WO2016163647A1 - 전기 이중층 소자 - Google Patents

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WO2016163647A1
WO2016163647A1 PCT/KR2016/002405 KR2016002405W WO2016163647A1 WO 2016163647 A1 WO2016163647 A1 WO 2016163647A1 KR 2016002405 W KR2016002405 W KR 2016002405W WO 2016163647 A1 WO2016163647 A1 WO 2016163647A1
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terminal
hole
double layer
electric double
layer device
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PCT/KR2016/002405
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신나리
유성욱
이규정
김영진
안형식
최정호
최영석
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주식회사 네스캡
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electric double layer device, and more particularly, to provide an electric double layer device capable of ensuring a clean appearance and a lifetime.
  • an electric double layer device is a device that stores electric energy, such as a battery, a capacitor, or an electrolytic capacitor, and performs charging and discharging using an electrode that can be energized. It is used for MP3 player or memory backup, or for driving motor of wind, solar, electric car or hybrid car.
  • One example is a capacitor as an electric double layer device.
  • the electric double layer capacitor functions to accumulate electricity like a battery by making an electrostatic layer on the interface between the activated carbon electrode and the organic electrolyte and using the electric double layer state as a function of the dielectric.
  • the electric charge accumulated in the electric double layer generated between the solid electrode and the solid or liquid electrolyte is used.
  • Capacitors have lower energy densities than batteries, but have excellent characteristics in terms of power density, which shows instantaneously high output, and have been applied to various fields such as semi-permanent lifespan exceeding several hundred thousand times.
  • the principle of the electric double layer capacitor is to put a pair of solid electrodes into the electrolyte ion solution and apply a DC voltage.
  • An anion is positively induced at the electrode polarized to the positive electrode and a cation is induced electrostatically at the electrode polarized to the negative electrode.
  • a myriad of pores are distributed to form an electric double layer naturally.
  • the configuration of the electric double layer capacitor is composed of an electrode, a separator, an electrolyte, a current collector and a case.
  • the most important part of the capacitor is the choice of the material used for the electrode, but the capacitance also changes with different components.
  • the electrode material should have high electrical conductivity, high specific surface area, and be electrochemically stable.
  • a battery is exemplified as an electric double layer device.
  • a battery is a device that converts chemical energy of a chemical substance (active material) contained therein into electrical energy through an electrochemical redox reaction.
  • Cells represent a collection of two or more electrochemical cells, but are also commonly used in single cells.
  • Such a battery is composed of an electrochemical reaction instead of a chemical reaction so that the electrons can flow to the outside through the wire, and the electron flowing through the wire serves as a source of electrical energy to provide electrical utility.
  • the battery has active materials such as a cathode or a positive electrode and an anode or a negative electrode over the current collector, separated from each other by a separator, and also an electrolyte that enables ion transfer between the two electrodes. It is contained in an electrolyte.
  • the movement of a material is performed such that the cathode receives electrons from an external conductor and the cathode active material is reduced, the cathode that emits electrons to the conductor as the anode active material is oxidized, and the reduction reaction of the anode and the oxidation reaction of the cathode are chemically coordinated.
  • the electrolyte which enables it, together with a separator for preventing physical contact between the positive electrode and the negative electrode, should be arranged to interact to provide chemical energy as electrical energy.
  • the cathodes of the cells thus arranged basically give up electrons and oxidize themselves, the anodes accept electrons (with cations) and they are reduced so that when the cell is connected to an external load, the two electrodes are each electrochemically It makes a difference, and it's electric.
  • the electrons generated by the oxidation reaction of the cathode moves to the anode via an external load and reaches a cathode to cause a reduction reaction with the anode material, and thus anion (negative ion) and cation (positive) toward the cathode and anode in the electrolyte. completes the flow of electric charges by mass transfer of ions).
  • the inside of the electrolyte causes a reaction to continue to flow in the external conductor, thereby causing electrical work to be carried out.
  • Batteries can be classified into liquid electrolyte batteries and polymer electrolyte batteries according to the type of electrolyte. Generally, batteries using liquid electrolyte are called lithium ion batteries, and polymer electrolytes are called lithium polymer batteries.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a general electric double layer device
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating a charging principle of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device
  • FIG. 3 is an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer device. This is a circuit diagram for explaining the charging / discharging power source.
  • a general electric double layer device 100 includes an electrode 10, an electrolyte 20, a current collector 30, a separator 40, a first lead terminal 61, and a second lead terminal 62. ).
  • the electric double layer device 100 when the electric double layer device 100 is compared to a battery, the chemical energy of a chemical substance (active material) contained therein will be converted into electrical energy through an electrochemical oxidation-reduction reaction.
  • the electrode 10 overlaid on the 30 has active materials such as a positive electrode and a negative electrode.
  • the electric double layer device 100 is described as a capacitor and the characteristics thereof are explained in more detail, energy is obtained by using a distribution in which + and ⁇ charges are arranged in contact with each other at a short distance at an interface between two different electrodes 10.
  • the high capacitance characteristic of farad unit is stored, and the performance change and deterioration due to the charge / discharge cycle are extremely small.
  • the electrode 10 stores the electric charge by the electric double layer formed at the interface with the electrolyte solution 20 using activated carbon having a large specific surface area, and the electrode 10 has a capacitance among the electrical characteristics.
  • internal resistance characteristics are the most important criteria for performance evaluation, so the specific resistivity of the material should be low, and it should be a porous structure, and the pore size and distribution among the porous structures should be simple and concentrated in a certain range.
  • the characteristics of the material of the electrode 10 dominate the inherent charge and discharge characteristics of the electric double layer capacitor.
