer 316 formed on the cathode current collector 312, And may be preferable in terms of uniform voltage application.

상기 양극전극층(316)은 상기 양극집전체(312) 상에 형성되고, 활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 양극집전체(312) 상에 도포 및 건조함으로써 제조될 수 있다. 상기 양극전극층(316)은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.The anode electrode layer 316 is formed on the cathode current collector 312 and is manufactured by preparing a slurry from a cathode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder, and purified water, and then subjecting the slurry to a comma coater And then coating and drying the positive electrode collector 312 on the positive electrode collector 312. The anode electrode layer 316 may be prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of a conductive material, 2 to 10 parts by weight of a binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water.

상기 활성탄은 일반적인 전극 제조에 사용되는 흑연을 사용할 수 있는데, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g인 것이 바람직하다. 상기 활성탄은 코크스계 탄화 활성탄, 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄, 페놀 레진계 탄화 활성탄 등이 있는데, 바람직하게는 코크스계 탄화 활성탄이 이용될 수 있다. 본 발명에서 상기 활성탄 분말의 입도는 상기 양극전극층(316)의 성형 및 분산을 용이하게 하기 위하여 1 내지 20㎛ 범위의 것을 사용할 수 있다.The activated carbon may be graphite used for general electrode production. The specific surface area of the activated carbon is preferably 1400 to 2300 m 2 / g. Examples of the activated carbon include coke-based carbonized activated carbon, coconut shell-based activated carbon, phenol resin-based activated carbon, and the like. Coke based activated carbon is preferably used. In the present invention, the particle size of the activated carbon powder may be in the range of 1 to 20 μm in order to facilitate the formation and dispersion of the anode electrode layer 316.

상기 도전재는 화학 변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등이 가능하다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder such as copper, nickel, Fiber and the like.

상기 바인더는 에틸렌아크릴산계, 폴리아크릴산계, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스, 불화고무 중 적어도 하나 이상이 선택되어 혼합 사용되는 것이 바람직하다.
The binder is selected from at least one of ethylene acrylic acid type, polyacrylic acid type, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl chloride, polyethylene, styrene butadiene rubber, carboxyl methyl cellulose, It is preferable that they are mixed and used.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 음극(350)은 탄소류를 포함하는 음극물질을 이용하여 제조될 수 있고, 50 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 음극(350)은 음극집전체(352) 및 음극전극층(356)을 포함한다.2A and 2B, the cathode 350 may be formed using a cathode material containing carbon and may be formed to a thickness of 50 to 100 μm, and the anode 350 may be formed of a cathode collector And includes a whole body 352 and a cathode electrode layer 356.

상기 음극집전체(352)는 구리, 니켈 또는 스테인리스 중 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 프리코팅된 다공성 구리 호일로 이루어질 수 있다. 상기 음극집전체(352)는 박막의 형태를 가질 수 있으나, 본 발명에서 상기 음극집전체(352)는 이온의 이동을 효율적으로 수행하며 균일한 도핑 공정을 위해 다수개의 구멍(354)을 포함할 수 있다.The anode current collector 352 may be formed of any one of copper, nickel, and stainless steel, and may be formed of a precoated porous copper foil. The anode current collector 352 may have a thin film shape. However, in the present invention, the anode current collector 352 efficiently transfers ions and includes a plurality of holes 354 for a uniform doping process .

상기 음극전극층(356)은 상기 음극집전체(352) 상에 형성되고, 탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 음극집전체(352) 상에 도포 및 건조함으로써 제조될 수 있다. 상기 음극전극층(356)은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.The cathode electrode layer 356 is formed on the anode current collector 352 and is manufactured by preparing a slurry from a cathode material formed by mixing carbon materials, a conductive material, a binder, and purified water, and then subjecting the slurry to a comma coater, And then coating and drying the negative electrode collector 352 on the negative electrode collector 352. The cathode electrode layer 356 may be prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of carbon, 2 to 10 parts by weight of conductive material, 5 to 15 parts by weight of binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water.

상기 탄소류는 리튬금속합금, 리튬이 함유된 산화물 또는 리튬 이온이 흡장된 그라파이트, 하드 카본, 소프트 카본 등이 있는데, 바람직하게는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위의 것을 사용할 수 있다.The carbon species include graphite, hard carbon, soft carbon and the like, preferably lithium metal alloy, oxide containing lithium or lithium ions, preferably soft carbon, and the soft carbon powder has a particle size of 5 to 10 탆 Range can be used.

상기 도전재는 화학 변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등이 가능하다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder such as copper, nickel, Fiber and the like.

상기 바인더는 에틸렌아크릴산계, 폴리아크릴산계, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스, 불화고무 중 적어도 하나 이상이 선택되어 혼합 사용되는 것이 바람직하다.
The binder is selected from at least one of ethylene acrylic acid type, polyacrylic acid type, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl chloride, polyethylene, styrene butadiene rubber, carboxyl methyl cellulose, It is preferable that they are mixed and used.

상기 분리막(330a, 330b)은 상기 양극(310)과 음극(350) 사이에 위치하고, 상기 양극(310)과 음극(350)의 단락을 방지하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 분리막(330a, 330b)은 제1 분리막(330a) 및 제2 분리막(330b)을 포함하는데, 본 발명에서는 상기 제1 분리막(330a)을 사이에 두고 상기 양극(310)과 음극(350)이 대향되게 위치할 수 있다.The separators 330a and 330b may be disposed between the anode 310 and the cathode 350 to prevent the anode 310 and the cathode 350 from being short-circuited. The separators 330a and 330b include a first separator 330a and a second separator 330b. In the present invention, the anode 310 and the cathode 350 are disposed between the first separator 330a and the first separator 330a, Can be positioned opposite to each other.

상기 제1 분리막(330a) 및 제2 분리막(330b)은 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 또는 레이온 섬유 등 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 분리막(330a, 330b)이라면 특별히 제한되지 않는다.
The first and second separation membranes 330a and 330b may be formed of a polyethylene film, a polypropylene film, a polyester film, a polyacrylonitrile porous separator, a poly (vinylidene fluoride) hexafluoropropane copolymer porous separator, And is not particularly limited as long as it is a separator 330a or 330b generally used in the field of capacitors such as porous separator, kraft paper or rayon fiber.

상기 리드선(400a, 400b)은 일단은 전극유닛(300)과 연결되고, 타단은 캡(130) 또는 하우징(110)의 내주면과 연결되게 연장 형성된 것으로, 제1 리드선(400a) 및 제2 리드선(400b)을 포함한다.The lead wires 400a and 400b are connected at one end to the electrode unit 300 and at the other end to the cap 130 or the inner circumferential surface of the housing 110. The first lead wire 400a and the second lead wire 400b.

