WO2018164406A1 - 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 - Google Patents

분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 Download PDF

Info

Publication number
WO2018164406A1
WO2018164406A1 PCT/KR2018/002360 KR2018002360W WO2018164406A1 WO 2018164406 A1 WO2018164406 A1 WO 2018164406A1 KR 2018002360 W KR2018002360 W KR 2018002360W WO 2018164406 A1 WO2018164406 A1 WO 2018164406A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
separator
electric double
layer capacitor
double layer
electrode
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/002360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정윤철
Original Assignee
에스에프에너지텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스에프에너지텍 주식회사 filed Critical 에스에프에너지텍 주식회사
Priority to CN201880015845.4A priority Critical patent/CN110383409B/zh
Priority to US16/491,126 priority patent/US11289279B2/en
Priority to JP2019569650A priority patent/JP7175287B2/ja
Priority to EP18763948.9A priority patent/EP3591679A4/en
Publication of WO2018164406A1 publication Critical patent/WO2018164406A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/72—Current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an electric energy storage device, and more particularly, to an electric double layer capacitor using an electrode having a separator to physically separate and electrically contact an anode electrode and a cathode electrode in an electric double layer capacitor without a separator And the anode electrode and the cathode electrode are arranged so as to be close to each other so as to be opposed to each other so as to ionically connect the positive ions of the electrolyte with the anions without interfering with the movement of the anion to improve the conductivity and improve the energy storage and output characteristics.
  • an electric double layer capacitor To an electric double layer capacitor.
  • an electric double layer capacitor is formed on a conductor substrate serving as a current collector plate in a capacitor container, in order to obtain a large electric energy storage capacity, a porous separator having an insulator for electrically isolating the two electrodes from each other and electrically insulating the two electrodes, and a porous separator having an inner fine porous passageway.
  • a porous separator having an insulator for electrically isolating the two electrodes from each other and electrically insulating the two electrodes, and a porous separator having an inner fine porous passageway.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional electric double layer capacitor basic cell.
  • a conventional electric double layer capacitor basic cell 100 includes a positive electrode collector plate (positive electrode layer) 122 having a positive electrode layer 122 formed on a surface of a capacitor container 110, a negative current collector plate 128 having a negative electrode layer 124 formed on one surface thereof with activated carbon or the like is formed on the positive electrode layer 122 and the negative electrode layer 122, A porous separator 140 is disposed between the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 so that the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 are separated from each other And the electrolyte 160 is filled in the capacitor vessel 110, so that the dissociated positive and negative ions move through the porous passage of the separator 140 and are connected to each other.
  • the solvent molecules of the electrolyte 160 are adsorbed on the surface of the active electrode surface of the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 and the solvent molecules of the adsorbed electrolyte 160 And the positive charge of the anode electrode layer 122 and the electrolyte 160 anions are formed on the anode electrode layer 122 and the negative charges (electrons) of the cathode electrode layer 124 and the cathodes of the electrolyte 160 are aligned and accumulated on the cathode electrode layer 124
  • a Helmholtz layer having a solvent molecule thickness of from 0.1 to 0.8 nm is formed on the interface between the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 to form a double layer and an external load
  • a positive electrical lead 172 is connected to the positive electrode collector plate 126 and a negative electrode collector plate 128 through the capacitor container lid 112 for connection to a charger (not shown) (negative electrical lead
  • the Helmholtz layer (122) of each of the anode electrode layer (122) and the cathode electrode layer (124) A negative charge (electrons) accumulated in the cathode electrode layer 124 works through the load due to the potential difference of the electric energy stored in the anode electrode layer 122 and the positive electrode of the anode electrode layer 122, ) Cation and anions physically aligned and restrained in the Helmholtz double layer at the surface boundary are separated from the Helmholtz double layer and are discharged randomly through the process of random distribution.
  • the conventional electric double layer capacitor basic cell 100 is disposed between the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 to prevent direct contact between the two electrodes and the separator 140 through which the ions pass through the porous pores, Possible to move cation and anion with hundreds of thousands times thicker layer than the Helmholtz layer of solvent molecule thickness (Angstrom, 0.3 ⁇ 0.8nm), which directly accumulates charge in the thickness of 30 ⁇ 50% ⁇ 20 ⁇ 50 ⁇ m And at the same time causes a decrease in the conductivity of the electric double layer capacitor base cell 100 acting as a resistor.
  • Angstrom 0.3 ⁇ 0.8nm
  • the Helmholtz double layer inter-ion migration distance formed in the anode electrode layer 122 and the cathode electrode layer 124 which increases in proportion to an increase in thickness of the electric double layer capacitor basic cell 100 and further decreases the conductivity of the electric double layer capacitor basic cell 100, resulting in a decrease in energy storage efficiency and output characteristics of the electric double layer capacitor basic cell 100.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic views of a conventional electric double layer capacitor cell and electrode stacking schematics.
  • the conventional electric double layer capacitor cell 200 has a structure in which electrode pairs of the electric double layer capacitor basic cell 100 are stacked to increase electric energy storage capacity
  • the separator 140 may be disposed to connect the positive electrode lead 172 and the negative electrode lead 174 of each electrode pair to the positive connector 210 and the negative connector 220,
  • the pair of positive electrode electrical leads 172 and negative electrode electrical leads 174 are directly connected to each other and configured to be connected in parallel.
  • the electrode pair of the basic cell 100 of the electric double layer capacitor increases the capacitor capacity as the electrode area increases according to the characteristics of the capacitor and the electrode pair of the stacked electrode pairs of the electric double layer capacitor cell 200 is connected in parallel, Capacity is expanded.
  • the separation membrane 140 is disposed between the electrode pairs of the electric double layer capacitor basic cell 100 stacked for the purpose of expanding the electric energy storage capacity, thereby limiting capacity expansion per unit area.
  • FIG. 4 is a schematic view illustrating an energy storage device in which a plurality of conventional double-layer capacitor cells are connected in series.
  • an energy storage device 400 in which a plurality of conventional double-layer capacitor cells 200 are connected in series may include an electrolyte 160 in which a series-connected electric double-layer capacitor cell 200 is used, In the case of water-soluble electrolytes, cell voltages of 1 to 1.5 V are used. Organic electrolytes have cell voltages of 2 to 3 V. In general, in order to use them for energy storage devices requiring high voltage, a plurality of electric double-layer capacitor cells 200) are connected in series and the voltage used is configured to have a high voltage suitable for the load.
  • a separate circuit board 416 which is composed of a positive electrical lead solder hole 412, a negative electrical lead solder hole 414, and a connection metal plate 416 for attaching the lead- (double layer capacitor positive lead) 250 and a double layer capacitor negative lead 260 by using a printed circuit board (not shown) to connect each of the electric double layer capacitor positive lead 250 and the electric double layer capacitor negative lead 260.
  • the electric double layer capacitor cell 210 by the separator 140 is connected to the circuit board 410 which is separately formed on the exterior by using the electric double layer capacitor cell anode lead 250 and the electric double layer capacitor cell anode lead 260,
  • the total connection resistance of the electric double layer capacitor cell 200 is greatly increased by the connection resistance of the negative electrode wire solder 414 and the resistance component by the connecting metal plate 416,
  • the capacitor capacitance component and the characteristic variation of the resistance component between the electric double layer capacitor cells 200 according to the manufacturing process
  • the charging characteristic deviation of the electric double layer capacitor cell 200 can be increased according to the increase of the time constant proportional to the applied connection resistance and consequently a large number of the electric double layer capacitor cells 200 are connected to the series connected energy storage device 400 in a short time
  • a charge deviation phenomenon may occur in a cell in which charging is completed and in a
  • the electric double layer capacitor cell 200 When a plurality of electric double layer capacitor cells 200 capable of causing the charge deviation intensification phenomenon are continuously charged in all the cells of the energy storage device 400 connected in series, the electric double layer capacitor cell 200, The resistance of the cell is further increased according to the completion of the charging so that a plurality of electric double layer capacitor cells 200 are connected in series to the high voltage applied to the positive terminal 420 and the negative terminal 440 of the energy storage device 400, A high voltage is concentrated on the electric double layer capacitor cell 200 which is not uniformly divided into cells and is increased in resistance due to the full charge.