  • the electrolyte 20 uses an organic solvent, a quaternary ammonium salt (organic), an aqueous sulfuric acid solution (aqueous solution), and the like.
  • organic solvent a quaternary ammonium salt
  • aqueous solution aqueous sulfuric acid solution
  • PC and ethylmethyl carbonate (EMC) and PC and dimethoxyethane (DME) can be mixed in organic solvent electrolytes to improve electrical conductivity.
  • the electrostatic capacitance per area of the electric double layer capacitor 100 using the organic electrolyte is 4 to 6 mW / cm 2, and since the electrical conductivity of the aqueous solution is higher than that of the organic type, the aqueous electrolyte is 5 to 10 mW / cm 2. It has excellent characteristics but also has disadvantages such as narrow potential window and decomposition.
  • the separator 40 uses a nonwoven fabric, porous polyethylene (PE), porous polypropylene (PP) film, or the like.
  • Figure 4 is a process chart showing the manufacturing process of the electric double layer capacitor according to the prior art document
  • Figure 5 is a block diagram for explaining a manufacturing method of the integrated electric double layer capacitor according to the prior art document
  • Figure 6 is a prior art document It is a configuration diagram for explaining the manufacturing process of the electrode element configured in the electric double layer capacitor according to.
  • a secondary battery capable of charging / discharging for example, an energy storage device such as an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor (EDLC), a winding-type winding type of jelly roll is used.
  • an energy storage device such as an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor (EDLC)
  • EDLC electric double layer capacitor
  • a wound energy storage device for example, wound electrochemical double layer capacitors (EDLC) and the like, may include a cylindrical case 20 made of aluminum (Al), and a case 20. It includes a winding element (10) built in.
  • EDLC wound electrochemical double layer capacitors
  • the winding element 10 winds, i.e., windings a band-shaped electrode stack, i.e., a band-shaped electrode stack comprising an electrode interposed between a positive electrode and a negative electrode and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode element. After winding, it is formed by taping the outside so as not to unwind the wound form.
  • the winding device 10 formed as described above is impregnated with an electrolyte and then embedded in the cylindrical case 20, and a terminal plate 30 is installed on the winding device 10, and a lug is provided on the terminal plate 30.
  • Or screw (Screw) type external terminal 40 is fastened.
  • the upper part of the case 20 is formed in the neck portion 21 to prevent the terminal plate 30 from being pushed down, the winding element 10 is formed after the neck portion 21 as described above in the case 20 Built-in, the winding element 10 and the external terminal 40 is electrically connected by the terminal 23. Thereafter, the terminal plate 30 is assembled in the case 20 by fixing the upper end 22 of the case 20 through a curling process.
  • the electrode device 100 includes an electrode current collector sheet 111 such as a conventional aluminum foil and an electrode active material coated on the current collector sheet 111. 112).
  • the electrode active material 112 is formed by application of a conductive paste mainly composed of activated carbon.
  • the terminal 120 is coupled to the electrode device 100. At this time, the electrode active material 112 is removed by scraping a portion to which the terminal 120 is to be coupled, and then punched, followed by riveting. 120) is configured to combine.
  • the present applicant intends to propose an electric double layer device according to the present invention by improving the prior art literature.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device capable of relatively preventing the leakage of cations and relatively increasing the life while eliminating the wetting phenomenon.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device that can prevent corrosion of the aluminum terminal in advance.
  • An object of the present invention is to have a concave portion while lowering the center of the volume jaw protruding to the upper portion of the rubber in advance so that the first terminal and the circuit board can be kept flat even when the center of the volume jaw is high during the beading of the case. It is to provide an electric double layer device that can be mounted more stably when connecting the second terminal.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device capable of improving the interfacial bonding force of the urethane resin.
  • An object of the present invention is to provide an electric double layer device to maximize the fixing force of the urethane resin.
  • a winding electrode unit having a first current collector sheet and a second current collector sheet which are wound while being separated by a separating sheet, a first terminal and a second terminal connected to the first current collector sheet and a second current collector sheet, respectively;
  • An electrical double layer comprising a case containing an electrode unit, and a rubber field having a first through hole and a second through hole drilled to pass through the first terminal and the second terminal to expose the case while covering the case.
  • a urethane potting portion that fills the gap between the first terminal and the first through hole exposed to the outside of the rubber field and the gap between the second terminal and the second through hole, respectively.
  • a first port groove and a second port groove respectively provided relatively low by a volume jaw protruding to an upper portion of the rubber field around the first through hole and the second through hole through which the first terminal and the second terminal pass;
  • the present invention further includes a urethane potting portion that fills the gap between the first terminal and the first through hole and the gap between the second terminal and the second through hole, respectively, to thoroughly prevent the leakage of positive ions, thereby eliminating the phenomenon of wetness. There is a relatively increased effect.
  • the present invention allows the urethane resin to be quickly and easily introduced into the first and second port grooves which are relatively low by the volume jaw protruding to the upper portion of the rubber field, thereby ensuring workability while surrounding the urethane resin. By minimizing the phenomenon of spreading to ensure a clean appearance.
  • the first and second pockets flow into the first and second pockets to be filled with each other. And a more thorough prevention of the leakage of cations through the gap between the first through hole and the gap between the second terminal and the second through hole, thereby increasing the service life more significantly.
  • the present invention is anodizing the aluminum terminal in advance so that the aluminum oxide film is formed to have an effect that can ensure the life.
  • the present invention is to lower the center of the volume jaw protruding to the upper portion of the rubber in advance to have a concave portion so that even when the center of the volume jaw is increased even when the case is beaded, the first terminal and the second terminal on the circuit board There is an effect that can be mounted more stably when connecting the terminal.
