KR970706591A - 알루미늄 탄소 복합 전극을 포함하는 고성능 이중층 축전(high performance double layer capacitors ingluding aluminum carbon composite electrodes) - Google Patents

알루미늄 탄소 복합 전극을 포함하는 고성능 이중층 축전(high performance double layer capacitors ingluding aluminum carbon composite electrodes)

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Abstract

활성탄 및 전해질 사이의 접촉면에서 형성된 전기적 이중층을 갖는 고성능 이중층 축전기를 기재한다. 고성능 이중층 축전기는 고성능 전해질 용액으로 포화된 활성탄 섬유 예비성형물내에서 함침된 알루미늄의 분포 및 연속 경로를 갖는 한쌍의 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극을 포함한다. 고성능 이중층 축전기는 적어도 600W/㎏의 동력 등급에서 적어도 5WH/㎏의 유용한 에너지를 전달할 수 있다.

Description

알루미늄 탄소 복합 전극을 포함하는 고성능 이중층 축전(HIGH PERFORMANCE DOUBLELAYER CAPACITORS INGLUDING ALUMINUM CARBON COMPOSITE ELECTRODES)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 단일 셀 고성능 이중층 축전기의 단면도이다. 제2도는 본 발명에 따른 양극 알루미늄/탄소 복합 전극의 단면도이다. 제3도는 고성능 양극 유형 이중층 축전기의 시리즈 적층의 단면도이다.

Claims (42)

