KR950013266B1 - 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조 - Google Patents

전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전기 이중층 콘텐서 셀의 배설 구조
제 1 도는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서 셀(electric-al double -layer capacitor cell)의 배설 구조에 대한 분해 사시도이다.
제 2 도는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조에 대한 단면도이다.
제 3 도는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조에 있어서의 직병렬 접속배열을 도시하는 도면이다.
제 4 도는 제 3 도의 등가 회로도이다.
제 5 도는 판상 부재상의 셀을 견고하게 설치하는 수단을 도시하는 도면이다.
제 6 도는 종래의 전기 이중층 콘덴서 셀을 도시하는 도면이다.
제 7 도는 종래의 전기 이중층 콘덴서 셀을 도시하는 도면이다.
제 8 도는 보턴형 셀을 도시하는 도면이다.
제 9 도는 보턴형 셀들이 적충되어 있는 전기 이중층 콘덴서를 도시하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11, 12 : 집전 전극 2, 15, : 밀봉재료
3, 13 : 전극층 4, 14 : 다공질 세퍼레이터
6, 7, 22, 24, 25 : 극판 8 : 절연판
C : 셀, L : 리이드선 20 : 판상부재
21 : 접착제 23 : 도전성 접착제
26 : 고정구 27 : 구멍
본 발명은 좁은 공간내에 큰 용량의 전기 이중층 콘덴서 셀을 배설하는 구조에 관한 것이다.
전기 이중층 콘덴서는 다른 종류의 콘덴서에 비하여 용량이 크며, 종래 백업(backup)용 전원 등에 사용되어 오고 있다.
제 6 도는 종래의 전기 이중층 콘덴서 셀(이하, 단지"셀"이라고도 지칭한다)을 도시하고 있다. 나타낸 바와같이 셀 C는 다음의 성분들로 구성된다 ; 집전전극(1) ; 밀봉재료(2) ; 2개의 전극층(3) ; 그리고 다공질 세퍼레이터(4).
밀봉재료(2)는 원통형상을 가지며, 다공질 세퍼레이터(4)가 그 내부의 실질적으로 중앙부에 배치된다. 다공질 세퍼레이터(4)의 각 대향 측면에 전극층(3)이 충전되며, 집전전극(1)은 전극층(3)의 표면과 밀봉재료(2)의 주연부를 덮도록 하는 방식으로 배치된다. 집전전극(1)으로서는, 예컨데, 도전성 고무 시이트가 사용될 수 있으며, 밀봉재료(2)로서는, 예컨데, 비도전성 고무가 사용될 수 있다. 다공질 세퍼레이터(4)로서는, 예컨데, 폴리프로필렌 다공질 막이 사용될 수 있다. 또한, 전극층(3)으로서는 활성탄 입자와 묽은 황산을 혼합하여 만든 페이스트가 사용될 수 있다.
제 7 도는 전기한 바와같은 배열을 갖는 셀 C를 다수 집합시켜 형성된 종래의 전기 이중층 콘덴서를 도시한다. 나타낸 바와같이, 전기 이중층 콘덴서는 다음의 구성 요소들로 구성된다 ; 케이스(5) ; 극판(6)(7) ; 단자(6-1)(7-1) ; 절연판(8) ; 보강판(9)(10) ; 그리고 셀 C. 보강판(9)은 극판(6)과 접속되며, 보강판(10)은 케이스(5)를 통하여 극반(7)과 접속된다. 단자(6-1)는 극판(6)의 일부를 베어내어 형성되며, 단자(7-1)는 극판(7)의 일부를 베어내어 형성된다. 절연판(8)은 극판(6)(7) 사이에 삽입되어 그 사이를 절연시킨다. 셀 C가 단순히 적충되는 경우에는, 셀 C의 활성탄 입자의 접촉 저항이 크므로, 콘덴서 내부 저항이 크다. 따라서, 적층시에 적층체에 압력을 가하기 위하여 케이스(5)의 주연부를 코킹(calking)하여, 전술한 접촉 저항을 감소시켜서 콘덴서의 내부 저항을 적게 하는 것이 통상적인 방법이다.
상기한 예에 있어서, 가압은 개별적인 셀의 단계에서는 수행되지 않고, 그 적층 단계후에 수행된다. 그러나, 몇몇 경우에 있어서는 가압 처리가 개별적인 셀의 단계에서 수행된다.