  • the electric double layer capacitor cell 200 is made of polypropylene, polyethylene the insulation breakdown of the porous separator 140, which is made of polyethylene or polyamide, may occur, Since the operation function of the energy storage device 400 connected in series with the transformer 200 is lost, the characteristic deviation due to the increase of the connection resistance is corrected for the electric double layer capacitor cells 200 on the external circuit board 410 And the added smoothing circuit consumes the electric energy charged in the process of correcting the charge deviation of the plurality of cells and delays the charging time to prevent the electric double layer capacitor cell 200 from being damaged. There is a problem that the efficiency, lifetime and characteristics of the energy storage device 400 connected in series are further deteriorated by the function of the smoothing circuit.
  • a plurality of electrode pairs are alternately stacked in the opposite direction so as to be adjacent to the positive electrode current collecting plate so that the same polarities are in contact with each other; Of the electrode electric double layer capacitor cell having the separator will be.
  • the basic cell of an electrode electric double layer capacitor having a separator comprises: a capacitor container; A positive electrode current collecting plate in the capacitor container; A separator of a high-height insulator material having a convexly protruding pattern protruding convexly in a continuous pattern of a predetermined pattern on one surface of the positive electrode current collector plate and repeated in the length and width direction of the positive electrode current collector plate An anode electrode layer and a cathode current collector; A separator of a high-height insulator material which is convexly protruded in a continuous pattern of a predetermined pattern on one surface of the negative electrode collector plate to form a repeated pattern in the length and width direction of the negative electrode collector plate And the upper ends of the insulating separators, which are disposed higher in the anode electrode layer and the cathode electrode layer, are in contact with each other to physically separate the anode electrode layer and the cathode electrode layer, And the electro
  • the separator of the insulator material is protruded higher than the electrode layer in the form of a circular or polygonal shape, and the size and spacing of the insulator material protruding higher than the electrode layer are different from each other, .
  • an electrode electric double layer capacitor cell of the present invention in which a plurality of electrode electric double layer capacitor cell electrode pairs are stacked and connected in parallel is comprised of a capacitor container; A cathode current collector plate having a cathode current collector plate having an anode electrode layer with a separator formed in the capacitor container and a cathode current collector plate having a cathode electrode layer having a separator formed thereon, and a cathode current collector plate of an opposite electrode pair, And the positive electrode current collecting plates of another pair of electrodes stacked adjacent to the positive electrode current collecting plates of the other electrode pair are adjacent to each other so that the other pairs of electrodes are alternately alternately arranged in the opposite direction, A plurality of electrode double-layer capacitor basic cell electrodes of the separator according to the present invention are stacked and arranged, and the positive electrode leads and the negative electrode leads of each electrode pair are connected to form a parallel connection, and the capacitor container is filled with an electrolyte .
  • an energy storage device in which a plurality of electrode electric double-layer capacitor cells connected in series are connected in series.
  • the other end of the negative electrode current collector plate of the electrode electric double layer capacitor cell having the separator in the energy storage container is connected to the other end of the negative electrode current collector plate,
  • the separator-equipped electrode of the electric double-layer capacitor cell, and the other separator connected adjacent to the entire surface of the negative electrode current collector plate of the end portion of the electric double-layer capacitor cell.
  • a cell is provided around the edge of the front contact surface of the separator-equipped electrode double-layer capacitor cell of the present invention connected in series so that each of the electrode electric double-layer capacitor cells having the separator is divided.
  • the separator-equipped electrode electric double-layer capacitor basic cell according to the present invention is characterized in that the separator ends of the insulator material having the higher anode electrode layer and the cathode electrode layer facing each other form a gap to be physically separated from each other, ≪ / RTI > Therefore, if the step between the separator and the electrode layer is limited to a range of several micrometers or less, the gap between the opposing two electrodes can be reduced to a few microns or less, so that the distance between the positive and negative ions of the electrolyte can be relatively reduced, There is no obstacle between the electrode layer and the cathode electrode layer, and the conductivity is greatly improved as compared with the conventional electric double layer capacitor basic cell using the conventional porous separator of several tens of micro-thickness, and thus the electric energy storage and output performance is excellent. Further, since the porous separation membrane having a complicated manufacturing process is not used, the limit of durability due to the separation membrane can be improved and the manufacturing cost can be reduced
  • Electrode separator is provided with a separator for separating the basic cell electrode pairs and connected in parallel to each other.
  • the electrode electric double layer capacitor cell includes a separator.
  • the electric double layer capacitor includes a separator, Layered capacitor is laminated in the opposite direction so that the negative current collecting plates of the basic cell electrode pairs are connected to each other, and further separated and laminated adjacent to the positive electrode current collecting plate of the above-described other separator-equipped electrode double- Layered capacitor of the capacitor basic cell electrode pair so as to be adjacent to each other in the same polarity so as to be alternately stacked in the opposite direction so as to be stacked, Cell stacked in a unit area There is an effect of further improving the electric energy storage density in improving the electric energy storage and output performance as the electrode pair is increased and the conductivity of the unit electrode pair is improved.
  • the limit of durability due to the separation membrane can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • An energy storage device in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells according to the present invention are connected in series is formed in the energy storage device container in such a manner that an electrode electric double-
  • the front surface of the positive electrode current collecting plate, which is the starting end of the separator-equipped electrode electric double layer capacitor cell of the present invention connected in series, is in direct contact with the other end of the negative electrode current collecting plate of the electrode double-
  • a first electrode of the first electrode of the electric double layer capacitor cell of the present invention is connected to the first electrode of the second electrode of the separator of the present invention
  • a cell sill is provided in the energy storage vessel Series connection of a plurality of electric double-layer capacitor cells to an energy storage device in which a plurality of electric double-layer capacitor cells are connected in series using a separate external circuit board, thereby remarkably reducing characteristic distortion due to an increase in connection resistance due to connection of an external circuit board, The necessity can be remarkably reduced and the durability limit due to use of the external circuit board can be improved. In addition, there
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional electric double layer capacitor basic cell.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a conventional electric double layer capacitor cell.
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing electrode stacking of a conventional electric double layer capacitor cell.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional energy storage device in which a plurality of electric double-layer capacitor cells are connected in series.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional energy storage device in which a plurality of electric double-layer capacitor cells are connected in series.
  • 5A is a schematic view illustrating a basic cell of an electrode electric double layer capacitor having a separator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a side view of an electrode structure having a separator according to the first embodiment of the present invention.
  • 5c is a plan view of the electrode structure with a separator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5D is a side view of a dual electrode current collector plate structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5E is a side view of a structure of a current collector plate having a longitudinal strip separator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5F is a plan view of a structure of a current collector plate having a longitudinal strip separator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5G is a side view of a structure of a dual electrode current collector plate having a longitudinal strip separator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a schematic view illustrating an electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating electrode pair stacking of an electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a schematic view illustrating a double-electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a schematic view schematically showing electrode pair stacking of a double-electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a schematic structural view of an energy storage device in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells are connected in series according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a schematic internal structure side view of an energy storage container in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells of the present invention are connected in series.
  • FIG. 8B is a schematic internal structure side view of an energy storage container in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells of the present invention are connected in series.
  • FIG. 8C is a schematic diagram of an energy storage device vessel in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells of the present invention are connected in series.
  • FIG. 8C is a schematic diagram of an energy storage device vessel in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells of the present invention are connected in series.