상기 제1 리드선(400a)은 일측이 상기 전극유닛(300)의 양극(310)과 전기적으로 접속되고, 타측은 상기 캡(130)을 관통하여 외부로 노출될 수 있다. 본 발명에서 상기 제1 리드선(400a)은 별도의 단자를 융착하여 양극(310) 및 부틸러버가 포함된 캡(130)과 연결되고 외부단자와 전기적으로 접속되게 구성될 수 있는데, 여기서 융착 공정의 방법으로는 초음파 용접, 레이저 용접 또는 스폿용접 등이 있을 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 이에 한정되는 것은 아니다.One end of the first lead wire 400a may be electrically connected to the anode 310 of the electrode unit 300 and the other end may be exposed to the outside through the cap 130. [ In the present invention, the first lead wire 400a may be connected to the cap 130 including the anode 310 and the butyl rubber by fusing a separate terminal, and may be electrically connected to the external terminal, Ultrasonic welding, laser welding, or spot welding may be used as the method, but the present invention is not limited thereto.

상기 제2 리드선(400b)은 일측이 상기 전극유닛(300)의 음극(350)과 전기적으로 접속되고, 타측이 용접(150)에 의해 상기 하우징(110)의 내측에 고정 부착될 수 있다.One end of the second lead wire 400b may be electrically connected to the cathode 350 of the electrode unit 300 and the other end of the second lead wire 400b may be fixed to the inside of the housing 110 by welding.

본 발명에서 상기 음극(350)에 연결된 제2 리드선(400b)은 금속캔(100)의 하우징(110) 내주면과 용접(150)에 의해 전기적으로 연결될 수 있는데, 상기 제2 리드선(400b)을 통해 외부단자로부터 상기 금속캔(100)으로 전압이 인가되면 상기 음극(350)을 구성하는 음극전극층(356) 표면으로 리튬이 도핑될 수 있다.The second lead 400b connected to the cathode 350 may be electrically connected to the inner circumferential surface of the housing 110 of the metal can 100 by the welding 150. The second lead 400b may be electrically connected to the cathode 350 through the second lead 400b, When a voltage is applied from the external terminal to the metal can 100, lithium may be doped into the surface of the cathode electrode layer 356 constituting the cathode 350.

즉, 상기 금속캔(100)에 부착된 리튬 메탈(200)로부터 생성된 리튬 이온이 전해액을 통하여 상기 음극전극층(356) 표면에 도달하여 상기 음극전극층(356) 표면을 도핑하게 되며, 또한 전해액에 포함된 리튬염으로부터 생성된 리튬 이온이 상기 음극전극층(356) 표면에 도달하여 상기 음극전극층(356) 표면을 도핑할 수 있다.That is, lithium ions generated from the lithium metal 200 attached to the metal can 100 reach the surface of the cathode electrode layer 356 through the electrolytic solution, thereby doping the surface of the cathode electrode layer 356, Lithium ions generated from the contained lithium salt may reach the surface of the cathode electrode layer 356 and may be doped to the surface of the cathode electrode layer 356.

따라서, 본 발명에서 상기 금속캔(100)의 내주면에 부착된 리튬 메탈(200)은 상기 음극전극층(356)을 리튬으로 도핑하는데 있어서 리튬의 소스(source)로 작용하며, 또한 하기에서 설명될 전해액에 함유된 리튬염도 상기 음극전극층(356)을 리튬으로 도핑하는데 있어서 리튬의 소스로 작용할 수 있다.
Therefore, in the present invention, the lithium metal 200 attached to the inner circumferential surface of the metal can 100 acts as a source of lithium in doping the cathode electrode layer 356 with lithium, The lithium salt contained in the cathode electrode layer 356 may also act as a source of lithium in doping the cathode electrode layer 356 with lithium.

상기 전해액은 상기 금속캔(100) 내부에 수용된 전극유닛(300)과 리튬 메탈(200)을 함침할 수 있도록 상기 금속캔(100)에 주입된 것으로, 상기 전해액에는 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬염을 포함하는 용질이 용매에 분산되어 있을 수 있다.The electrolyte solution is injected into the metal can 100 so as to impregnate the electrode unit 300 and the lithium metal 200 contained in the metal can 100. The electrolyte solution is capable of intercalating and deintercalating lithium ions A solute including a lithium salt may be dispersed in a solvent.

상기 리튬염을 포함하는 용질로는 커패시터에서 통상적으로 사용되는 리튬염으로서 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어 상기 리튬염을 포함하는 용질로는 과염소산리튬(Lithiumperchlorate, LiClO4), 6불화인산리튬(Lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 4불화붕산리튬(Lithiumtetrafluoroborate, LiBF4), 3플루오르메틸설폰산리튬(Lithium trifluoromethanesulfonate, LiCF3SO3, LiTFS), 비스트리플루오르메틸술포닐이미드리튬(Lithium bis(trifluoro methanesulfonyl)imide, LiN(CF3SO2)2, LiTFSI), 비스펜타플루오르에탄술포닐이미드리튬(Lithium bis(pentafluoroethanesulfony)imide, LiN(SO2C2F5)2, LiBETI) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있다.The solute including the lithium salt is not particularly limited as a lithium salt commonly used in a capacitor, and examples of the solute including the lithium salt include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate ( Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 , LiTFS), lithium bis (trifluoromethanesulfonylimide) methanesulfonyl) imide, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiTFSI), bis-penta fluoro ethane sulfonyl imide lithium (lithium bis (pentafluoroethanesulfony) imide, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiBETI) at least one of Or more can be selected and used.

상기 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 환상 카보네이트계 용매, 쇄상 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 니트릴계 용매, 아미드계 용매 등을 사용할 수 있다. 상기 환상 카보네이트계 용매로는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등을 사용할 수 있고, 상기 쇄상 카보네이트계 용매로는 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등을 사용할 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티롤락톤 등을 사용할 수 있고, 상기 에테르계 용매로는 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등을 사용할 수 있으며, 상기 니트릴계 용매로는 아세토니트릴 등을 사용할 수 있고, 상기 아미드계 용매로는 디메틸포름아미드 등을 사용할 수 있다.
The solvent is not particularly limited, but cyclic carbonate solvent, chain carbonate solvent, ester solvent, ether solvent, nitrile solvent, amide solvent and the like can be used. Examples of the cyclic carbonate solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. As the chain carbonate solvent, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate and the like can be used. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and? -Butyrolactone. The ether solvents include 1,2-dimethoxyethane, Ethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 2-methyltetrahydrofuran and the like can be used. As the nitrile solvent, acetonitrile and the like can be used. As the amide solvent, dimethylformamide Can be used.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터의 제조방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method for manufacturing a lithium ion capacitor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터(10)의 양극(310)을 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the anode 310 of the lithium ion capacitor 10 according to the present invention will be described in detail.

먼저, 활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질을 제조한다. 상기 양극물질은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.First, a cathode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder, and purified water is prepared. The positive electrode material may be prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of conductive material, 2 to 10 parts by weight of binder, and 800 to 1200 parts by weight of purified water.