  • the present invention has the effect of improving the interfacial bonding force of the urethane resin.
  • the present invention has the effect of maximizing the adhesion of the urethane resin.
  • 1 is a schematic view showing the structure of a general electric double layer device.
  • Figure 2 is a schematic diagram for explaining the charging principle of the electric double layer capacitor applied to the general electric double layer device.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a charging / discharging power of an electric double layer capacitor applied to a general electric double layer element.
  • Figure 4 is a process diagram showing the manufacturing process of the electric double layer capacitor according to the prior art document.
  • FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a method for manufacturing an integrated electric double layer capacitor according to the prior art document.
  • Figure 6 is a block diagram for explaining the manufacturing process of the electrode element configured in the electric double layer capacitor according to the prior art document.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an electric double layer device according to the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing an electric double layer device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an electric double layer device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a winding electrode unit applied to the electric double layer device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a first terminal and a second terminal applied to the electric double layer device according to the present invention.
  • FIG. 12A is a perspective view illustrating a rubber field applied to an electric double layer device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 12B is a sectional view showing a rubber field applied to an electric double layer device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a winding electrode unit 10 having a first current collector sheet 11 and a second current collector sheet 12 that are wound while being separated by a separating sheet 13 and the first electrode may be provided.
  • the first port grooves 51 and the first port grooves 51 and the first port grooves 51 and the second port holes 41 and the second portholes 42, respectively, are provided relatively low by the volume jaw 43 protruding upward from the rubber field 40.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an electric double layer device according to the present invention
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing an electric double layer device according to the present invention
  • Figure 9 is a longitudinal cross-sectional view showing an electric double layer device according to the present invention.
  • the electric double layer device has a winding electrode unit having a first current collector sheet 11 and a second current collector sheet 12 which are wound while being separated by a separating sheet 13 as shown in FIGS. 7 to 9. 10, a case accommodating the first terminal 21 and the second terminal 22 and the winding electrode unit 10 respectively connected to the first current collector sheet 11 and the second current collector sheet 12 ( 30 and the first through hole 41 and the second through hole 42 which are drilled to expose the outside by passing through the first terminal 21 and the second terminal 22 while covering the case 30. It includes a rubber field 40 having.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a winding electrode unit applied to the electric double layer device according to the present invention.
  • the first collector sheet 11 and the second collector sheet 12 may be made of an aluminum foil coated with an electrode active material as shown in FIGS. 7 to 10, and may be utilized as a positive electrode collector and a negative electrode collector.
  • the electrode active material may be formed of a conductive paste mainly composed of activated carbon.
  • the case 30 may be formed by impregnating the winding electrode unit 10 including the first collector sheet 11 and the second collector sheet 12 in an electrolyte solution. ) And the bonding can be completed by beading and curling the upper end of the case 30 facing the rubber field 40.
  • the first terminal 21 connected to the first current collector sheet 11 used as the positive electrode current collector is used as the positive electrode terminal, and further, the second terminal connected to the second current collector sheet 12 used as the negative electrode current collector ( 22) is used as the negative terminal.
  • An electric double layer device having such a structure was accelerated by 2.7V at a temperature of 90% relative humidity and 60 ° C. As a result, a gap between the second terminal 22 and the second through hole 42 used as the negative electrode terminal was obtained. As the cation escapes, it interacts with the external humidity, causing the phenomenon of wetness, which has a limit of about 1000 hours.
  • the urethane potting part 50 filling the gap between the first terminal 21 and the first through hole 41 and the gap between the second terminal 22 and the second through hole 42, respectively.
  • the urethane potting part 50 has an upper portion of the rubber field 40 around the first through hole 41 and the second through hole 42 through which the first terminal 21 and the second terminal 22 pass.
  • the first port groove 51 and the second port groove 52 and the first port groove 51 and the second port groove 52 which are respectively provided relatively low by the volume jaw 43 protruding into It may be made of a urethane resin 53 is filled and cured, respectively.
  • the urethane resin 53 can be quickly and easily introduced into the first and second port grooves 51 and 52 provided relatively low by the volume jaw 43 protruding to the upper portion of the rubber field 40. It is possible to ensure workability while minimizing the phenomenon of spreading around after the urethane resin 53 is introduced while ensuring the workability.
  • FIG. 12A is a perspective view showing a rubber field (after beading) applied to an electric double layer device according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 12B is a rubber field (before bidding) applied to an electric double layer device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the first port groove 51 is recessed and formed along the inner diameter of the first through hole 41 to closely contact the first terminal 21 while receiving and filling the urethane resin 53.
  • the first pocket 51a to be cured, and the second port groove 52 is recessed and molded along the inner diameter of the second through hole 42 to receive and fill the urethane resin 53 to fill the second terminal 22.
  • a second pocket 52a to be in close contact hardening.
  • the first terminal 21 When urethane resin 53 is introduced into the first and second port grooves 51 and 52, the first terminal 21 is quickly filled and filled with the first and second pockets 51a and 52a. ) And the gap between the first terminal 21 and the first through hole 41 and the gap between the second terminal 22 and the second through hole 42 by being closely adhered and hardened to the second terminal 22, respectively. It is possible to further prevent the leakage of positive ions through the longer life can be increased significantly.
  • the electric double layer device according to the present invention may have a concave portion (43a) that becomes flat when the volume jaw 43 protruding to the upper portion of the rubber field 40 is lowered toward the center and then becomes higher when the case 30 is beaded. .