  • FIG. 9 is a schematic structural view of an energy storage device in which a plurality of double-electrode electric double layer capacitor cells having a plurality of separators according to a second embodiment of the present invention are connected in series.
  • FIG. 9 is a schematic structural view of an energy storage device in which a plurality of double-electrode electric double layer capacitor cells having a plurality of separators according to a second embodiment of the present invention are connected in series.
  • an electrode electric double-layer capacitor basic cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, an electrode electric double-layer capacitor having a plurality of separators, a basic cell electrode pair having a separator connected in parallel, Cell and a plurality of separators Electrode An electric energy storage device in which an electric double layer capacitor cell is connected in series will be described.
  • the configurations shown in the drawings are conceptual diagrams for explaining the concept of the present invention, and a description of known technologies will be omitted from the description of the configuration.
  • an electrode electric double layer capacitor having a convex-shaped separator protruding convexly in a continuous pattern of a predetermined pattern on a current collecting plate and repeatedly formed in the length and width direction of the current collecting plate
  • the electrode having the separator is formed on one surface of the current collector plate.
  • the electrode having the separator is formed on both surfaces of the current collector plate.
  • the third embodiment is an example in which electrodes on the one side of the current collector plate are formed in a striped pattern continuous in the longitudinal direction of the current collector plate. And a plurality of electrodes provided with a longitudinal strip separator formed in a stripe pattern formed by a plurality of strip electrodes.
  • FIG. 5A is a structural view of a basic cell of an electrode electric double layer capacitor having a separator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a side view of the electrode structure having a separator shown in FIG. 5A
  • FIG. 5C is a cross- Fig. 7 is a plan view of the electrode structure with a separator.
  • the separator-equipped electrode electric double layer capacitor basic cell 500 includes a capacitor container 510; A convexly protruding shape protruding convexly in a continuous pattern of a predetermined pattern on one surface of the cathode current collector plate 526 in the capacitor container 510 to form a repeated pattern in the length and width direction of the cathode current collector plate, Like the electrode 520 having the separator 522 of the anode electrode layer 522 having the isolator 521 of the higher insulation material, the anode collector plate 528 protrudes convexly in a continuous pattern of a predetermined pattern And a separator 521 of an insulator material having a height of a convex shape in which repeated patterns are formed in the length and width direction of the negative electrode collector plate.
  • the separator-equipped electrode 520 of the first embodiment is formed by coating an insulator layer such as a photoresist on the positive electrode current collector plate 526 and the negative electrode current collector plate 528,
  • the anode electrode layer 522 is formed by printing, thermocompression or firing a paste using a material such as activated carbon having a large unit surface area by removing it by an etching method to form a convexly protruded insulator pattern of a predetermined pattern
  • the cathode electrode layer 524 or may be manufactured by using an insulator material and patterned on the cathode current collector plate 526 and the anode current collector plate 528 in a pattern protruding convexly with a pattern of a predetermined pattern
  • the separator 521 is directly formed by printing and firing, and a face using a material such as activated carbon having a large unit surface area is printed, thermocompression-bonded or fired to form the anode electrode layer 522 and the cathode Electrode paste using a
  • the separator-equipped electrode electric double layer capacitor basic cell 500 includes a positive electrode collector plate 526 and a negative collector plate 528 in a capacitor container 510,
  • the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 each having a separator 521 of an insulating material having a convexly protruding shape protruding convexly in a pattern of a predetermined pattern on each surface thereof
  • a separator 521 which is disposed on the anode electrode layer 522 and which is higher than the anode electrode layer 522 and which is higher than the cathode electrode layer 524 on the cathode electrode layer 524,
  • the cathode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 522 are physically separated from each other to prevent electrical contact between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 522.
  • the capacitor container 510 is filled with the electrolyte 560, (522) and phase
  • the cathode electrode layer 524 is
  • the separator 521 is formed on each of the positive electrode current collecting plate 526 and the negative electrode collecting plate 528.
  • the separator 521 is formed in a convexly protruded shape of a circular or polygonal shape so as to have a protruding pattern continuous on the positive electrode current collecting plate 526 and the negative electrode collecting plate 528,
  • An insulation layer such as a photoresistor is coated on the anode current collector 526 and the cathode current collector 528 and a portion except for the predetermined pattern is removed by etching to form a convexly protruded insulator pattern of a predetermined pattern
  • the separator 521 is formed in a pattern protruding convexly with a pattern of a predetermined pattern on each of the positive electrode current collecting plate 526 and the negative electrode collecting plate 528 or the positive electrode current collecting plate 526,
  • An electrode paste using a material such as activated carbon having a large unit surface area is printed and dried on a surface of the current collecting plate
  • the separating interval between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 which are spatially separated by the separator 521 is a unit protruding separator 521 ,
  • the width (w), the spacing (d), and the step (g) The separation distance between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 increases as the step difference g of the separator 521 in the form of a unit steel bar increases and the anode electrode layer 522 increases as the step difference g decreases. And the separation interval between the cathode electrode layer 524 decreases.
  • the ion transport conductivities of the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 which are connected to each other by the cation of the electrolyte 560 by the anion movement decrease or increase in inverse proportion to the separation interval between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 .
  • the effective opposing area between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 decreases,
  • the effective opposing area between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 is increased as the width w of the engraved separator 521 is narrower and the interval d is wider,
  • the ion conductivity is increased or decreased in proportion to the ion conductivity.
  • the effective area of the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 is A
  • the conductivity of the electrolyte 560 is ⁇
  • the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 which are average moving distances of positive and negative ions of the electrolyte
  • the electrical conductivity G is proportional to the increase or decrease of the effective opposing area A and the decrease or increase of the average moving distance of the positive and negative ions
  • the output characteristic P increases in proportion to the increase of the electric conductivity G.
  • the width w of the separator 521 or the distance w between the separator 521 and another separator 521 adjacent to the separator 521 may be improved in order to improve the conductivity of the basic cell 500 having the separator, d to be within 1 mm to 0.01 mm.
  • the separator 521 is arranged at too small intervals to form the anode electrode layer 522,
  • the cathode active material layer 524 and the cathode current collector plate 528 can be effectively prevented from being damaged by the anode current collector plate 526 and the cathode current collector plate 528 when the thickness exceeds 1 mm,
  • the effect of dispersing the stress at the end of the separator 521 may be reduced and it may be difficult to maintain the separation distance between the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 by the separator 521.
  • the gap g between the anode electrode layer 522 and the separator 521 protruding higher than the cathode electrode layer 524 is preferably equal to or less than 20 ⁇ ⁇ .
  • the step g of the separator 521 is 20 ⁇ m or more, the anode electrode layer 522, which is separated from the ends of the separator 521 formed on the anode collector 526 and the anode collector 528, And the cathode electrode layer 524 are separated by 40 ⁇ ⁇ or more, the effect of improving the conductivity due to the ion movement of the electrolyte 560 can be remarkably reduced.
  • the height of a convex-shaped convex protruding convexly in a continuous pattern of a predetermined pattern is increased on one surface of each of the cathode current collector plate 526 and the cathode current collector plate 528
  • the separators 521 come into contact with each other to form the anode electrode layer 522 and the cathode electrode layer 524 ) Is formed between the separator 521 and the electrode layer so as to be electrically insulated from each other.
  • the anode electrode layer and the cathode electrode layer which are physically separated from each other without a separator and are electrically insulated and connected to each other by the movement of positive and negative ions in the electrolyte,
  • the gap is shortened by the ion average moving distance and there is no obstacle for blocking the ion movement between the anode electrode layer and the cathode electrode layer so that the conductivity is improved in proportion to the increase in the effective opposing area and the electric energy storage and discharge efficiency is improved and the relatively poor porous Durability can be improved beyond the membrane durability limit.