상기 활성탄은 일반적인 전극 제조에 사용되는 흑연을 사용할 수 있는데, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g인 것이 바람직하다. 상기 활성탄은 코크스계 탄화 활성탄, 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄, 페놀 레진계 탄화 활성탄 등이 있는데, 바람직하게는 코크스계 탄화 활성탄이 이용될 수 있다. 본 발명에서 상기 활성탄 분말의 입도는 상기 양극전극층(316)의 성형 및 분산을 용이하게 하기 위하여 1 내지 20㎛ 범위의 것을 사용할 수 있다.The activated carbon may be graphite used for general electrode production. The specific surface area of the activated carbon is preferably 1400 to 2300 m 2 / g. Examples of the activated carbon include coke-based carbonized activated carbon, coconut shell-based activated carbon, phenol resin-based activated carbon, and the like. Coke based activated carbon is preferably used. In the present invention, the particle size of the activated carbon powder may be in the range of 1 to 20 μm in order to facilitate the formation and dispersion of the anode electrode layer 316.

상기 도전재는 화학 변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등이 가능하다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder such as copper, nickel, Fiber and the like.

상기 바인더는 에틸렌아크리산계, 폴리아크릴산계, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스, 불화고무 중 적어도 하나 이상이 선택되어 혼합 사용되는 것이 바람직하다.Wherein the binder is at least one of ethylene glycol, polyacrylic acid, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl chloride, polyethylene, styrene-butadiene rubber, carboxylmethylcellulose, It is preferable that they are mixed and used.

다음으로, 상기 활성탄을 포함하는 양극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 양극집전체(312) 상에 도포 및 건조함으로써, 100 내지 200㎛의 두께로 형성된 양극(310)을 형성할 수 있다.Next, a slurry is prepared from the positive electrode material containing the activated carbon, and then the slurry is coated on the positive electrode collector 312 using a comma coater and dried to form a slurry having a thickness of 100 to 200 mu m The anode 310 can be formed.

본 발명에서 상기 슬러리 형태로 제조된 양극물질은 상기 양극집전체(312) 상에 도포 및 건조되어 양극전극층(316)을 형성할 수 있다. In the present invention, the cathode material prepared in the form of slurry may be coated on the cathode current collector 312 and dried to form the cathode electrode layer 316.

상기 양극집전체(312)는 알루미늄, 스테인리스, 동, 니켈, 탄탈 및 니오브 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 프리코팅된 다공성의 알루미늄 호일로 형성될 수 있고, 상기 알루미늄 호일의 표면에는 빈 공간인 구멍(314)을 포함하는 체(sieve) 형태를 가질 수 있다. 상기 양극집전체(312) 상에 형성된 구멍(314)은 동일한 간격으로 천공될 수 있는데, 상기한 구성으로 인하여 상기 양극집전체(312) 상에 형성되는 양극전극층(316)과의 접착강도 향상, 균일한 전압 인가 등의 측면에서 바람직할 수 있다.
The cathode current collector 312 may be formed of any one selected from aluminum, stainless steel, copper, nickel, tantalum, and niobium, and preferably may be formed of a porous aluminum foil that is precoated. And may have a sieve shape including an aperture 314 that is an empty space. The holes 314 formed on the cathode current collector 312 can be drilled at equal intervals. Due to the above-described configuration, the adhesion strength with the anode electrode layer 316 formed on the cathode current collector 312, And may be preferable in terms of uniform voltage application.

이하에서 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터(10)의 음극(350)을 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the cathode 350 of the lithium ion capacitor 10 according to the present invention will be described in detail.

먼저, 탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질을 제조한다. 상기 음극물질은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.First, a negative electrode material formed by mixing carbon materials, a conductive material, a binder, and purified water is prepared. The negative electrode material may be prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of carbon, 2 to 10 parts by weight of conductive material, 5 to 15 parts by weight of binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water.

상기 탄소류는 리튬금속합금, 리튬이 함유된 산화물 또는 리튬 이온이 흡장된 그라파이트, 하드 카본, 소프트 카본 등이 있는데, 바람직하게는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위의 것을 사용할 수 있다.The carbon species include graphite, hard carbon, soft carbon and the like, preferably lithium metal alloy, oxide containing lithium or lithium ions, preferably soft carbon, and the soft carbon powder has a particle size of 5 to 10 탆 Range can be used.

상기 도전재는 화학 변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등이 가능하다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, metal powder such as copper, nickel, Fiber and the like.

상기 바인더는 에틸렌아크리산계, 폴리아크릴산계, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐염화물, 폴리에틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 카르복실메틸셀룰로오스, 불화고무 중 적어도 하나 이상이 선택되어 혼합 사용되는 것이 바람직하다.Wherein the binder is at least one of ethylene glycol, polyacrylic acid, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl chloride, polyethylene, styrene-butadiene rubber, carboxylmethylcellulose, It is preferable that they are mixed and used.

다음으로, 상기 탄소류를 포함하는 음극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 음극집전체(352) 상에 도포 및 건조함으로써, 50 내지 100㎛의 두께로 형성된 음극(350)을 형성할 수 있다.Next, a slurry is prepared from the negative electrode material containing the carbon species, and the slurry is coated on the negative electrode collector 352 using a comma coater and dried to form a slurry having a thickness of 50 to 100 mu m The formed cathode 350 can be formed.

상기 음극집전체(352)는 구리, 니켈 및 스테인리스 중 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 프리코팅된 다공성 구리 호일로 이루어질 수 있다. 상기 음극집전체(352)는 박막의 형태를 가질 수 있으나, 본 발명에서 상기 음극집전체(352)는 이온의 이동을 효율적으로 수행하며 균일한 도핑 공정을 위해 다수개의 구멍(354)을 포함할 수 있다.
The anode current collector 352 may be made of any one of copper, nickel, and stainless steel, and may preferably be formed of a precoated porous copper foil. The anode current collector 352 may have a thin film shape. However, in the present invention, the anode current collector 352 efficiently transfers ions and includes a plurality of holes 354 for a uniform doping process .

상술한 바와 같이 제조된 양극(310)과 음극(350)을 이용하여 리튬 이온 커패시터(10)를 제조할 수 있다. 이하에서, 상기 양극(310)과 음극(350)을 이용하여 리튬 이온 커패시터(10)를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.The lithium ion capacitor 10 can be manufactured using the anode 310 and the cathode 350 manufactured as described above. Hereinafter, a method of manufacturing the lithium ion capacitor 10 using the anode 310 and the cathode 350 will be described in detail.