  • the first port groove 51 and the second port groove 52 may have a concave-convex (B) to enhance the interfacial bonding force of the urethane resin 53, this concave-convex (B) is a rubber field (
  • the surface of the mold may be given by arc discharge treatment, or the rubber sheet 40 may be polished by sand paper, or mechanically or chemically etched through sand blast.
  • the urethane resin 53 may be filled to maximize the fixing force of the urethane resin 53.
  • the primer adhesive may of course be an Ethyl Acetate family of adhesives.
  • first terminal 21 and the second terminal 22 are connected to the first current collecting sheet 11 and the second current collecting sheet 12, respectively, so that the first through holes 41 and the second through holes 42 are used.
  • the aluminum terminal (A) is anodized to form the aluminum oxide film (A1).
  • the aluminum terminal (A) is easily oxidized and there is a problem of corrosion, if this corrosion is shortened as well as accelerates the leakage of cations and will further increase the self-corrosion caused by the wetting phenomenon.
  • the aluminum terminal (A) is anodized in advance so that the aluminum oxide film (A1) is formed, and the aluminum terminal (A) having the aluminum oxide film (A1) is provided.
  • the accelerated test of the electric double layer device applying the terminal 1 and the second terminal 22 at 2.7 V in a 90% relative humidity and 60 ° C. temperature extended the life to about 1500 hours.
  • the accelerated test of the electric double layer device according to the present invention applied to the urethane potting part 50 under the same conditions was able to extend the life up to about 2500 hours.
  • the present invention can be used in the field of devices that store electrical energy, such as batteries (batteries), capacitors (Capacitor) or electrolytic capacitors (Electrolytic Condenser).
  • batteries batteries
  • capacitors Capacitor
  • electrolytic capacitors Electrolytic Condenser

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Abstract

본 발명은 고무전(40)의 외부로 노출된 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부(50)를 구비시키면서 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)의 알루미늄터미널(A)을 아노다이징 처리하여 산화알루미늄피막(A1)이 형성되도록 함으로써 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한 전기 이중층 소자에 관한 것이다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 19.04.2016]　전기 이중층 소자
본 발명은 전기 이중층 소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수명 보장과 더불어 깔끔한 외관까지 보장할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
일반적으로 전기 이중층 소자는 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser)와 같이 전기 에너지를 저장하는 소자로서 통전이 가능한 전극을 사용하여 전기적인 충전과 방전을 행하며, 휴대폰, GPS수신기, MP3 플레이어 또는 메모리 백업의 용도로 사용되거나 풍력, 쏠라(Solar), 전기 자동차 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차의 모터 구동 등의 목적으로 사용되고 있다.
전기 이중층 소자로서 캐패시터를 하나의 예로 들 수 있다.
전기 이중층 캐패시터는 활성탄 전극과 유기계 전해질의 경계면에 정전층을 만들어 전기 이중층 상태를 유전체의 기능으로 이용해 전지와 마찬가지로 전기를 축적시키는 기능을 한다.
특히, 고체전극과 고체 또는 액체상태의 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용한다.
캐패시터의 경우는 전지와 비교해 에너지 밀도가 낮지만 순간적으로 높은 출력을 나타내는 파워밀도 면에서 우수한 특성을 보이고 있으며, 수십만 회를 웃도는 반영구적인 수명 등으로 여러 분야에 응용되고 있다.
전기 이중층 캐패시터의 원리로서는 한 쌍의 고체전극을 전해질이온 용액 속에 넣어서 직류전압을 걸어주면 양극으로 분극된 전극에는 음이온이, 음극으로 분극된 전극에는 양이온이 정전적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기 이중층을 형성하게 된다. 특히, 활성탄의 경우에는 무수히 많은 세공이 분포해 전기 이중층이 자연스럽게 형성된다.
이때, 전기 이중층 캐패시터의 구성은 전극, 세퍼레이터, 전해질, 집전체와 케이스로 구성된다.
이중에서 캐패시터의 가장 핵심이 되는 부분은 전극에 사용되는 재료의 선택이라 할 수 있으나, 여러 다른 구성요소들에 의해 정전용량 역시 변하게 된다.
그리고, 전극재료는 전기전도성이 크고 비표면적이 높아야 하며 전기화학적으로 안정되어야 한다.
다음으로, 전기 이중층 소자로서 전지(Battery)를 하나의 예로 들 수 있다.
전지는 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응(redox reaction)을 통하여 전기 에너지(electrical energy)로 변환하는 소자를 말한다.
전지는 두 개 이상의 전기 화학적 셀(cell)의 집합체를 나타내지만, 보통 단위 전지(single cell)에도 사용되고 있다. 이러한 전지는 화학반응 대신 전기 화학반응이 일어나 전자가 도선을 통하여 외부로 흐를 수 있도록 이루어져 있으며, 도선을 통하여 흐르는 전자는 전기 에너지의 원천이 되어 전기적인 유용함을 제공한다.
더욱 구체적으로, 전지는 집전체 위에 씌워진 양극(cathode or positive electrode)과 음극(anode or negative electrode)이라는 활물질 들을 가지고 있고, 세퍼레이터에 의해 서로 떨어져 있으며, 또한 두 전극사이의 이온 전달을 가능하게 하는 전해질(electrolyte)에 담겨져 있다.
전등, 기계 및 기구 등을 작동하기 위해서는 전지의 두 전극 사이에 충분한 전압과 전류가 생성될 수 있도록 적절한 전극물질과 전해질이 선정되어 특별한 구조로 배열되어져야 한다.
예를 들어, 외부 도선으로부터 전자를 받아 양극 활물질이 환원되는 양극과, 음극 활물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 음극, 그리고 양극의 환원반응 및 음극의 산화반응이 화학적 조화를 이루도록 물질의 이동을 가능하게 하는 전해질, 더불어 양극과 음극의 물리적 접촉 방지를 위한 세퍼레이터 등이 상호 작용되어 화학적 에너지를 전기적 에너지로 제공할 수 있도록 배열되어야 하는 것이다.