  • FIG. 6A is a structural view of an electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a stack of electrode pairs of the electrode electric double layer capacitor cell having a separator shown in FIG. 6A
  • FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a stack of electrode pairs of the electrode electric double layer capacitor cell having a separator shown in FIG. 6A
  • a separator-equipped electrode electric double layer capacitor cell 600 having a plurality of separator-equipped electrode electric double layer capacitor base cell electrode pairs stacked and connected in parallel includes a capacitor container 510;
  • a cathode current collector plate 528 having a separator electrode 520 formed on one surface thereof and a separator electrode 520 formed on one surface of the cathode collector plate 528 is inserted into each of the separator- 520 are arranged so as to face each other so that the other electrode of the negative electrode current collecting plate 528 having the separator-equipped electrode 520 stacked adjacent to the other surface of the negative electrode current collecting plate 528 is connected,
  • Another electrode pair 520 having another electrode pair stacked adjacent to the other electrode collector plate 526 on which the electrodes 520 with the separator of the other electrode pair are formed is stacked in another direction
  • the positive electrode current collector plate 5246 and the positive electrode current collector plate 5246 are formed by alternately stacking the other pair of electrodes in the opposite direction so as to be in contact with each other with
  • the laminate has a positive electrode current collector plate 526 on which a separator-equipped electrode 520 is formed and a negative electrode collector plate 528 on which a separator-covered electrode 520 is formed,
  • the other electrode pair 528 is formed so as to be connected to the other electrode collector plate 528 having the separator-forming electrode 520 of another electrode pair stacked adjacent to the anode collector plate 528 formed with the other electrode pair 528,
  • the positive electrode current collecting plate 526, the negative electrode current collecting plate 528, and the negative electrode current collecting plate 526 which are formed by alternately stacking the pairs of the electrodes 520, And
  • the separator-equipped electrode electric double layer capacitor cell 600 includes a capacitor container 510; A cathode current collector plate 528 having a separator electrode 520 formed on one surface thereof and a separator electrode 520 formed on one surface of the cathode collector plate 528 is inserted into each of the separator- 520 are arranged so as to face each other so that the other electrode of the negative electrode current collecting plate 528 having the separator-equipped electrode 520 stacked adjacent to the other surface of the negative electrode current collecting plate 528 is connected, Another electrode pair 520 having another electrode pair stacked adjacent to the other electrode collector plate 526 on which the electrodes 520 with the separator of the other electrode pair are formed is stacked in another direction
  • the positive electrode current collector plate 5246 and the positive electrode current collector plate 5246 are formed by alternately stacking the other pair of electrodes in the opposite direction so as to be in contact with each other with the same polarity, (526) and an anode house
  • the front plate 526 is connected to the anode current collector plate
  • the electrolyte container 560 is filled in the capacitor container 510 to be connected by the movement of the positive and negative ions. . Accordingly, as compared with the conventional electric double layer capacitor cell, a plurality of electrode pairs stacked without a separator can be stacked, thereby improving the efficiency of electric energy storage density and discharge and improving the durability of the separator beyond the durability limit of the porous separator.
  • FIG. 8A is a schematic structural view of an energy storage device in which a plurality of separator-type electrode electric double-layer capacitor cells according to the first embodiment of the present invention are connected in series
  • FIG. 8B is a schematic structural view of a plurality of separator-
  • FIG. 8C is a schematic view showing an energy storage container of an energy storage device in which a plurality of separator-equipped electric double-layer capacitor cells shown in FIG. 8A are connected in series
  • FIG. This is a schematic diagram
  • an energy storage device 800 in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells 600 according to the first embodiment are connected in series includes an energy storage container 810; A separate electrode is provided adjacent to the front surface of the anode current collector plate 528 of the electrode electric double layer capacitor cell 600 having a separator in the energy storage device container 810.
  • the starting electrode of the electric double layer capacitor cell 600 Stacking the front surface of the positive electrode current collector plate 526 so as to be connected in series;
  • the other separator-equipped electrode of the electric double layer capacitor cell 600 is connected to the front surface of the negative electrode current collector plate 528 of the separator-equipped electrode electric double layer capacitor cell 600,
  • a plurality of electrode electric double layer capacitor cells 600 having a plurality of separators are connected in series in such a manner that front surfaces are connected in series;
  • a cell sill 814 is formed around the edge of each contact surface in which the front surface of the cathode current collector plate 526 and the front surface of the anode current collector plate 528 are connected in series, (600) are separated and connected in series.
  • an energy storage device 800 in which a plurality of separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells 600 are connected in series according to the first embodiment of the present invention is separated into an energy storage container 810 (Not shown) connected to the front surface of the anode current collecting plate 528 of the cathode electric double layer capacitor cell 600 so that the front surface of the anode current collecting plate 526 of the starting end of the electrode electric double layer capacitor cell 600 is connected in series
  • another separator-equipped electrode adjacent to the front surface of the anode current collector plate 528 of the electrode-electric double-layer capacitor cell 600 having the separator laminated on the anode collector plate 526 ) Are stacked in series so as to be connected in series, electrode electric double layer capacitor cells 600 having a plurality of separators are connected in series, and the front surface of the cathode current collector plate 526 and the cathode current collector And a plurality of separator-equipped electrode electric double layer capacitor cells 600 connected in series and having a cell sill 814 around the edge of
  • the energy storage device 800 in which the plurality of the separator-equipped electrode electric double-layer capacitor cells 600 according to the first embodiment of the present invention are connected in series includes the electrode-electric double-layer capacitor cell
  • the anode side current collecting plate 526 of the starting electrode side of the electrode electric double layer capacitor cell 600 having other separators connected adjacent to the front surface of the anode current collecting plate 528 of the anode current collecting plate 600 is connected in series, So that the front surface of the anode current collecting plate 526 of the starting end of the electrode electric double layer capacitor cell 600 having another separator connected adjacent to the front surface of the anode current collecting plate 528 of the electrode electric double layer capacitor cell 600 is connected in series
  • a plurality of electrode electric double layer capacitor cells 600 having a plurality of separators are connected in series and the front surface of the anode current collector plate 526 and the front surface of the anode current collector plate 528 are directly Selteul each of the contact surfaces around the edges to be connected (cell sill) a method of forming a (81
  • a plurality of electrode electric double layer capacitor cells having a plurality of separators can be connected in series in the energy storage device without a separate circuit board, It is possible to remarkably reduce the characteristic distortion due to the increase of the contact resistance, thereby remarkably reducing the necessity of a separate correction circuit, improving the functional durability limit due to the use of the external circuit board, and eliminating the need to use a separate mechanism for protecting the external circuit board. There is an advantage of improving the mechanical endurance limit.
  • 5D is a side view of a dual electrode current collector plate structure according to a second embodiment of the present invention.
  • the double electrode current collector plate 530 having a separator according to the second embodiment includes a current collector plate 527;
  • a separator-equipped electrode 520 composed of a separator 521 of a higher insulation material.
  • FIG. 7A is a structural view of a double electrode electric double layer capacitor cell having a separator according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view schematically showing the electrode pair lamination of the double electrode electric double layer capacitor cell having a separator shown in FIG. It is a pattern
  • a double-electrode electric double layer capacitor cell 700 having a separator according to the second embodiment includes a capacitor container 510; One side of the dual electrode current collector plate 530 having the positive electrode current collector plate 526 having the separation electrode 520 formed on one side thereof and the separation electrode side electrode 520 on both sides thereof is formed in the capacitor container 510, Electrode pairs are arranged so as to face each other so as to be opposite to each other and to form another pair of electrodes.
  • the collector plate 530 is laminated to form a plurality of electrode pairs, and finally the anode collector plate 530 having the separated collector and the anode collector plate 528 having the separator- And the same polarity of each electrode pair is connected to the positive electrode electrical lead 572, the negative electrode electrical lead 574, the positive electrode electrical lead connecting line 610 and the negative electrode electrical lead connecting line 620 And the electrodes 560 are physically separated from each other by direct connection and connection, or in parallel connection so as to enlarge the electrode area of the electrically opposite electrode pairs.