먼저, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 양극(310)과 음극(350)에 리드선(400a, 400b)을 부착한다. 본 발명에서는 상기 양극(310)과 연결되도록 제1 리드선(400a)을 부착할 수 있고, 상기 음극(350)과 연결되도록 제2 리드선(400b)을 부착할 수 있다.3A and 3B, lead wires 400a and 400b are attached to the positive electrode 310 and the negative electrode 350, respectively. The first lead wire 400a may be attached to the anode 310 and the second lead wire 400b may be attached to the cathode 350. [

다음으로, 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 제2 분리막(330b), 양극(310), 제1 분리막(330a) 및 음극(350)을 적층하고, 코일링(coiling)하여 롤(Roll) 형태의 전극유닛(300)을 제작할 수 있다. 이때, 상기 전극유닛(300)이 롤 형태를 유지하도록 하기 위하여, 상기 전극유닛(300) 외주면에 접착 테이프(미도시) 등으로 감아서 롤 형태가 유지되도록 할 수도 있다.4A and 4B, the second separator 330b, the anode 310, the first separator 330a, and the cathode 350 are stacked and coiled to form a roll The electrode unit 300 of FIG. At this time, in order to keep the electrode unit 300 in the form of a roll, an outer circumferential surface of the electrode unit 300 may be wound with an adhesive tape (not shown) to maintain the roll shape.

상기 양극(310)과 음극(350) 사이에 위치하는 제1 분리막(330a)은 상기 양극(310)과 음극(350)의 단락을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 제1 분리막(330a) 및 제2 분리막(330b)은 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에스테르 부직포, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 또는 레이온 섬유 등 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 분리막(330a, 330b)이라면 특별히 제한되지 않는다.The first separator 330a located between the anode 310 and the cathode 350 may prevent the anode 310 and the cathode 350 from short circuiting. In the present invention, the first separator 330a and the second separator 330b may be made of any one of a polyethylene nonwoven fabric, a polypropylene nonwoven fabric, a polyester nonwoven fabric, a polyacrylonitrile porous separator, a poly (vinylidene fluoride) hexafluoropropane copolymer porous The separators 330a and 330b are commonly used in the field of capacitors such as a separator, a cellulose porous separator, a kraft paper or a rayon fiber.

이어서, 도 5를 참조하면, 상기 롤 형태의 전극유닛(300)을 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성된 금속캔(100)의 하우징(110) 내측에 장착할 수 있다. 상기 금속캔(100)의 하우징(110)에는 내주면 상에 리튬 메탈(200)이 고정 부착되어 있다. 상기 리튬 메탈(200)은 전압 인가시 음극(350)을 리튬으로 도핑하는데 있어서 리튬 소스(source)로 작용할 수 있다.5, the roll-shaped electrode unit 300 may be mounted inside the housing 110 of the metal can 100 formed of a metal such as aluminum. A lithium metal 200 is fixedly mounted on the inner circumferential surface of the housing 110 of the metal can 100. The lithium metal 200 may act as a lithium source in doping the cathode 350 with lithium when a voltage is applied.

이때, 상기 양극(310)과 연결된 제1 리드선(400a)과, 상기 음극(350)과 연결된 제2 리드선(400b)은 개구된 하우징(110)의 상부면 방향으로 위치하게 장착될 수 있으며, 상기 음극(350)과 연결된 제2 리드선(400b)은 하우징(110) 내주면과 접하도록 융착될 수 있다. 여기서, 상기 융착 공정의 방법으로는 초음파 융착, 레이저 용접 또는 스폿용접 등이 이용될 수 있다. 상기한 구성에 의해 상기 제2 리드선(400b)은 음극(350)과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 리드선(400b)은 금속캔(100)과 전기적으로 연결될 수 있는데, 외부단자와 전기적으로 연결된 상기 제2 리드선(400b)을 통해 금속캔(100)에 전압이 인가되면, 상기 음극(350)을 구성하는 음극전극층(356) 표면으로 리튬이 도핑될 수 있다.The first lead 400a connected to the anode 310 and the second lead 400b connected to the cathode 350 may be installed in the upper surface direction of the opened housing 110, The second lead 400b connected to the cathode 350 may be fused to be in contact with the inner circumferential surface of the housing 110. [ Here, ultrasonic welding, laser welding, spot welding, or the like may be used as the welding method. The second lead 400b may be electrically connected to the cathode 350 and the second lead 400b may be electrically connected to the metal can 100. The second lead 400b may be electrically connected to the external terminal, When a voltage is applied to the metal can 100 through the second lead line 400b, lithium may be doped to the surface of the cathode electrode layer 356 constituting the cathode 350. [

그 다음으로, 롤 형태로 권취된 전극유닛(300)과 리튬 메탈(200)이 함침되도록 상기 하우징(110) 내측에 리튬염이 용해되어 있는 전해액을 주입할 수 있다.Next, an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved is injected into the housing 110 so that the electrode unit 300 wound in a roll form and the lithium metal 200 are impregnated.

상기 전해액은 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬염을 포함하는 용질이 용매에 분산되어 있는 것으로, 상기 리튬염을 포함하는 용질로는 커패시터에서 통상적으로 사용되는 리튬염으로서 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어 상기 리튬염을 포함하는 용질로는 과염소산리튬(Lithiumperchlorate, LiClO4), 6불화인산리튬(Lithium hexafluorophosphate, LiPF6), 4불화붕산리튬(Lithiumtetrafluoroborate, LiBF4), 3플루오르메틸설폰산리튬(Lithium trifluoromethanesulfonate, LiCF3SO3, LiTFS), 비스트리플루오르메틸술포닐이미드리튬(Lithium bis(trifluoro methanesulfonyl)imide, LiN(CF3SO2)2, LiTFSI), 비스펜타플루오르에탄술포닐이미드리튬(Lithium bis(pentafluoroethanesulfony)imide, LiN(SO2C2F5)2, LiBETI) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있다.The electrolyte is a solvent in which a solute including a lithium salt capable of intercalating and deintercalating lithium ions is dispersed in a solvent. The solute containing the lithium salt is not particularly limited as a lithium salt ordinarily used in a capacitor, For example, the solute including the lithium salt includes lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium 3-fluoromethyl sulfonate (lithium trifluoromethanesulfonate, LiCF 3 SO 3 , LiTFS), bis trifluoromethyl sulfonyl imide lithium ((lithium bis (trifluoro methanesulfonyl) imide, LiN CF 3 SO 2) 2, LiTFSI), bis-penta fluoro ethane sulfonyl imide lithium (lithium bis (pentafluoroethanesulfony) imide, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiBETI) may be used at least any one or more selected from.