이와 같이 배열된 전지의 음극은 기본적으로 전자를 내어주고 자신은 산화되며, 양극은 전자를 받아(양이온과 함께) 자신은 환원되어 전지가 외부 부하와 연결되어 작동할 때 두 전극은 각각 전기 화학적으로 변화를 일으켜 전기적인 일을 하게 된다.
이때, 음극의 산화반응에 의해 생성된 전자는 외부 부하를 경유하여 양극으로 이동하고 양극에 이르러 양극 물질과 환원반응을 일으켜, 전해질 내에서 음극과 양극 방향으로의 anion(negative ion)과 cation(positive ion)의 물질이동에 의한 전하의 흐름을 완성한다.
이렇게 전해질 내부에서는 외부도선에서 계속해서 전하가 흐르도록 반응을 일으키고 이에 힘입어 그 전하로의 전기적인 일을 하게 되는 것이다.
전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 배터리, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 배터리라고 한다.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도이고, 도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도이다.
일반적인 전기 이중층 소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전극(10), 전해액(20), 집전체(30), 세퍼레이터(40), 제 1 리드단자(61) 및 제 2 리드단자(62)를 포함한다.
이때, 전기 이중층 소자(100)를 전지로 비유할 경우, 그 내부에 들어있는 화학물질(활물질; active material)의 화학 에너지를 전기 화학적 산화-환원반응을 통하여 전기 에너지로 변환시키게 될 것이고, 집전체(30) 위에 씌워진 전극(10)은 양극과 음극이라는 활물질을 갖게 된다.
반면, 전기 이중층 소자(100)를 캐패시터로 비유하면서 그 특성을 더욱 구체적으로 설명하면, 서로 다른 두 전극(10) 사이에 존재하는 계면에서 +, - 전하가 단거리에 접하여 배열된 분포를 이용하여 에너지를 저장하고, farad 단위의 높은 정전용량 특성을 나타내며 충·방전 사이클에 의한 성능변화 및 열화가 극히 작은 특성을 가지게 된다.
그리고, 전극(10)은 비표면적이 큰 활성탄(activated carbon)을 사용하여 전해액(20)과의 계면에서 형성된 전기 이중층에 의한 전하를 저장하고, 이러한 전극(10)은 전기적 특성 중 정전용량(capacitance)과 내부저항 특성이 성능평가의 가장 중요한 기준이 되므로 그 소재의 자체 비저항이 낮아야 하고 다공질 구조체이어야 하며, 다공질 구조 중 세공크기 및 분포가 단순하고 일정범위에 편중되어야 한다. 이러한 전극(10) 소재의 특성은 전기 이중층 캐패시터의 고유 충·방전 특성을 지배한다.
따라서, 현재 전극(10)으로 비표면적이 넓고 가격이 저렴한 활성탄소계를 많이 사용하고 있으며 에너지 밀도를 높이기 위하여 금속산화물 및 전도성고분자를 이용한 연구가 증가되고 있다.
한편, 전해액(20)은 유기용매와 4급 암모늄염(유기계), 황산수용액(수용액계) 등을 사용한다. 유기용매 전해액 중에서 PC와 ethylmethyl carbonate(EMC) 그리고 PC와 dimethoxyethane(DME)을 일정비율 혼합시켜 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
유기계 전해액을 사용한 전기 이중층 캐패시터(100)의 면적당 정전용량은 4∼6㎌/㎠이며, 유기계보다 수용액계의 전기 전도도가 높기 때문에 수용액계 전해액의 경우에는 5∼10㎌/㎠으로 수용액계 전해액이 우수한 특성을 나타내기도 하나 potential window가 좁고 분해가 일어나는 등의 단점이 있기도 한다.
세퍼레이터(40)는 부직포, 다공질 polyethylene(PE), 다공질 polypropylene(PP) film 등을 사용한다.
전기 이중층 캐패시터의 충전원리는 도 1에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(40)를 사이에 두고 두 전극(10)과 전해액(20)이 대립하고 있는 상황에서 도 2의 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지의 공급이 없는 상태에서는 내부의 전하분포가 불균일한 bulk 상태가 되어 전극(10)간 전위차가 0이 되고, 도 3의 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도에 도시된 바와 같이 외부로부터 전기 에너지가 공급되면 내부의 전하분포가 균일하게 형성되어 도 2에 도시된 바와 같이 두 전극(10) 사이에 전위차 2Φ1 전압의 에너지가 충전된다.
이때, 전기 에너지의 공급이 중단되더라도 이미 형성된 전기 이중층은 소멸되지 않으며 충전된 전기 에너지는 그대로 유지 보존된다.
선행기술문헌(대한민국 공개특허 제2009-0118328호; 모듈형 전기 이중층 커패시터 및 그 제조방법)
도 4는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터의 제작과정을 도시한 공정도이고, 도 5는 선행기술문헌에 따른 일체형 전기 이중층 커패시터의 제조방법을 설명하기 위한 구성도이며, 도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터에 구성되는 전극소자의 제작과정을 설명하기 위한 구성도이다.
일반적으로 충전/방전이 가능한 이차전지, 예를 들어 전해 콘덴서, 전기 이중층 커패시터(EDLC) 등의 에너지 저장장치는 젤리롤 형태의 권취형(Winding-Type)이 많이 사용되고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 권취형 에너지 저장장치, 예를 들어, 권취형 전기 이중층 커패시터(EDLC : Electrochemical Double Layer Capacitors) 등은 주로 알루미늄(Al) 재질의 원통형 케이스(20)와, 케이스(20)에 내장된 권취소자(10)를 포함한다.