  • the electrolyte container 560 is filled with the electrolyte 560, So as to be connected by movement.
  • electrode stacking of the double-electrode electric double-layer capacitor cell 700 having a separator according to the second embodiment of the present invention includes a positive electrode collector plate 526 And a separator-equipped electrode 520 formed on both sides of the separator 530 are stacked so as to face each other to form an electrode pair, and the other surface of the separator-
  • the other electrode collector plate 530 having another separator is stacked so as to face the other electrode pairs and the other electrode collector plate 530 having another separator is disposed on the other surface of the separator 530, 530 are stacked so as to face each other and arranged so as to form another electrode pair, a plurality of electrode pairs are formed by stacking a plurality of double electrode current collecting plates 530 having a plurality of separators, Placing a non-dual-electrode current collector plate stack 530, the negative electrode current collector plate 528 having a different separation body having electrodes 520 on one surface and one surface is to be opposed to the stacked arrangement to achieve an electrode pair
  • the double-electrode electric double layer capacitor cell 700 includes a capacitor container 510; One side of the dual electrode current collector plate 530 having the positive electrode current collector plate 526 having the separation electrode 520 formed on one side thereof and the separation electrode side electrode 520 on both sides thereof is formed in the capacitor container 510, And the other electrode of the separator is laid on the other surface of the separator-containing dual electrode current collector plate 530 so that the other surface of the dual electrode current collector plate 530 is opposed to the other electrode pair, The double electrode current collector plate 530 having another separator is stacked on one surface of the double electrode current collector plate 530 so that the other surface of the double electrode current collector plate 530 is opposed to another electrode pair.
  • the capacitor 510 is filled in the electrolyte container 560 by the movement of the positive and negative ions.
  • the positive electrode and the negative electrode are connected to each other in parallel so that the electrode area of the pair of electrodes is electrically insulated. Respectively.
  • the distance between the positive and negative ions between the anode electrode layer and the cathode electrode layer, which are physically separated and electrically insulated from each other and separated by a cation and anion transfer It is possible to improve the conductivity in proportion thereto and to laminate a plurality of electrode pairs without a separator and to use adjacent pairs of electrodes and a collector plate as common collecting plates to improve the storage density and discharge efficiency of electric energy And the durability can be improved beyond the porous separator durability limit.
  • FIG. 9 is a schematic structural view of an energy storage device in which a plurality of double-electrode electric double-layer capacitor cells having a plurality of separators according to a second embodiment of the present invention are connected in series.
  • an energy storage device 900 in which a plurality of separator-equipped double-electrode electric double-layer capacitor cells 700 according to the second embodiment are connected in series includes an energy storage device 810; Electrode electric double layer capacitor cell 700 having another separator connected adjacent to the front surface of the negative electrode current collecting plate 528 of the double electrode electric double layer capacitor cell 700 having the separator in the energy storage container 810 Stacking the front end positive electrode current collector plate 526 so that the front side is connected in series; The other end of the anode current collecting plate 528 of the dual electrode electric double layer capacitor cell 700 having the separator is connected to the other end of the separating current collecting electrode 526 ) Are stacked in series so that the front surfaces of the double-layered electric double-layer capacitor cells 700 are connected in series; A cell sill 814 is formed around the edge of each contact surface in which the front surface of the cathode current collector plate 526 and the front surface of the anode current collector plate 528 are connected in series. Cell 700 are connected in series.
  • the energy storage device 900 in which the double-electrode electric double-layer capacitor cells 700 having a plurality of separators according to the second embodiment of the present invention are connected in series includes a separator in the energy storage container 810, Stacked in such a manner that the front surface of the anode current collector plate 526 of the starting end of the double electrode electric double layer capacitor cell 700 having another separator adjacent to the front surface of the anode current collector plate 528 at the end of the capacitor cell 700 is connected in series, Electrode separator 522 of the dual-electrode electric double-layer capacitor cell 700 having the separator is connected to the front end of the anode current collector plate 528 of the double- Electrode double-layer capacitor cells 700 having a plurality of separators are connected in series in a manner that the fronts are connected in series; A cell sill 814 is formed around the edge of each contact surface in which the front surface of the cathode current collector plate 526 and the front surface of the anode current collector plate 528 are connected in series.
  • Cell 700 are connected in series. Therefore, compared to an energy storage device in which a plurality of electric double layer capacitor cells are connected in series, the double electrode electric double layer capacitor cells having a plurality of separators without a separate circuit board can be connected in series in the energy storage device, It is possible to remarkably reduce the characteristic distortion caused by the increase in the number of the external circuit boards, thereby remarkably reducing the necessity of the separate correction circuit, improving the functional durability limit due to the use of the external circuit board and reducing the manufacturing cost and the mechanical durability limit There is an advantage to improve.
  • FIG. 5E is a side view of the electrode current collector plate structure having a longitudinal strip separator according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 5F is a plan view of the electrode current collector plate structure having the longitudinal strip separator shown in FIG.
  • the electrode collector plate 540 having a strip line separator includes a current collector plate 527; An electrode layer 523 formed on one surface of the current collector plate; The collector plate 527 is formed with a vertical strip separator 541 having a height higher than that of the electrode layer 523 in a longitudinal direction of the current collector plate 527 and protruding in a rod- have.
  • the current collecting plate 540 having the strip line separator according to the third embodiment of the present invention is connected to the separator-equipped electrode electric double layer capacitor basic cell 500, the separator electrode electric double layer capacitor cell 600, The separator-equipped electrode 520, the separator-equipped electrode 520, and the negative electrode collector plate 527 in the energy storage device 800 in which the separator-equipped electrode electric double layer capacitor cell 600 is connected in series. ).
  • FIG. 5G is a side view of a dual electrode current collector plate structure having a longitudinal strip separator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the dual electrode current collector plate 550 having the longitudinal strip separator according to the fourth embodiment includes a current collector plate 527; An electrode layer 523 formed on both sides of the current collector plate 527; The height of the current collecting plate 527 is larger than the height of the electrode layer 523 in the longitudinal direction of the current collecting plate 527 with a predetermined distance in the width direction. .