상기 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 환상 카보네이트계 용매, 쇄상 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 니트릴계 용매, 아미드계 용매 등을 사용할 수 있다. 상기 환상 카보네이트계 용매로는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등을 사용할 수 있고, 상기 쇄상 카보네이트계 용매로는 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등을 사용할 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티롤락톤 등을 사용할 수 있고, 상기 에테르계 용매로는 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등을 사용할 수 있으며, 상기 니트릴계 용매로는 아세토니트릴 등을 사용할 수 있고, 상기 아미드계 용매로는 디메틸포름아미드 등을 사용할 수 있다.The solvent is not particularly limited, but cyclic carbonate solvent, chain carbonate solvent, ester solvent, ether solvent, nitrile solvent, amide solvent and the like can be used. Examples of the cyclic carbonate solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. As the chain carbonate solvent, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate and the like can be used. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and? -Butyrolactone. The ether solvents include 1,2-dimethoxyethane, Ethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 2-methyltetrahydrofuran and the like can be used. As the nitrile solvent, acetonitrile and the like can be used. As the amide solvent, dimethylformamide Can be used.

이어서, 도 6을 참조하면, 상기 하우징(110)의 개구된 상부를 캡(130)을 이용하여 밀봉할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 제1 리드선(400a)의 타측이 상기 캡(130)을 관통하여 외부로 노출되므로, 상기 제1 리드선(400a) 및 제2 리드선(400b)의 타측을 이용하여 외부단자와 전기적으로 접속될 수 있다.6, the opened upper portion of the housing 110 may be sealed using the cap 130. In the present invention, the other side of the first lead wire 400a penetrates through the cap 130, The first lead wire 400a and the second lead wire 400b may be electrically connected to the external terminal using the other side of the first lead wire 400a and the second lead wire 400b.

또한, 상기 제1 리드선(400a) 및 제2 리드선(400b)이 부착된 금속캔(100)의 부분에는 상기 제1 리드선(400a) 및 제2 리드선(400b)을 고정함과 동시에 상기 금속캔(100) 내부에 주입된 전해액의 누출을 방지하기 위하여 융착될 수 있는데, 여기서 융착 공정의 방법으로는 초음파 용접, 레이저 용접 또는 스폿용접 등이 있을 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 이에 한정되는 것은 아니다.
The first lead wire 400a and the second lead wire 400b are fixed to the metal can 100 to which the first lead wire 400a and the second lead wire 400b are attached, In order to prevent leakage of the electrolyte injected into the electrolyte membrane 100, the fusion process may be ultrasonic welding, laser welding, or spot welding. However, the present invention is not limited thereto.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리튬 이온 커패시터(10)의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of a method of manufacturing the lithium ion capacitor 10 according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

< 실시예 1 >&Lt; Example 1 >

먼저, 비표면적이 2,000m2/g인 활성탄, 도전재 및 바인더를 정제수 1000 중량부에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 알루미늄 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 160㎛의 두께를 갖는 양극(310)을 제조하였다. 이때, 활성탄 85 중량부, 도전재 10 중량부 및 바인더 5 중량부로 첨가하였으며, 활성탄으로는 코크스계, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 스틸렌부타이엔고무 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하였다.First, activated carbon, a conductive material and a binder having a specific surface area of 2,000 m 2 / g were mixed and stirred in 1000 parts by weight of purified water to prepare a slurry. Then, a comma coater Comma coater and dried to prepare a cathode 310 having a thickness of 160 탆. At this time, 85 parts by weight of activated carbon, 10 parts by weight of conductive material and 5 parts by weight of binder were added. Coke system was used as activated carbon, carbon black was used as conductive material, and styrene butadiene rubber and carboxyl methyl cellulose were used as binders.

다음으로, 평균 입자 지름이 7㎛로 이루어진 소프트 카본, 도전재 및 바인더를 정제수에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 구리 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 80㎛의 두께를 갖는 음극(350)을 제조하였다. 이때, 소프트 카본 85 중량부, 도전재 6 중량부 및 바인더 9 중량부의 중량 비율로 정제수 1000 중량부에 첨가하였으며, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 아크릴(acrylic)계 수지 바인더 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하였다.Next, a slurry was prepared by mixing and stirring the soft carbon, the conductive material and the binder having an average particle diameter of 7 占 퐉 in purified water to prepare a slurry. Then, the porous copper foil precoated with the carbon conductive material was coated with a comma coater ) To prepare a negative electrode 350 having a thickness of 80 mu m. At this time, the mixture was added to 1000 parts by weight of purified water in a weight ratio of 85 parts by weight of soft carbon, 6 parts by weight of conductive material and 9 parts by weight of binder. Carbon black was used as the conductive material, acrylic resin binder, Respectively.

다음으로, 양극(310)에 제1 리드선(400a)을 부착하고, 음극(350)에 제2 리드선(400b)을 부착한 후, 양극(310)과 음극(350) 사이에 분리막(330a, 330b)으로서 폴리프로필렌 필름을 배치한 후, 롤 형태로 권취하여 전극유닛(300)을 제조하였다. 그리고, 상기 전극유닛(300)을 120℃의 오븐기에서 20시간 건조시켰다.Next, a first lead wire 400a is attached to the anode 310, a second lead wire 400b is attached to the cathode 350, and then a separation film 330a, 330b (not shown) is formed between the anode 310 and the cathode 350 ), And wound up in the form of a roll to produce an electrode unit 300. Then, the electrode unit 300 was dried in an oven at 120 DEG C for 20 hours.

이어서, 원통형으로 형성된 스테인리스(SUS) 재질의 금속캔(100)의 내주면에 리튬 메탈(200)을 라이닝(lining)하여 부착한 후, 상기 전극유닛(300)을 상기 금속캔(100)의 내부에 삽입하였다.Next, a lithium metal 200 is lined and attached to the inner circumferential surface of a stainless steel (SUS) metal can 100 formed in a cylindrical shape, and then the electrode unit 300 is inserted into the metal can 100 Respectively.

다음으로, 상기 금속캔(100) 내부에 전해액을 주입하였는데, 상기 전해액으로는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethyle carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate)를 3:4:1의 중량비로 혼합한 용매 1.2몰의 농도에 6불화인산리튬(LiPF6)을 용해한 용액을 이용하였다.Next, an electrolyte was injected into the metal can 100, and the electrolyte solution was prepared by mixing ethylene carbonate, diethyle carbonate, and propylene carbonate in a weight ratio of 3: 4: 1 A solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.2 mol of the mixed solvent was used.

그 다음으로, 일측이 상기 음극(350)과 연결된 제2 리드선(400b)을 금속캔(100)의 하우징(110) 내주면에 용접(150)하였고, 상기 양극(310)과 연결된 제1 리드선(400a)은 부틸러버가 포함된 금속캔(100)의 캡(130)에 용접하였다. 이때, 상기 용접은 레이저 용접기를 이용하였으며, 상기 리튬 이온 커패시터(10)는 AA(14.6*25.1 mm)의 크기(Size)가 되도록 제작하였다.Next, a second lead wire 400b connected to the cathode 350 is welded (150) to the inner circumferential surface of the housing 110 of the metal can 100, and the first lead wire 400a connected to the anode 310 Was welded to the cap 130 of the metal can 100 containing the butyl rubber. At this time, the welding was performed using a laser welder, and the lithium ion capacitor 10 was manufactured to have a size of AA (14.6 * 25.1 mm).