권취소자(10)는 띠 형상의 전극 적층체 즉, 양극 및 음극의 전극소자와, 상기 양극과 음극의 전극소자의 사이에 개재된 전해질로 이루어지는 띠 형상의 전극 적층체를 원통형으로 권취, 즉 와인딩(Winding)한 후, 와인딩된 형태가 풀리지 않도록 외부를 테이핑(Taping)하여 형성된다.
이와 같이 형성된 권취소자(10)는 전해액에 함침된 후, 원통형 케이스(20) 내부에 내장되며, 권취소자(10)의 상부에는 단자판(30)이 설치되고, 단자판(30)에는 러그(Lug) 또는 스크류(Screw) 타입의 외부단자(40)가 체결된다.
또한, 케이스(20)의 상부에는 단자판(30)이 아래로 밀리는 것을 방지하는 목부(21)가 함몰되게 형성되며, 권취소자(10)는 케이스(20)에 위와 같은 목부(21)가 형성된 후 내장되고, 권취소자(10)와 외부단자(40)는 단자(23)에 의해 전기적으로 연결된다. 이후, 케이스(20)의 상부 단부(22)를 구부리는 커링(Curling) 공정을 통해 단자판(30)이 케이스(20) 내에 고정되면서 조립 완료된다.
한편, 전극소자(100)는 도 6의 상부측에 도시된 도면을 참조하여 보면, 통상적인 알루미늄 포일(foil)과 같은 전극 집전시트(111)와, 집전시트(111)에 도포된 전극활물질(112)로 구성된다.
전극활물질(112)은 주로 활성탄을 주재료로 하는 전도성 페이스트의 도포에 의해 형성된다.
전극소자(100)에는 단자(120)가 결합되는데, 이때 먼저 단자(120)가 결합될 부위를 긁어내어 전극활물질(112)을 제거한 다음 천공한 후, 리벳팅(rivetting) 등의 공정으로 단자(120)를 결합시키는 구성으로 이루어진다.
본원 출원인은 선행기술문헌을 개량 발전시켜 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 양이온의 누출을 철저히 방지하여 젖음현상을 없애면서 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 작업성을 보장하면서도 깔끔한 외관의 마무리까지 보장케 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 알루미늄터미널의 부식을 미연에 방지할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 고무전 상부로 돌출된 볼륨턱의 중앙을 미리 낮게 하면서 오목부를 가질 수 있도록 하여 케이스의 비딩시 볼륨턱의 중앙이 높아지더라도 평탄하게 유지될 수 있도록 하여 회로기판에 제1터미널 및 제2터미널을 접속시킬 때 보다 안정되게 탑재되도록 할 수 있는 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 우레탄수지의 계면 결합력을 증진시킬 수 있도록 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 우레탄수지의 고착력을 극대화시킬 수 있도록 한 전기 이중층 소자를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
세퍼레이팅시트에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트 및 제2집전시트를 지닌 와인딩 전극유닛과, 상기 제1집전시트 및 제2집전시트에 각각 접속된 제1터미널 및 제2터미널과, 상기 와인딩 전극유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스를 커버링하면서 상기 제1터미널 및 제2터미널을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀을 지닌 고무전을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
상기 고무전의 외부로 노출된 상기 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 포함하고,
상기 우레탄 포팅부는
상기 제1터미널 및 제2터미널이 통과되는 상기 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀 주위의 상기 고무전 상부로 돌출된 볼륨턱에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈 및 제2포트홈과,
상기 제1포트홈 및 제2포트홈에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 더 구비시켜 양이온의 누출을 철저히 방지하여 젖음현상을 없애면서 수명을 상대적으로 늘릴 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 고무전의 상부로 돌출된 볼륨턱에 의해 상대적으로 낮게 마련되는 제1포트홈 및 제2포트홈에 우레탄수지를 신속 용이하게 투입시킬 수 있도록 하여 작업성을 보장하면서도 우레탄수지의 투입 후 주변으로 퍼지는 현상을 극소화시켜 깔끔한 외관까지 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 제1포트홈 및 제2포트홈에 우레탄수지를 투입시킬 때 제1포켓 및 제2포켓에 신속하게 흘러 들어가 채워지면서 제1터미널 및 제2터미널에 각각 긴밀하게 밀착 경화됨으로써 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 통한 양이온의 누출을 더욱 철저하게 방지하여 수명을 상대적으로 더욱 크게 늘릴 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 알루미늄터미널을 미리 아노다이징 처리하여 산화알루미늄피막이 형성되도록 하여 수명 보장을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 고무전 상부로 돌출된 볼륨턱의 중앙을 미리 낮게 하여 오목부를 가질 수 있도록 하여 케이스의 비딩시 볼륨턱의 중앙이 높아지더라도 평탄하게 유지될 수 있도록 하여 회로기판에 제1터미널 및 제2터미널을 접속시킬 때 보다 안정되게 탑재되도록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 우레탄수지의 계면 결합력을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 우레탄수지의 고착력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전기 이중층 소자의 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충전원리를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 일반적인 전기 이중층 소자에 응용된 전기 이중층 캐패시터의 충방전원리를 설명하기 위한 회로도.
도 4는 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터의 제작과정을 도시한 공정도.
도 5는 선행기술문헌에 따른 일체형 전기 이중층 커패시터의 제조방법을 설명하기 위한 구성도.
도 6은 선행기술문헌에 따른 전기 이중층 커패시터에 구성되는 전극소자의 제작과정을 설명하기 위한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도.