  • the dual electrode current collector plate 550 having the longitudinal strip separator according to the fourth embodiment of the present invention is connected to the double electrode electric double layer capacitor cell 700 having the separator and the double electrode electric double layer capacitor cell 700 may be replaced with a separator-equipped double electrode current collector plate 530 in an energy storage device 900 connected in series.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 분리막이 없이 분리체 구비 전극을 이용하여 전기 이중층 커패시터 기본 셀의 전도성을 개선하여 전기에너지 저장 및 출력 성능이 우수한 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀에 관한 것이다. 또한 다수의 전극 쌍을 동일한 극성의 집전판이 접속되도록 적층하고 같은 극성이 접속된 다수의 적층 전극 쌍의 집전판을 서로 연결하여 전기 이중층 커패시터 셀의 전기에너지 저장 밀도 및 출력 성능이 개선되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀에 관한 것이다. 그리고 다수의 전기 이중층 커패시터 셀이 외부의 별도회로기판 없이 직렬 연결하여 접촉저항 증가에 의한 특성왜곡을 줄여 별도의 보정회로 필요성을 현저히 줄이는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장 장치에 관한 것이다. 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀은 집전판; 상기 집전판에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상 또는 집전판 길이 방향으로 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되고 집전판의 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성되는 분리체를 포함하는 전극을 이용하여 전기 이중층 커패시터 기본 셀을 구성한 것일 수 있다. 본 발명에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀은 대향 전극 사이의 간격을 줄여 종래 전기 이중층 커패시터 기본 셀과 비교하여 전도성이 개선되어 전기에너지 저장 및 출력 성능이 뛰어난 효과가 있다. 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀은 다수의 상기 본 발명의 분리체 구비 전극 이중층 커패시터 기본 셀의 전극 쌍이 동일한 극성끼리 인접하여 접촉되어 연결되도록 교호(交互)하여 적층 배치하여 종래 적층되는 전극 쌍과 전극 쌍 사이에 분리막을 사용하여 적층한 전기 이중층 커패시터 셀과 비교하여 적층되는 전극 쌍이 증가하여 상기 전도성 개선에 따른 전기 에너지 저장 및 출력 성능 개선과 함께 전기에너지 저장밀도 개선 효과가 있다. 또한 다수의 분리막이 필요 없어 이에 따른 품질문제 개선과 제조원가 절감 효과가 있다. 그리고 본 발명에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치는 에너지 저장 장치 용기 내에 다수의 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극집전판 전면과 인접하여 직렬 연결되는 다른 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극집전판의 전면을 연결하여 에너지 저장 장치 용기 내에서 직렬 연결되도록 구성되어 종래 별도의 외부 회로기판을 사용하여 다수의 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장장치와 비교하여 외부 회로기판 연결에 따른 접속저항 증가에 의한 특성왜곡을 현저히 줄여 별도의 보정회로 필요성을 현저히 줄이고 외부 회로기판 사용에 따른 내구성 한계를 개선할 수 있다. 또한 외부 회로 보호를 위해 별도로 필요했던 기구물이 필요 없어 제조원가 절감과 내구성 개선에 탁월한 효과가 있다.

Description

분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터
본 발명은 전기 에너지 저장 장치, 특히 전기 이중층 커패시터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리체를 구비한 전극을 이용하여 분리막 없이 전기 이중층 커패시터 내부의 양극전극과 음극전극이 물리적으로 분리되어 전기적으로 접촉되는 것을 방지하면서도 양극전극과 음극전극이 근접하여 바로 대향하도록 배치하여 전해질의 양이온과 음이온 이동에 방해되는 경계면 없이 이온적으로 연결하도록 구성하여 전도도를 개선하여 에너지 저장 및 출력 특성이 향상되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 이중층 커패시터(electric double layer capacitor)는 커패시터 용기(capacitor container) 내부에 집전판(current collector plate)역할을 하는 전도체 기판에 큰 전기에너지 저장 용량을 얻기 위해 단위 표면적이 큰 활성탄소(activated carbon)등으로 전극층(electrode layer)을 형성한 두 개의 전도체 집전판을 각각 형성된 전극층이 대면하도록 배치하고 두 전극을 물리적으로 분리하여 전기적으로 절연하는 절연체이면서 내부의 미세한 다공성 통로를 가진 다공성 분리막(separator)을 두 전극 층 사이에 배치하여 구성하고 전해질을 커패시터 용기에 채워 해리된 양이온과 음이온이 분리막의 다공성 통로를 통해 이동하여 두 전극을 연결하도록 하고 커패시터 용기 뚜껑(capacitor container cap)으로 밀봉하여 구성하면 전기 이중층 커패시터 기본 셀로서 동작 된다.
도 1은 종래의 전기 이중층 커패시터 기본 셀을 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)은 커패시터 용기(110)에 일면이 단위 표면적이 큰 활성탄소등으로 양극전극층(positive electrode layer)(122)이 형성된 양극집전판(positive current collector plate)(126)과 동일한 방법으로 일면이 활성탄소등으로 음극전극층(negative electrode layer)(124)이 형성된 음극집전판(negative current collector plate)(128)을 양극전극층(122)과 음극전극층(124) 두 전극층 면이 서로 대면하도록 배치하고 양극전극층(122)과 음극전극층(124)사이에 다공성의 분리막(separator)(140)을 배치하여 양극전극층(122)과 음극전극층(124)이 분리되어 전기적으로 절연되고 전해질(electrolyte)(160)을 커패시터 용기(110)에 채워 해리되는 양이온과 음이온이 분리막(140)의 다공성 통로를 이동하여 연결되도록 구성한다. 커패시터 용기(110)에 전해질(160)이 채워지면 양극전극층(122)과 음극전극층(124)의 활성전극 표면 경계면에 전해질(160) 용매분자가 흡착되고 흡착된 전해질(160) 용매분자를 사이에 두고 양극전극층(122)에는 양극전극층(122)의 양전하와 전해질(160) 음이온, 음극전극층(124)에는 음극전극층(124)의 음전하(전자)와 전해질(160) 양이온이 각각 대향하여 배열 축적되는 전해질(160) 용매분자 두께(수 옹스트롱,0.3nm~0.8nm)의 헬름홀츠층(Helmholtz layer)이 양극전극층(122)과 음극전극층(124) 표면 경계면에 각각 형성되어 이중층이 형성되며 외부부하(미도시) 또는 충전기(미도시) 연결을 위해 커패시터 용기 뚜껑(112)을 통해 양극집전판(126)과 음극집전판(128)에 각각 양극전기리드(positive electrical lead)(172), 음극전기리드(negative electrical lead)(174)를 연결하여 구성된다. 이러한 종래 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 양극전기리드(172)와 음극전기리드(174) 양단에 충전기가 연결되어 음극전극층(124)에 음전하(전자)가 인가되면 음극전극층(124)과 전해질(160) 표면 경계면에 형성된 헬름홀츠층에 접한 전해질(160)에 임의 분포된 양이온이 전해질(160) 용매와 분리막(140)의 다공성 통로로 이동하여 인가되는 음전하(전자)에 비례하여 헬름홀츠층을 사이에 두고 대향하여 배열 축적되고 동시에 양극전극층(122)에는 음극전극층(124)에 측적되는 전자에 비례한 양전하가 축적되어 양극전극층(122)과 전해질(160) 표면 경계면에 형성된 헬름홀츠층에 음이온이 이동하여 헬름홀츠층을 사이에 두고 대향하여 배열 축적되는 과정으로 전기에너지가 저장하여 충전되고 부하에 연결되면 양극전극층(122)와 음극전극층(124) 각각의 헬름홀츠층에 배열 축적된 전기에너지의 전위차에 의해 음극전극층(124)에 축적된 음전하(전자)가 부하를 통해 일을 하고 양극전극층(122)의 양전하와 결합 소멸되면서 양극전극층(122)과 음극전극층(124) 표면경계의 헬름홀츠이중층에 대전 구속되어 물리적으로 배열 축적되어 있던 양이온과 음이온은 헬름홀츠이중층에서 분리되어 임의 분포되는 과정을 통해 전기에너지를 방전한다.
그러나 종래의 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)은 양극전극층(122)과 음극전극층(124) 사이에 배치되어 두 전극의 직접적인 접촉을 방지하고 다공성 기공을 통해 이온이 통과하는 분리막(140)은 일반적인 다공성 지표기준 기공율 30~50%내지 20~50㎛ 두께로 전하를 직접적으로 축적하는 용매 분자 두께(수 옹스트롱, 0.3~0.8nm)의 헬름홀츠층에 비해 수십만 배 두꺼운 층으로 양이온과 음이온의 이동을 가능하게 함과 동시에 저항으로 작용 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 전도도(conductivity) 저하를 유발한다. 더욱이 절연 특성 저하를 유발할 수 있는 기공율을 개선하거나 제조공정 상의 용이성을 높이기 위해 분리막(140)의 두께를 증가 시킬 경우 양극전극층(122)와 음극전극층(124)에 각각 형성된 헬름홀츠이중층간 이온 이동거리는 분리막(140) 두께 증가에 비례하여 증가되고 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 전도도를 더욱 저하하여 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 에너지 저장 효율 및 출력특성 저하를 유발하는 단점이 있다.