이어서, 상기와 같이 제작된 리튬 이온 커패시터(10)를 65℃에서 2일간 방치하여 보관하였다.Then, the lithium ion capacitor 10 manufactured as described above was left to stand at 65 캜 for 2 days.

상기와 같이 보관된 리튬 이온 커패시터(10)를 300mA의 정전류에서 상기 리튬 이온 커패시터(10)의 전압이 3.8V가 될 때까지 충전하였고, 이어서 3.8V의 정전압을 30분간 유지한 후 300mA의 정전류로 2.2V가 될 때까지 방전한 후, 초기 정전용량을 측정하였다.The stored lithium ion capacitor 10 was charged at a constant current of 300 mA until the voltage of the lithium ion capacitor 10 reached 3.8 V. Then, a constant voltage of 3.8 V was maintained for 30 minutes and then a constant current of 300 mA After discharging to 2.2V, the initial capacitance was measured.

그 후에, 상기 리튬 이온 커패시터(10)를 이용하여 3.8V, 60℃, 1000시간(Hr)의 고온부하 신뢰성을 측정하였다.
Thereafter, the high-temperature load reliability at 3.8 V, 60 DEG C, and 1000 hours (Hr) was measured using the lithium ion capacitor 10. [

< 실시예 2 >&Lt; Example 2 >

알루미늄 및 알루미늄 합금으로 제작된 금속캔(100)을 이용하였고, 상기 금속캔(100) 내주면에 니켈 코팅을 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이온 커패시터(10)를 제작하였다.
A lithium ion capacitor 10 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a metal can 100 made of aluminum and an aluminum alloy was used and a nickel coating was performed on the inner circumferential surface of the metal can 100 .

< 비교예 1 >&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1과 같이 제작된 리튬 이온 커패시터(10)를 상온에서 14일간 방치하여 보관한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이온 커패시터를 제작하였다.
A lithium ion capacitor was produced in the same manner as in Example 1, except that the lithium ion capacitor 10 fabricated as in Example 1 was left at room temperature for 14 days and stored.

< 비교예 2 >&Lt; Comparative Example 2 &

알루미늄 및 알루미늄 합금으로 제작된 금속캔(100)을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이온 커패시터를 제작하였다.
A lithium ion capacitor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the metal can 100 made of aluminum and an aluminum alloy was used.

상기한 실시예 1, 2와 비교에 1, 2의 방법으로 제작된 리튬 이온 커패시터를 이용하여 초기 특성값과 3.8V, 70℃, 1000시간(Hr)의 고온부하 신뢰성을 측정하였고, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.The initial characteristic values and the high temperature load reliability of 3.8 V, 70 ° C., and 1000 hours (Hr) were measured using a lithium ion capacitor manufactured by the method 1 or 2 in comparison with the above-described Embodiments 1 and 2, Are shown in Table 1 below.

구분division 초기 특성값Initial property value 3.8V, 70℃, 1000시간(Hr)3.8 V, 70 占 폚, 1000 hours (Hr) 용량(F)Capacity (F) 저항(Ω)Resistance (Ω) 용량유지율(%)Capacity retention rate (%) 저항변화율(%)Rate of change in resistance (%) 실시예 1Example 1 30.130.1 0.130.13 9191 106106 실시예 2Example 2 30.530.5 0.120.12 8989 110110 비교예 1Comparative Example 1 29.829.8 0.130.13 8888 102102 비교예 2Comparative Example 2 29.529.5 0.120.12 7474 256256

상기한 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 실시예 1과 실시예 2, 비교예 1과 비교예 2에 따른 리튬 이온 커패시터의 경우, 초기 특성들은 비슷하였다.As shown in Table 1, in the case of the lithium ion capacitor according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 and Comparative Example 2, initial characteristics were similar.

그러나, 비교예 2의 경우에는 3.8V, 70℃, 1000시간(Hr) 이후 용량유지율 및 저항변화율이 다른 것에 비해 현저히 나빠진 것을 알 수가 있다.However, in the case of Comparative Example 2, the capacity retention rate and the rate of change in resistance after 3.8 V, 70 占 폚, and 1000 hours (Hr) are remarkably worse than those of the other cases.

이러한 이유는 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 형성된 금속캔(100)에 있어서, 리튬 이온 공급원로부터 전극에 리튬 이온이 도핑될 때, 잔류하는 리튬 메탈(200)이 금속캔(100) 내부에서 알루미늄과 합금화하였고, 이것이 쉽게 용기 부식으로 어어져 비가역 반응이 증가된 것으로 판단되었다.This is because in the metal can 100 formed of aluminum and aluminum alloy, when lithium ions are doped from the lithium ion supply source, the remaining lithium metal 200 is alloyed with aluminum in the metal can 100, It was judged that this was easily caused by the container corrosion and the irreversible reaction was increased.

실시예 1에서와 같이 65℃에서 2일 동안 방치하여 보관(에이징; aging)한 리튬 이온 커패시터와, 실시예 2에서와 같이 상온에서 14일 동안 방치하여 보관한 리튬 이온 커패시터의 초기 특성값 및 3.8V, 70℃, 1000시간(Hr) 이후의 특성 변화 측정에서도 유사한 것을 확인하였다.
An initial characteristic value of the lithium ion capacitor held at 65 DEG C for 2 days and aging, and an initial characteristic value of 3.8 (as in Example 2) stored for 14 days at room temperature for 14 days, V, 70 ℃, and 1000 hours (Hr).

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that one embodiment described above is illustrative in all aspects and not restrictive.

10; 리튬 이온 커패시터 100; 금속캔
110; 하우징 130; 캡
150; 용접 200; 리튬 메탈
300; 전극유닛 310; 양극
312; 양극집전체 314, 354; 구멍
316; 양극전극층 330a, 330b; 분리막
350; 음극 352; 음극집전체
356; 음극전극층 400a, 400b; 리드선10; Lithium ion capacitor 100; Metal can
110; A housing 130; cap
150; Welding 200; Lithium metal
300; Electrode unit 310; anode
312; Anode current collectors 314 and 354; hole
316; Anode electrode layers 330a and 330b; Membrane
350; Cathode 352; Cathode collector
356; Cathode electrode layers 400a and 400b; Lead wire

Claims (10)