도 10은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 전극유닛을 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 제1터미널 및 제2터미널을 나타내는 사시도.
도 12a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 고무전을 나타내는 사시도.
도 12b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 고무전을 나타내는 단면도.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태는, 세퍼레이팅시트(13)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)를 지닌 와인딩 전극유닛(10)과, 상기 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)에 각각 접속된 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)과, 상기 와인딩 전극유닛(10)을 수용하는 케이스(30)와, 상기 케이스(30)를 커버링하면서 상기 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42)을 지닌 고무전(40)을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서, 상기 고무전(40)의 외부로 노출된 상기 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부(50)를 포함하고, 상기 우레탄 포팅부(50)는 상기 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)이 통과되는 상기 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42) 주위의 상기 고무전(40) 상부로 돌출된 볼륨턱(43)에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)과, 상기 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지(53)를 포함하는 것을 특징으로 하여, 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부(50)를 더 구비시킴으로써 양이온의 누출을 철저히 방지하여 젖음현상을 없애면서 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 분해 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 나타내는 종단면도이다.
본 발명에 따른 전기 이중층 소자는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 세퍼레이팅시트(13)에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)를 지닌 와인딩 전극유닛(10)과, 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)에 각각 접속된 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)과, 와인딩 전극유닛(10)을 수용하는 케이스(30)와, 케이스(30)를 커버링하면서 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42)을 지닌 고무전(40)을 포함한다.
도 10은 본 발명에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 와인딩 전극유닛을 나타내는 구성도이다.
제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 전극활물질이 도포된 알루미늄포일(foil)로 이루어져 양극집전체 및 음극집전체로서 활용될 수 있고, 전극활물질은 주로 활성탄을 주재료로 하는 전도성 페이스트로 이루어질 수 있으며, 이들 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)로 이루어진 와인딩 전극유닛(10)을 전해액 속에 함침시킨 후 케이스(30) 속에 집어넣고 고무전(40)을 향한 케이스(30)의 상단부를 비딩(Beading) 및 컬링(Curling)함으로써 그 결합을 완료할 수 있게 된다.
이때, 양극집전체로 활용되는 제1집전시트(11)에 접속된 제1터미널(21)은 양극단자로 쓰여지고, 나아가 음극집전체로 활용되는 제2집전시트(12)에 접속된 제2터미널(22)은 음극단자로 쓰여진다.
이러한 구조의 전기 이중층 소자를 90％의 상대습도, 60℃의 온도 환경에서 2.7V로서 가속시험을 한 결과 음극단자로 쓰여지는 제2터미널(22)과 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새로 양이온이 빠져나오면서 외부의 습도와 상호 작용되어 젖음현상이 발생되어 그 수명이 약 1000시간으로 제한될 수밖에 없는 한계를 안고 있었다.
이에, 본 발명에서는 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부(50)를 더 구비시켜 양이온의 누출을 철저히 방지하여 그 수명을 상대적으로 늘릴 수 있도록 한 것이다.
더욱 구체적으로, 우레탄 포팅부(50)는 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)이 통과되는 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42) 주위의 고무전(40) 상부로 돌출된 볼륨턱(43)에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)과, 이들 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지(53)로 이루어질 수 있다.
고무전(40)의 상부로 돌출된 볼륨턱(43)에 의해 상대적으로 낮게 마련되는 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 우레탄수지(53)를 신속 용이하게 투입시킬 수 있게 되어 작업성을 보장하면서도 우레탄수지(53)의 투입 후 주변으로 퍼지는 현상을 극소화시켜 깔끔한 외관의 마무리까지 보장케 할 수 있게 된다.
도 12a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 고무전(비딩 후의 모습)을 나타내는 사시도이고, 도 12b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 이중층 소자에 적용된 고무전(비딩 전의 모습)을 나타내는 단면도이다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 제1포트홈(51)은 제1쓰루홀(41)의 내경을 따라 함몰 성형되어 우레탄수지(53)를 받아들여 채우면서 제1터미널(21)에 밀착 경화되도록 하는 제1포켓(51a)을 구비하고, 제2포트홈(52)은 제2쓰루홀(42)의 내경을 따라 함몰 성형되어 우레탄수지(53)를 받아들여 채우면서 제2터미널(22)에 밀착 경화되도록 하는 제2포켓(52a)을 구비한다.
제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 우레탄수지(53)를 투입시킬 때 제1포켓(51a) 및 제2포켓(52a)에 신속하게 흘러 들어가 채워지면서 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)에 각각 긴밀하게 밀착 경화됨으로써 제1터미널(21) 및 제1쓰루홀(41) 사이의 틈새 그리고 제2터미널(22) 및 제2쓰루홀(42) 사이의 틈새를 통한 양이온의 누출을 더욱 철저하게 방지하여 수명을 상대적으로 더욱 크게 늘릴 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전기 이중층 소자는 고무전(40) 상부로 돌출된 볼륨턱(43)은 중앙으로 갈수록 낮아진 후 케이스(30)의 비딩시 높아져 평탄하게 되는 오목부(43a)를 가질 수 있다.
케이스(30)와 고무전(40)의 밀착 결합을 위하여 케이스(30)를 비딩할 경우 고무전(40)의 측면이 줄어드는 반면 와인딩 전극유닛(10)의 반대쪽인 볼륨턱(43)의 상부 중앙이 볼록하게 솟아오르게 되는데, 이러할 경우 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 미 도시된 회로기판에 접속시킬 때 볼륨턱(43)의 볼록한 부분에 의해 안정적으로 탑재되지 못하는 현상이 발생하게 된다.