도 2 및 도 3은 종래 전기 이중층 커패시터 셀을 개략적으로 도시한 구조도와 전극 적층 모식도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 전기 이중층 커패시터 셀(200)은 전기에너지 저장 용량을 높이기 위해 상기 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 전극 쌍(electrode pair)을 적층하고 각 전극 쌍 사이에는 분리막(140)을 배치하여 각 전극 쌍의 양극전기리드(172)와 음극전기리드(174)를 양극커넥터(positive connector)(210)와 음극커넥터(negative connector)(220)로 연결하거나 각 전극 쌍의 양극전기리드(172)와 음극전기리드(174)를 직접 접속하여 병렬연결 되도록 구성한다. 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 전극 쌍은 커패시터 특성에 따라 전극 면적이 증가하면 커패시터 용량이 증가하며 전기 이중층 커패시터 셀(200)은 적층된 각 전극 쌍이 병렬 연결되어 전극 면적이 증가되어 전기 에너지 저장 용량이 확장된다.
그런데, 전기에너지 저장 용량 확장을 위해 적층되는 전기 이중층 커패시터 기본 셀(100)의 전극 쌍 간에 분리막(140)을 배치하여 면적당 용량확대에 한계를 가지는 단점이 있다.
도 4는 다수의 종래 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 다수의 종래 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장장치(400)는 직렬 연결되는 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 사용되는 전해질(160)에 따라 수용성 전해질과 유기성 전해질로 구분되며 수용성 전해질을 사용한 경우 1V~1.5V의 셀 전압을 가지고 유기성 전해질을 사용한 경우 2V~3V의 셀 전압을 가지고 있어 일반적으로 고전압이 필요한 에너지 저장 장치에 사용하기 위해서는 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)을 직렬 연결하여 사용전압을 부하에 적합한 고전압으로 구성하여 사용한다. 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬연결 되도록 에너지 저장 장치 양극단자(energy storage pack positive terminal)(420), 에너지 저장 장치 음극단자(energy storage pack negative terminal)(440), 개별 전기 이중층 커패시터 셀을 부착하기 위한 양극전선 납땜구(positive electrical lead solder hole)(412), 음극전선 납땜구(negative electrical lead solder hole)(414) 및 연결금속판(connection metal plate)(416)이 구성된 별도의 회로기판(printed circuit board)(410)을 사용하여 각각의 전기 이중층 커패시터 셀 양극 리드(double layer capacitor positive lead)(250)와 전기 이중층 커패시터 셀 음극 리드(double layer capacitor negative lead)(260)를 연결하여 구성된다.
전압을 높이기 위해 외부에 별도 구성된 회로기판(410)에 전기 이중층 커패시터 셀 양극 리드(250)와 전기 이중층 커패시터 셀 음극 리드(260)를 사용하여 연결함으로서 분리막(140)에 의한 각각의 전기 이중층 커패시터 셀(200)의 내부 저항에 부가하여 전기 이중층 커패시터 셀 양극 리드(250) 및 전기 이중층 커패시터 셀 음극 리드(260)의 접촉 저항성분, 외부 회로기판(410)을 사용한 직렬연결로 양극전선 납땜구(412), 음극전선 납땜구(414)의 접속저항 및 연결금속판(416)에 의한 저항성분 증가로 전기 이중층 커패시터 셀(200)의 전체 접속저항이 크게 증가하게 되어 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)을 직렬 연결하여 높은 전압을 사용하는 경우 제조공정에 따른 전기 이중층 커패시터 셀(200) 간의 커패시터 용량성분과 저항성분의 특성편차에 직렬연결에 의해 증가한 접속저항에 비례한 시정수 증가에 따라 전기 이중층 커패시터 셀(200)의 충전 특성 편차가 심화될 수 있고 결과적으로 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(400)에 짧은 시간에 충전이 완료되는 셀과 충전 완료에 긴 시간이 소요되는 셀의 충전 편차 현상이 유발될 수 있다.
이러한 충전 편차 심화현상이 유발될 수 있는 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(400)의 전체 셀을 계속해서 충전할 경우 먼저 충전이 완료되는 전기 이중층 커패시터 셀(200)은 충전완료에 따라 셀의 저항이 추가적으로 증가되어 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(400)의 양극단자(420)와 음극단자(440)에 인가된 고전압이 직렬 연결된 다수의 셀에 균등하게 분할되어 인가되지 않고 완전 충전에 의해 저항이 증가되는 전기 이중층 커패시터 셀(200)에 높은 전압이 집중되는 현상이 유발되어 전기 이중층 커패시터 셀(200) 내부에 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리아미드(polyamide)등의 재질인 다공성 분리막(140)의 절연파괴가 발생할 수 있어 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(400)의 동작기능을 상실되는 경우가 있기 때문에 외부의 회로기판(410)에는 전기 이중층 커패시터 셀(200)별로 접속저항 증가에 따른 특성편차를 보정하기 위한 평활회로(balancing circuit)를 적용해야 하는 단점이 있으며 추가된 평활회로는 다수 셀의 충전편차를 보정하는 과정에 충전된 전기에너지를 소모하며 충전시간을 지연시켜 다수의 전기 이중층 커패시터 셀(200)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(400)의 효율, 수명 및 특성이 평활회로 기능에 의해 추가적으로 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분리체 구비 전극을 제공하여 분리막 없이 분리체 구비 전극으로 구성된 전기 이중층 커패시터 기본 셀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍이 적층되어 병렬 연결되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀에 있어서 분리체 구비 양극전극층이 형성된 양극집전판과 분리체 구비 음극전극층이 형성된 음극집전판이 대향된 전극 쌍의 음극집전판과 적층되는 다른 전극 쌍의 음극집전판이 접속되도록 반대방향으로 적층하고 상기의 다른 전극 쌍의 양극집전판과 인접하여 추가 적층되는 또 다른 전극 쌍의 양극집전판과 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층하는 방법을 제공하여 적층되는 상기 전극 쌍과 상기 다른 전극 쌍 및 상기 또 다른 전극 쌍 사이에 절연을 위한 분리막 없이 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 적층되는 것을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결되어 구성되는 에너지저장장치에 있어서 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극 집전판 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극 집전판 전면이 적층되어 직렬 연결되도록 하고 상기 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극 집전판 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극 집전판 전면이 적층되어 직렬 연결하는 방법과 직렬 연결되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 전면 접촉면의 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)이 구비되는 용기를 제공하여 외부의 별도 직렬연결 회로기판 없이 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀은 커패시터 용기; 상기 커패시터 용기 내에 양극 집전판; 상기 양극 집전판 일면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 상기 양극 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫)형상의 높이가 더 높은 절연체 재질의 분리체를 구비한 양극전극층;과 음극 집전판; 상기 음극 집전판 일면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 상기 음극 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 높이가 더 높은 절연체 재질의 분리체를 구비한 음극전측층;이 서로 대향하는 전극 쌍으로 배치되고 상기 양극전극층과 상기 음극전극층에 각각 더 높게 구비된 절연 분리체의 상부 끝단이 서로 맞닿아 상기 양극전극층과 상기 음극전극층이 물리적으로 분리되어 전기적으로 접촉되는 것을 방지하도록 구성하고 상기 커패시터 용기에 전해질을 채워 상기 양극전극층과 상기 음극전측층이 전해질의 양이온과 음이온 이동에 의해서는 연결되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 절연체 재질의 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 전극층보다 높게 돌출된 것이며, 전극층보다 높게 돌출된 절연체 재질의 분리체의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 전극층보다 높게 돌출되도록 구현 된 것이다.