  1. 상호 대향면을 갖는 한쌍의 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극;각 복합 전극의 비대향면상에 배치된 한쌍의 집전 장치; 복합 전극의 대향면 사이에 위치한 이온 전도성 분리기; 및 복합 전극 및 분리기를 포화시키는 전해질 용액으로 구성되는 이중층 축전기.
  2. 제1항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 활성탄 섬유 예비성형물내에 알루미튬 함침제의 균일하게 분포된 연속 경로를 갖는 다공성 전극을 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  3. 제2항에 있어서, 이중층 축전기가 적어도 600W/㎏의 동력 등급에서 적어도 5Wh/㎏의 유용한 에너지를 전달할 수 있는 이중층 축전기.
  4. 제2항에 있어서, 복합 전극이 1.5 Ω㎠ 이하의 저항 및 적어도 30F/㎠의 전기 용량을 갖는 이중층 축전기.
  5. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 탄소 직물 에비성형물내에 함침된 알루미늄의 균일하게 분포된 연속 경로를 갖는 다공성 전극을 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  6. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 탄소 페이퍼 예비성형물내에 함침된 알루미늄의 균일하게 분포된 연속 경로를 갖는 다공성 전극을 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  7. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 약 500 내지 3000㎡/g 범위의 표면적을 갖는 활성탄 섬유를 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  8. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 2000㎡/g/ 이상의 표면적을 갖는 활성탄 섬유를 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  9. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 약 1.3 내지 0.5 범위의 알루미늄:탄소 중량비를 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  10. 제1, 3 및 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 알루미늄 함침된 탄소 복합 전극이 1.0 이하의 알루미늄: 탄소 중량비를 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  11. 제1항에 있어서, 이중층 축전기를 밀봉 포장하기 위한 하우징 수단을 추가로 포함하는 이중층 축전기.
  12. 제1항에 있어서, 분리기가 전해질 용액으로 포화된 다공성 폴리프로필렌 분리기인 이중층 축전기.
  13. 제1항에 있어서, 집전 장치가 각 전극의 배대향면과 결합된 금속 포일의 박층을 포함하는 이중층 축전기.
  14. 제1항에 있어서, 집전 장치가 각 전극의 비대향면과 결합된 알루미튬 포일의 박층을 포함하는 이중층 축전기.
  15. 제1항에 있어서, 전해질 용액이 용융 염 용액인 이중층 축전기.
  16. 제15항에 있어서, 용융 염 전해질 용액이 염화칼륨 및 염화리튬의 혼합물인 이중층 축전기.
  17. 제15항에 있어서, 용융 염 전해질 용액이 화학식에 의해 특징지워지는 이중층 축전기.
    〔AlCl3〕ㆍMX
    상기 식에서, M은 알칼리 금속이고; X는 염소 또는 브롬으로 구성되는 그룹중에서 선택된다.
  18. 제1항에 있어서, 전해질 용액이 암모니에이트 용액인 이중층 축전기.
  19. 제18항에 있어서, 암모니에이트 전해질 용액이[NH₄NO₃]·1.3[NH₃]:[Nal]·3.3[NH₃]: 및 [LiClO₄]·4[NH₃]로 구성되는 그룹중에서 선택되는 이중층 축전기.
  20. 제1항에 있어서, 전해질 용액이 화학식(1)에 의해 특징지워지는 이산화황 용액인 이중층 축전기.
  21. 활성탄 섬유 예비성형물을 알루미늄의 균일하게 분포된 연속 경로로 함침하고;집진 장치 판을 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 표면상에 결합하며; 알루미늄 함침된 탄소 예비성형물이 상호 대향하는 비-결합면을 갖도록, 한쌍의 알루미늄 함침된 탄소 예비성형물과 집진 장치 판을 함께 정렬시키며; 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 대향면 사이에 이온 전도성 분리기를 배치하고; 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물 및 분리기를 전해질 용액으로 포화시키는 단계를 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물에 집전 장치 판을 결합시키는 단계가, 알루미늄 포일 집전 장치로부터 산화 알루미늄층을 제거하고; 알루미늄 원자가 접촉면에서 알루미늄 카바이드의 형성을 방지하면서 탄소 전극을 알루미늄 포일을 부착시키기 위하여 탄소 전극 및 알루미튬 포일의 접촉면에서 빈 공간을 채우기에 충분하도록 불활성 대기중에 알루미늄의 융점 이하의 결합 온도에서 알루미늄 포일에 대해 탄소 전극을 압착시키는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  23. 제21항 또는 22항에 있어서, 하우징내에 이중층 축전기를 밀봉 포장하는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  24. 제21항 또는 22항에 있어서, 함침 단계중에 알루미늄 함침 탄소 섬유 예비성형물의 다공성을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  25. 제24행에 있어서, 활성탄 섬유 예비성형물을 알루미늄의 균일하게 분포된 연속 경로로 함침시키는 단계가 용융 알루미늄을 활성탄 섬유 예비성형물중으로 플라즈마 분사하는 것을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 다공성 조절 단계가 플라즈마 분사 장치와 탄소 섬유 예비성형물간 격리애자 거리의 조정을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  27. 제25항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 다공성 조절 단계가 탄소 섬유 예비성형물에 대한 플라즈마 분사 장치의 소사 속도의 조절을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  28. 제25항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 다공성 조절 단계가 활성탄 섬유 예비성형물로의 용융 알루미늄의 전달 온도 및 압력 조절을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  29. 제24항에 있어서, 활성탄 섬유 예비성형물을 알루미늄의 균일하게 분포된 연속 경로로 함침시키는 단계가 활성탄 섬유 예비성형물을 용융 알루미늄의 배스내로 침지시킴을 추가로 포함하는 이중층 축전기의 제조 방법.
  30. 제24항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 다공성 조절 단계가 활성탄 섬유 예비성형물을 함침시키는 용융 알루미늄의 압력 순환을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  31. 제24항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물의 다공성 조절 단계가 함침 단계중에 활성탄 섬유 예비성형물에 초음파 진동의 적용을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  32. 제21항 또는 22항에 있어서, 활성탄 섬유 에비성형물을 알루미늄으로 함침시키기에 앞서 습윤제로 구성된 용융 금속 침투물중으로 활성탄 섬유 예비성형물을 함침시키는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서, 습윤제가 주석-티타늄, 구리-주석-티타늄, 탄탈룸-탄소, 티타늄-질소, 티타늄-질소-탄소, 실리콘-탄소, 및 이들의 혼합물로 구성된 구룹중에서 선택되는 이중층 축전기 제조 방법.
  34. 제21항 또는 22항에 있어서, 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물 및 분리기를 전해질 용액으로 포화시키는 단계가 알루미늄 함침된 탄소 섬유 예비성형물 및 분리기를 진공 침투 방법을 이용하여 전해질 용액으로 포화시키는 것을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  35. 제21항 또는 22항에 있어서, 결합 온도가 약 300 내지 600℃인 이중층 축전기 제조 방법.
  36. 제35항에 있어서, 결합 온도가 약 360℃인 이중층 축전기 제조 방법.
  37. 제22항에 있어서, 결합전에 알루미늄 포일 표면의 에칭 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서, 알루미늄 포일의 에칭 단계가 포일을 황산내 나트륨 디크로메이트 용액에 침지시키는 것을 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  39. 제22항에 있어서, 산화 알루미늄층을 아르곤 이온 스퍼터링 기술로 알루미늄 포일로부터 제거시키는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  40. 제22항에 있어서, 약 0.5mail 내지 3.0mail 두께를 갖는 알루미늄 포일에 대해 탄소 전극을 압착시키는 단계를 추가로 포함하는 이중층 축전기 제조 방법.
  41. 제22항에 있어서, 알루미늄 포일에 대해 탄소 전극을 압착시키는 단계가 약 3psi 내지 400psi의 결합압력에서 성취되는 이중층 축전기 제조 방법.
  42. 제41항에 있어서, 알루미늄 포일에 대해 탄소 전극을 압착시키는 단계가 약 12psi의 결합 압력에서 성취되는 이중층 축전기 제조 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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