금속캔;
상기 금속캔의 내주면에 부착된 리튬 메탈;
상기 금속캔 내부에 수용되고 롤(Roll) 형태의 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 전극유닛;
상기 전극유닛과 연결된 리드선; 및
상기 리튬 메탈과 전극유닛이 함침되도록 주입된 전해액을 포함하되,
상기 양극은 활성탄을 포함하는 양극물질을 이용하여 제조되고,
상기 음극은 탄소류를 포함하는 음극물질을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
Metal can;
A lithium metal attached to an inner peripheral surface of the metal can;
An electrode unit accommodated in the metal can and including an anode in the form of a roll, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode;
A lead wire connected to the electrode unit; And
And an electrolyte injected to impregnate the lithium metal and the electrode unit,
The positive electrode is manufactured using a positive electrode material containing activated carbon,
Wherein the negative electrode is manufactured using a negative electrode material containing carbon species.
제 1항에 있어서,
상기 양극은,
프리코팅된 다공성의 알루미늄 호일로 형성되고, 상기 알루미늄 호일에 구멍이 형성된 양극집전체; 및
상기 양극집전체 상에 형성되고, 활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 양극집전체 상에 도포 및 건조함으로써 제조되는 양극전극층을 포함하고,
상기 음극은,
프리코팅된 다공성 구리 호일로 형성되고, 상기 구리 호일에 구멍이 형성된 음극집전체;
상기 음극집전체 상에 형성되고, 탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질로 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 상기 음극집전체 상에 도포 및 건조함으로써 제조되는 음극전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
The method according to claim 1,
The positive electrode
A cathode current collector formed of a precoated porous aluminum foil and having a hole formed in the aluminum foil; And
A slurry is formed on the positive electrode current collector by using a positive electrode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder, and purified water, and then the slurry is coated on the positive electrode current collector using a comma coater And an anode electrode layer produced by drying,
The negative electrode,
A negative electrode collector formed of a precoated porous copper foil and having a hole in the copper foil;
A slurry is formed on the negative electrode current collector by using a negative electrode material formed by mixing carbon materials, a conductive material, a binder, and purified water, and then the slurry is applied onto the negative electrode collector by using a comma coater And a cathode electrode layer made by drying the lithium ion capacitor.
제 2항에 있어서,
상기 양극전극층은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g인 범위를 가지고, 상기 활성탄 분말의 입도는 1 내지 20㎛ 범위이고,
상기 음극전극층은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 탄소류는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
3. The method of claim 2,
The positive electrode layer is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of a conductive material, 2 to 10 parts by weight of a binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water. The activated carbon has a specific surface area of 1400 to 2300 m 2 / g, the particle size of the activated carbon powder is in the range of 1 to 20 mu m,
The cathode electrode layer is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of a carbon material, 2 to 10 parts by weight of a conductive material, 5 to 15 parts by weight of a binder, and 800 to 1200 parts by weight of purified water, Wherein the soft carbon powder has a particle size in the range of 5 to 10 mu m.
제 2항에 있어서,
상기 양극은 100 내지 200㎛의 두께로 형성되고, 상기 음극은 50 내지 100㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
3. The method of claim 2,
Wherein the anode is formed to a thickness of 100 to 200 탆, and the cathode is formed to a thickness of 50 to 100 탆.
제 1항에 있어서,
상기 금속캔은 스테인리스(SUS)로 형성되고 상부가 개구된 원통 형상의 하우징; 및
상기 하우징의 상부를 밀폐하도록 상기 하우징의 개구된 상부에 삽입되어 장착되는 캡을 포함하고,
상기 리드선은 제1 리드선 및 제2 리드선을 포함하되,
상기 제1 리드선은 일측이 상기 전극유닛의 양극과 전기적으로 접속되고, 타측은 상기 캡을 관통하여 외부로 노출되어 외부단자와 전기적으로 접속되고,
상기 제2 리드선은 일측이 상기 전극유닛의 음극과 전기적으로 접속되고, 상기 금속캔의 내주면에 융착되어 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
The method according to claim 1,
The metal can includes a cylindrical housing formed of stainless steel (SUS) and having an upper opening; And
And a cap inserted and mounted in an open upper portion of the housing to close an upper portion of the housing,
Wherein the lead wire includes a first lead wire and a second lead wire,
Wherein one end of the first lead wire is electrically connected to the positive electrode of the electrode unit and the other end is exposed to the outside through the cap to be electrically connected to the external terminal,
Wherein the second lead wire is electrically connected to a cathode of the electrode unit at one side thereof and is fixedly attached to an inner circumferential surface of the metal can.
제 1항에 있어서,
상기 금속캔은 알루미늄이나 알루미늄 합금, 또는 상기 알루미늄이나 알루미늄 합금 이외의 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
The method according to claim 1,
Wherein the metal can is made of aluminum, an aluminum alloy, or a metal material other than the aluminum or aluminum alloy.
제 6항에 있어서,
상기 금속캔이 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 형성되는 경우에는, 상기 금속캔의 내부를 알루미늄 이외의 금속재질로 도금하여 사용하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.
The method according to claim 6,
Wherein when the metal can is formed of aluminum or an aluminum alloy, the inside of the metal can is plated with a metal material other than aluminum.
활성탄, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 양극물질을 슬러리 형태로 제조한 후, 상기 슬러리를 알루미늄 호일 집전체 상에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조하여 양극을 제조하고,
탄소류, 도전재, 바인더 및 정제수를 혼합하여 형성된 음극물질을 슬러리 형태로 제조한 후, 상기 슬러리를 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 구리 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조하여 음극을 제조하며,
상기 양극과 연결되도록 제1 리드선을 부착할 수 있고, 상기 음극과 연결되도록 제2 리드선을 부착하고,
제2 분리막, 양극, 제1 분리막 및 음극을 적층하고, 코일링(coiling)하여 롤(Roll) 형태의 전극유닛을 제작하며,
내주면 상에 리튬 메탈이 고정 부착되어 있는 금속재질로 형성된 금속캔을 준비하고,
상기 롤 형태의 전극유닛을 상기 금속캔의 하우징 내측에 장착하되, 상기 상기 양극과 연결된 제1 리드선과, 상기 음극과 연결된 제2 리드선은 개구된 하우징의 상부면 방향으로 위치하게 배열하고, 상기 음극과 연결된 제2 리드선은 하우징 내주면과 접하도록 융착하며,
상기 롤 형태로 권취된 전극유닛과 리튬 메탈이 함침되도록 상기 하우징 내측에 리튬염이 용해되어 있는 전해액을 주입하고,
상기 하우징의 개구된 상부를 글래스 메탈(glass metal) 또는 부틸러버가 포함된 캡을 이용하여 밀봉하되, 상기 제1 리드선 및 제2 리드선의 타측이 상기 캡을 관통하여 외부로 노출되어 외부단자와 전기적으로 접속될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 제조방법.
A cathode material formed by mixing activated carbon, a conductive material, a binder, and purified water in the form of a slurry, applying the slurry on an aluminum foil current collector using a comma coater,
A negative electrode material formed by mixing a carbon material, a conductive material, a binder and purified water in the form of a slurry, and then applying the slurry to a porous copper foil precoated with a carbon-based conductive material using a comma coater And drying to produce a negative electrode,