본 발명에서는 이러한 현상을 감안하여 고무전(40) 상부로 돌출된 볼륨턱(43)의 중앙을 미리 낮게 하면서 오목부(43a)를 가질 수 있도록 하여 케이스(30)의 비딩시 볼륨턱(43)의 중앙이 높아지더라도 평탄하게 유지될 수 있도록 하여 회로기판에 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 접속시킬 때 안정되게 탑재되도록 하는 것이다.
다른 한편으로, 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)은 우레탄수지(53)의 계면 결합력을 증진시키기 위해 요철(B)을 가질 수 있으며, 이러한 요철(B)은 고무전(40)을 성형할 때 금형 표면을 아크 방전처리하여 부여하거나 고무전(40)을 샌드 페이퍼(Sand Paper)로 연마하거나 샌드 블라스트(Sand Blast)를 통한 기계적 에칭 또는 화학적 에칭으로 부여할 수 있다.
나아가, 제1포트홈(51) 및 제2포트홈(52)에 프라이머 접착제를 도포한 후 우레탄수지(53)를 채울 수 있도록 하여 우레탄수지(53)의 고착력을 극대화시킬 수 있도록 하고, 이때 프라이머 접착제는 Ethyl Acetate 계열의 접착제일 수 있음은 물론이다.
더 나아가, 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)은 제1집전시트(11) 및 제2집전시트(12)에 각각 접속되어 제1쓰루홀(41) 및 제2쓰루홀(42)에 끼워지는 알루미늄터미널(A)과, 이 알루미늄터미널(A)에 용접되어 고무전(40)의 외부로 노출되는 아우터터미널(T)[철단자에 구리도금 및 주석도금을 한 단자]을 포함할 수 있고, 특히 알루미늄터미널(A)을 아노다이징 처리시켜 산화알루미늄피막(A1)을 형성시킬 수 있도록 한다.
알루미늄터미널(A)은 쉽게 산화되어 부식되는 문제점이 있는데, 이렇게 부식될 경우 수명단축은 물론이거니와 양이온의 누출을 가속시켜 젖음현상에 의한 자체 부식을 더욱 가중시키게 된다.
이러한 현상을 근본적으로 차단하기 위하여 본 발명에서는 알루미늄터미널(A)을 미리 아노다이징 처리하여 산화알루미늄피막(A1)이 형성되도록 하는 것이고, 산화알루미늄피막(A1)을 지닌 알루미늄터미널(A)을 구비한 제1터미널(21) 및 제2터미널(22)을 적용한 전기 이중층 소자를 90％의 상대습도, 60℃의 온도 환경에서 2.7V로서 가속시험을 한 결과 약 1500시간으로 그 수명을 연장할 수 있었고, 여기에 우레탄 포팅부(50)까지 적용한 본 발명에 따른 전기 이중층 소자를 동일한 조건에서 가속시험을 한 결과 약 2500시간까지 수명을 연장할 수 있었다.
본 발명은 전지(Battery), 캐패시터(Capacitor) 또는 전해 콘덴서(Electrolytic Condenser) 등과 같이 전기 에너지를 저장하는 소자 분야에 이용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 세퍼레이팅시트에 의해 격리되면서 와인딩되는 제1집전시트 및 제2집전시트를 지닌 와인딩 전극유닛과, 상기 제1집전시트 및 제2집전시트에 각각 접속된 제1터미널 및 제2터미널과, 상기 와인딩 전극유닛을 수용하는 케이스와, 상기 케이스를 커버링하면서 상기 제1터미널 및 제2터미널을 각각 통과시켜 외부로 노출시키도록 뚫려진 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀을 지닌 고무전을 포함하는 전기 이중층 소자에 있어서,
    상기 고무전의 외부로 노출된 상기 제1터미널 및 제1쓰루홀 사이의 틈새 그리고 제2터미널 및 제2쓰루홀 사이의 틈새를 각각 메워주는 우레탄 포팅부를 포함하고,
    상기 우레탄 포팅부는
    상기 제1터미널 및 제2터미널이 통과되는 상기 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀 주위의 상기 고무전 상부로 돌출된 볼륨턱에 의해 상대적으로 낮게 각각 마련되는 제1포트홈 및 제2포트홈과,
    상기 제1포트홈 및 제2포트홈에 각각 채워져 경화되는 우레탄수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1포트홈은 상기 제1쓰루홀의 내경을 따라 함몰 성형되어 상기 우레탄수지를 받아들여 채우면서 상기 제1터미널에 밀착 경화되도록 하는 제1포켓을 구비하고,
    상기 제2포트홈은 상기 제2쓰루홀의 내경을 따라 함몰 성형되어 상기 우레탄수지를 받아들여 채우면서 상기 제2터미널에 밀착 경화되도록 하는 제2포켓을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고무전 상부로 돌출된 상기 볼륨턱은 중앙으로 갈수록 낮아진 후 상기 케이스의 비딩시 높아져 평탄하게 되는 오목부를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1포트홈 및 제2포트홈은 상기 우레탄수지의 계면 결합력을 증진시키는 요철을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1포트홈 및 제2포트홈에 프라이머 접착제를 도포한 후 상기 우레탄수지를 채우는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프라이머 접착제는 Ethyl Acetate 계열의 접착제인 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1터미널 및 제2터미널은
    상기 제1집전시트 및 제2집전시트에 각각 접속되어 상기 제1쓰루홀 및 제2쓰루홀에 끼워지는 알루미늄터미널과,
    상기 알루미늄터미널에 용접되어 상기 고무전의 외부로 노출되는 아우터터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 알루미늄터미널은 아노다이징 처리되어 산화알루미늄피막이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 소자.
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