제 8 도는 보턴형의 전기 이중층 콘덴서셀을 도시하고 있다. 나타낸 바와같이 이 셀은 다음의 구성 요소들로 구성된다 ; 집전전극(11)(12) ; 2개의 전극층(13) ; 다공질 세퍼레이터(14) ; 밀봉재료(15) ; 그리고 절연재료(16). 접전전극(12)은 원통상으로 형성되며, 그 내부에 전극층(13), 다공질 세퍼레이터(14), 밀봉재료(15) 등을 수용하고 있다. 이 조립체는 그 상부로 부터 집전전극(11)으로 가압되고, 집전전극(12)의 주연부는 내부로 코킹(calking)되어 셀을 제작한다. 집전전극(12)의 코킹력은 가압력을 제공하게 되어 내부 저항을 적게 한다.
제 9 도는 보턴형 셀이 적충된 정기 이중층 콘덴서를 나타낸다. 원하는 전압을 얻기 위하여, 필요한 수의 셀들이 적층되고, 외장 케이스(17)내에 수용된다. 이 경우에 있어서, 전기적 접촉이 확보되면 충분하고 가압할 필요는 없다.
상기한 바와같이 종래의 전기 이중층 콘덴서에 있어서는 셀 C가 적층으로 배설된다. 또한, 전기 이중층 콘덴서에 관한 종래의 기술문헌으로서는 일본국 특허공개번호 2621/1981호가 있다. 그러나, 좁은 공간내에 큰 용량의 전기 이중층 콘덴서를 설비하기 위한 요구가 있는 경우, 종래와 같이 셀을 적층하는 방법으로는 이러한 요구를 충족시킬 수 없다는 문제가 있어 왔다.
예를들면, 자동차의 벽을 구성하는 한쌍의 내부 및 외부 패널 사이와 같은 협소한 공간내에 전기 이중층 콘덴서를 설치하는 것이 소망스러운 경우, 종래의 적층 구조는 콘덴서의 두께가 커지게 되어 그 설치가 불가능 하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단지 충분한 면적이 존재하기만 하면 좁은 공간인 경우에 있어서도 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀을 배설하는 것이 가능하도록 하게 하여, 종래의 기술에 있어서의 상기한 결점을 해소시킨, 전기 이중층 콘덴서의 배설 구조를 제공하는 것이다. 이 목적을 달성하기 휘한 본 발명의 한 양태에 따르면, 판상부재의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판, 이 제 1 극판에 도전적으로 부착된 전기 이중층 콘덴서 셀 및, 이 전기 이중층 콘덴서 셀에 도전적으로 부착된 제 2 극판으로 구성되는 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 판상부재의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판, 이 제 1 극판에 도전적으로 부착된 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀들 및, 이 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀들에 도전적으로 부착된 제 2 극판으로 구성되고, 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀들이 서로 병렬로 접속되는 전기 이중층 콘덴서 셀들의 배설 구조가 제공된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 판상부재의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판, 이 제 1 극판에 도전적으로 부착된 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀들, 이 제 1 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀들에 도전적으로 부착된 제 2 극판 및, 상기의 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀들에 도전적으로 부착된 제 3 극판으로 구성되고, 제 1 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀들 및 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀들이 서로 병렬로 접속되는, 전기 이중층 콘덴서 셀들의 배설 구조가 제공된다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적들, 그리고 그 특징 및 장점들은, 다음의 발명의 상세한 설명 및 이와 관련한 첨부도면들로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 제 1 도는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설구조에 대한 분해 사시도를 도시하고 있으며, 제 2 도는 그 단면도를 나타낸다. 나타낸 바와같이, 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설구조는, 판상부재(20), 접착제(21), 극판(22)(24), 도전성 접착제(23), 셀 C 및, 리이드선 L로 구성된다.
판상부재(20)는 예컨데, 자동차의벽체를 구성하는 패널이다. 우선, 극판(22)은 접착제(21)에 의하여 판상부재(20)의 표면에 부착된다. 이어서, 셀 C는 도전성 접착제(23)에 의하여 극판(22)에 부착된다. 마지막으로 극판(24)은 도전성 접착제(23)에 의하여 셀 C에 부착된다. 그리고, 필요에 따라 판상부재(20)의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 동일한 곡면을 갖는 비도전성 판재로 극판(24)을 압압할 수도 있다. 리이드선 L은 극판(22)(24)로 부터 인출된다.