A first lead wire can be attached so as to be connected to the positive electrode, a second lead wire is attached to be connected to the negative electrode,
A second separator, an anode, a first separator, and a cathode are laminated and coiled to produce a rolled electrode unit,
A metal can formed of a metal material to which lithium metal is fixedly attached on the inner peripheral surface is prepared,
A first lead wire connected to the positive electrode and a second lead wire connected to the negative electrode are arranged in the direction of the upper surface of the opened housing, The second lead wire is fused so as to be in contact with the inner peripheral surface of the housing,
An electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved is injected into the housing to impregnate the rolled electrode unit with lithium metal,
Wherein an upper portion of the housing is sealed with a glass metal or a cap containing butyl rubber, the other side of the first lead wire and the second lead wire penetrating the cap and exposed to the outside, And the second electrode is connected to the second electrode.
제 8항에 있어서,
상기 양극물질은 활성탄 80 내지 90 중량부, 도전재 5 내지 15 중량부, 바인더 2 내지 10 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 활성탄의 비표면적은 1400 내지 2300m2/g이고, 상기 활성탄은 코크스계 탄화 활성탄이 이용되며, 상기 활성탄 분말의 입도는 1 내지 20㎛ 범위이고,
상기 음극물질은 탄소류 80 내지 90 중량부, 도전재 2 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부 및 정제수 800 내지 1200 중량부를 혼합 및 교반하여 제조되되, 상기 탄소류는 소프트 카본이 이용되고, 상기 소프트 카본 분말의 입도는 5 내지 10㎛ 범위이고,
상기 전해액은 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬염을 포함하는 용질이 용매에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The positive electrode material is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of activated carbon, 5 to 15 parts by weight of conductive material, 2 to 10 parts by weight of binder and 800 to 1200 parts by weight of purified water, and the specific surface area of activated carbon is 1400 to 2300 m 2 / g, coke-based carbonized activated carbon is used as the activated carbon, the particle size of the activated carbon powder is in the range of 1 to 20 mu m,
The negative electrode material is prepared by mixing and stirring 80 to 90 parts by weight of a carbon material, 2 to 10 parts by weight of a conductive material, 5 to 15 parts by weight of a binder, and 800 to 1200 parts by weight of purified water, The soft carbon powder has a particle size ranging from 5 to 10 mu m,
Wherein the electrolytic solution is a solvent in which a solute containing a lithium salt capable of absorbing and desorbing lithium ions is dispersed in a solvent.
비표면적이 2,000m2/g인 활성탄, 도전재 및 바인더를 정제수 1000 중량부에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 알루미늄 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 160㎛의 두께를 갖는 양극을 제조하되, 상기 활성탄은 85 중량부, 도전재는 10 중량부 및 바인더는 5 중량부로 첨가하며, 상기 활성탄으로는 코크스계, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 스틸렌부타이엔고무 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하고,
평균 입자 지름이 7㎛로 이루어진 소프트 카본, 도전재 및 바인더를 정제수에 혼합 및 교반시켜 슬러리를 제조한 후, 카본계 도전 재료로 프리코팅 된 다공성 구리 호일 집전체 위에 콤마 코터(comma coater)를 이용하여 도포 및 건조한 후, 80㎛의 두께를 갖는 음극을 제조하되, 상기 소프트 카본은 85 중량부, 도전재는 6 중량부 및 바인더는 9 중량부의 중량 비율로 정제수 1000 중량부에 첨가하며, 도전재로는 카본블랙, 바인더로는 아크릴(acrylic)계 수지 바인더 및 카르복실메틸셀룰로오스를 각각 사용하며,
상기 양극에 제1 리드선을 부착하고, 음극에 제2 리드선을 부착한 후, 양극과 음극 사이에 분리막으로서 폴리프로필렌 필름을 배치한 후, 롤 형태로 권취하여 전극유닛을 제조하고,
상기 전극유닛을 120℃의 오븐기에서 20시간 건조하며,
원통형으로 형성된 스테인리스(SUS) 재질의 금속캔의 내주면에 리튬 메탈을 라이닝(lining)하여 부착한 후, 상기 전극유닛을 상기 금속캔의 내부에 삽입하고,
상기 금속캔 내부에 전해액을 주입하되, 상기 전해액으로는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 디에틸카보네이트(diethyle carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate)를 3:4:1의 중량비로 혼합한 용매 1.2몰의 농도에 6불화인산리튬(LiPF6)을 용해한 용액을 이용하며,
일측이 상기 음극과 연결된 제2 리드선을 금속캔의 하우징 내주면에 용접하고, 상기 양극과 연결된 제1 리드선은 글래스 메탈 또는 부틸러버가 포함된 금속캔의 캡에 용접하여 리튬 이온 커패시터를 제작하고,
상기 리튬 이온 커패시터를 65℃에서 2일간 방치하여 보관하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 제조방법.A slurry was prepared by mixing and stirring active carbon, a conductive material and a binder having a specific surface area of 2,000 m 2 / g in 1000 parts by weight of purified water, and then spraying a comma coater on a porous aluminum foil precoated with a carbon- , 85 parts by weight of the activated carbon, 10 parts by weight of the conductive material and 5 parts by weight of the binder were added, and as the activated carbon, a coke-based material, a conductive material Carbon black as a binder, styrene butadiene rubber and carboxyl methyl cellulose as binders,
A slurry was prepared by mixing and stirring soft carbon, conductive material and binder having an average particle diameter of 7 mu m in purified water to prepare a slurry. Then, a comma coater was used on the porous copper foil precoated with a carbon conductive material The negative electrode having a thickness of 80 mu m is prepared by coating and drying. The soft carbon is added to 1000 parts by weight of purified water in a weight ratio of 85 parts by weight, the conductive material is 6 parts by weight and the binder is 9 parts by weight, Carbon black as the binder, acrylic resin binder and carboxymethyl cellulose as the binder,
A first lead wire is attached to the positive electrode, a second lead wire is attached to the negative electrode, a polypropylene film is disposed as a separator between the positive electrode and the negative electrode,
The electrode unit was dried in an oven at 120 ° C for 20 hours,
A lithium metal is lined and attached to the inner peripheral surface of a cylindrical metal can made of stainless steel, the electrode unit is inserted into the metal can,
The electrolytic solution was injected into the metal can, and as the electrolyte, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate were mixed in a weight ratio of 3: 4: 1, and 1.2 mol of a solvent Solution of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used in the solution,
A second lead wire having one side connected to the negative electrode is welded to the inner circumferential surface of the housing of the metal can and the first lead wire connected to the positive electrode is welded to a cap of a metal can including a glass metal or a butyl rubber to produce a lithium ion capacitor,
Wherein the lithium ion capacitor is left at 65 占 폚 for 2 days to store the lithium ion capacitor.
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