근방에 도전성 기기가 존재하는 경우에는, 그와 접촉되는 것을 피하기 위하여, 각각의 부분들을 부착시킨후, 조립체를 절연재료로 코팅하거나 피복하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 셀 C는 적층되는 것이 아니라 평면상에 부착시키는 것으로 배설되므로, 필요한 공간의 두께는 셀 C 1개분의 두께보다 약간 두꺼운 정도로 충분하다. 따라서, 협소한 공간에서도 큰 용량의 전기 이중층 콘덴서를 설치하는 것이 가능하다.
극판(22)(24)으로서는, 예컨데, 동판이나 스테인레스 강판이 사용 가능하다. 판상부재(20)가 곡면인 경우에는, 극판이 그 곡면에 연하여 밀착되어 부착될 수 있도록 얇은 것이 바람직하다.
판상부재(20)가 도전성 재료로 형성되는 경우, 접착제(21)로서는 비도전성인 소재가 사용되는 점을 주목하여야 한다.
상기한 실시예에 있어서는, 2개의 셀 C가 극판(22)와 (24)사이에 병렬로 접속된 배설을 나타내고 있으나, 셀 C의 접속관계는 이후에 기재되는 바와같이, 그 배설시에 필요에 따라 결정될 수 있다.
제 3 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직병렬의 배설구조를 도시하고 있다. 참조번호는, 다른 극판을 나타내는 참조번호 25를 제외하고는 제 1 도의 그것들과 일치한다.
극판(24)이 부착되어 있는 3개의 셀 C는 서로 병렬로 접속되며, 극판(25)이 부착되어 있는 2개의 셀 C 도서로 병렬로 접속된다. 이들 2개의 병렬 접속체들은, 통상적으로 사용되는 극판(22)을 통하여 직렬로 접속된다.
따라서, 등가회로는 제 4 도에 나타낸 바와같이 되며, 원하는 내전압 및 원하는 용량의 콘덴서를 얻을수가 있다. 제 4 도에 있어서의 참조번호 22, 24, 25는 제 3 도의 그것들과 일치한다.
제 5 도는 판상부재(20)에 셀 C를 견고하게 부착시키는 수단을 도시하는 도면이다. 이 도면에 있어서의 참조번호는, 고정구를 나타내는 참조번호 26 및 구멍을 나타내는 참조번호 27을 제외하고는 제 1 도에서의 그것들과 일치한다.
구멍(27)은, 셀 C를 피하여 판상부재(20)와 극판(22)(24)을 관통하여 연장되는 바와같은 방식으로 제공된다. 고정구(26)는, 극판(24)이 판상부재(20)쪽으로 압압하여 각각의 부재들을 보호 유지할 수 있도록 구멍(27)내로 압입된다.
그 결과, 판상부재(20)에 대한 셀 C의 부착은 더욱 강화되며, 셀 C에 대한 압압력이 증가되어 콘덴서의 내부 저항을 감소시킨다.
본 발명을 그 바람직한 형태를 사용하여 어느정도 상세히 기재하였으나, 본 발명의 바람직한 형태에 관한 개시는 그 구성의 세부사항에 있어서 변화되어 있으며, 각 부분들에 대한 결합 및 배설은 이하에서 특허청구된 바와같은 본 발명의 정신 및 영역으로 부터 일탈함이 없이 재구성될 수 있다는 점을 이해하여야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 판상부재(20)의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판(22), 제 1 극판(22)에도전적으로 부착된 전기 이중층 콘덴서 셀(C) 및, 전기 이중층 콘덴서 셀(C)에 도전적으로 부착된 제 2 극판(24)으로 구성되는 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설 구조.
  2. 판상부재(20)의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판(22), 제 1 극판(22)에 도전적으로 부착된 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들 및, 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들에 도전적으로 부착된 제 2 극판(24)으로 구성되고, 다수의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들이 서로 별렬로 접속되는, 전기 이중층 콘덴서 셀들의 배설구조.
  3. 판상부재(20)의 표면에 비도전적으로 부착된 제 1 극판(22), 제 1 극판(22)에 도전적으로 부착된 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들 및, 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들에 도전적으로 부착된 제 3 극판(25)으로 구성되고, 제 1 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들 및 제 2 그룹의 전기 이중층 콘덴서 셀(C)들이 서로 병렬로 접속되는, 전기 이중층 콘덴서 셀들의 배설구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 판상부재(20)에 제 2 극판을 부착시키기 위한 고정구(26)를 또한 포함하는, 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설구조.
  5. 제 3 항에 있어서, 판상부재(20)에 제 2 극판(24)과 제 3 극판(25)을 부착시키기 위한 고정구(26)를 또한 포함하는 전기 이중층 콘덴서 셀의 배설구조.
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