상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀 전극 쌍이 적층되어 병렬 연결되는 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀은 커패시터 용기; 상기 커패시터 용기 내에 분리체 구비 양극전극층이 형성된 양극집전판과 분리체 구비 음극전극층이 형성된 음극집전판이 대향된 전극 쌍의 음극집전판과 인접하여 적층되는 다른 전극 쌍의 음극집전판이 접속되도록 다른 전극 쌍을 반대방향으로 적층하고 상기의 다른 전극 쌍의 양극집전판과 인접하여 적층되는 또 다른 전극 쌍의 양극집전판이 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 또 다른 전극 쌍을 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층하는 방법으로 다수의 상기 본 발명의 분리체 구비 전극 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍을 적층하여 배치하고 각 전극 쌍의 양극전극리드와 음극전극리드를 연결하여 병렬 연결되도록 구성하고 상기 커패시터 용기를 전해질로 채운 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 또 다른 목적을 달성하기 위하여 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결되는 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치는 에너지 저장 장치 용기; 상기 에너지 저장 장치 용기 내에 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극 집전판 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극 집전판 전면이 적층되어 직렬 연결되도록 하고 상기 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극 집전판 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극 집전판 전면이 적층되어 직렬 연결되도록 구성하여 배치하고 상기 커패시터 용기 내에 직렬 연결되는 본 발명의 분리체 구비 전극 이중층 커패시터 셀의 전면 접촉면의 가장자리 둘레에 셀틀을 구비하여 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀 각각이 구분되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀은 대향하는 양극전극층과 음극전극층이 각각에 더 높게 구비된 절연체 재질의 분리체 끝단이 서로 맞닿아 물리적으로 분리되도록 간극을 형성하여 전기적으로 접촉되는 것을 방지한다. 따라서, 분리체와 전극층 단차를 수 마이크로미터와 같거나 그 이하의 범위로 한정하면 대향되는 두 전극 사이 간극을 수 마이크로 이하로 줄여 상대적으로 전해질의 양이온과 음이온 이동 거리를 줄일 수 있고, 대면되는 양극전극층과 음극전극층 사이에 방해물이 없어 종래의 수십 마이크로 두께의 다공성 분리막을 사용하는 전기 이중층 커패시터 기본 셀과 비교하여 전도성이 크게 향상되어 전기에너지 저장 및 출력 성능이 뛰어난 효과가 있다. 또한, 제조공정이 까다로운 다공성 분리막을 사용하지 않아 분리막 에 의한 내구성 한계를 개선할 수 있고 제조원가를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍이 적층되어 병렬 연결되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀은 분리체 구비 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍의 음극집전판과 적층되는 다른 분리체 구비 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍의 음극집전판이 접속되도록 반대방향으로 적층하고 상기의 다른 분리체 구비 전극 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍의 양극집전판과 인접하여 추가 적층되는 또 다른 분리체 구비 전극 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍의 양극집전판과 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층 배치하여 종래 적층되는 전극 쌍과 전극 쌍 사이에 절연 분리막을 사용하여 적층 연결한 전기 이중층 커패시터 셀과 비교하여 단위 면적당 적층되는 전극 쌍이 증가하여 상기 단위 전극 쌍의 전도성 개선에 따른 전기 에너지 저장 및 출력 성능 개선에 전기에너지 저장밀도 추가 개선 효과가 있다. 또한 적층에 필요한 다수의 분리막을 사용하지 않아 분리막에 의한 내구성 한계를 개선할 수 있고 제조원가를 절감 효과가 있다.
본 발명에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결되어 구성되는 에너지 저장 장치는 에너지 저장 장치 용기 내에 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 셀의 끝단 음극집전판 전면과 인접하여 직렬 연결되는 다른 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작 단인 양극집전판의 전면이 직접 접촉 연결하고 상기 본 발명의 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 끝단 음극 집전판 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 시작단 양극 집전판 전면이 적층되어 직렬연결하고 상기 본 발명의 분리체 구비 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결되는 접촉면의 가장자리 둘레에 셀 틀(cell sill)을 구비하여 에너지 저장 장치 용기 내에서 직렬 연결되도록 구성되어 종래 별도의 외부 회로기판을 사용하여 다수의 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장장치와 비교하여 외부 회로기판 연결에 따른 접속저항 증가에 의한 특성왜곡을 현저히 줄여 별도의 보정회로 필요성을 현저히 줄이고 외부 회로기판 사용에 따른 내구성 한계를 개선할 수 있다. 또한 외부 회로 보호를 위해 별도로 필요했던 기구물이 필요 없어 제조원가 절감과 내구성 개선에 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기 이중층 커패시터 기본 셀을 개략적으로 도시한 구조도.
도 2는 종래의 전기 이중층 커패시터 셀을 개략적으로 도시한 구조도.
도 3은 종래의 전기 이중층 커패시터 셀의 전극 적층을 개략적으로 도시한 모식도.
도 4는 종래의 다수 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치를 개략적으로 도시한 모식도.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀을 개략적으로 도시한 구조도.
도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 구조의 측면도.
도 5c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 구조의 평면도.
도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중 전극 집전판 구조의 측면도.
도 5e는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 전극 집전판 구조의 측면도.
도 5f는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 전극 집전판 구조의 평면도.
도 5g는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 이중 전극 집전판 구조의 측면도.
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 개략적으로 도시한 구조도.
도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 전극 쌍 적층을 개략적으로 도시한 모식도.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 개략적으로 도시한 구조도.
도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 전극 쌍 적층을 개략적으로 도시한 모식도.
도 8a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 개략적인 구조도.
도 8b는 다수의 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치 용기의 개략적인 내부 구조 측면도.
도 8c는 다수의 본 발명의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치 용기를 개략적으로 도시한 모식도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 개략적인 구조도.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀, 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍을 적층하여 병렬 연결한 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀 및 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장 장치에 대해 설명한다. 도면들에 표시된 구성들은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개념도로서, 구성에 대한 설명중 공지의 기술에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장 또는 축소되어 설명될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따라 집전판에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 상기 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫)형상의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터는 다양한 실시예가 가능한데, 제 1 실시예는 집전판 일면에 분리체 구비 전극을 형성한 예이고, 제 2 실시예는 집전판 양면에 분리체 구비 전극을 형성한 분리체 구비 이중 전극 집전판 구조를 형성한 예이고, 제 3 실시예는 집전판 일면에 상기 집전판 길이 방향으로 연속하는 줄무늬 패턴으로 형성된 세로줄 분리체 구비 전극을 형성한 예이고, 제 4 실시예는 집전판 양면에 집전판 길이 방향으로 연속하는 줄무늬 패턴으로 형성된 세로줄 분리체가 구비된 전극이 각각 이중으로 형성된 세로줄 분리체 구비 이중 전극 집전판이 형성된 예이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀의 구조도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 분리체 구비 전극 구조의 측면도이며, 도 5c는 도 5a에 도시된 분리체 구비 전극 구조의 평면도 이다.
도 5a를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀(500)은 커패시터 용기(510); 상기 커패시터 용기(510) 내에 양극집전판(526)의 일면에 일정 문양의 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되어 상기 양극 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫)형상의 높이가 더 높은 절연체 재질의 분리체(521)를 구비한 양극전극층(522)의 분리체구비전극(520);과 동일하게 음극집전판(528)의 일면에 일정 문양의 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되어 상기 음극 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫)형상의 높이가 더 높은 절연체 재질의 분리체(521)를 구비한 음극전극층(524)의 다른 분리체구비전극(520);이 서로 대향하는 전극 쌍으로 배치되고 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)에 각각 더 높게 구비된 절연체 재질의 분리체(521)상부 끝단이 서로 맞닿아 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)이 물리적으로 분리되어 전기적으로 접촉되는 것을 방지하도록 간극이 형성되도록 구성하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)이 전해질의 양이온과 음이온 이동에 의해 연결되도록 구성한 것이다.
이러한 제 1 실시예의 분리체구비전극(520)은 상기 양극집전판(526) 및 상기 음극집전판(528) 상에 포토레지터(photoresist)와 같은 절연체층을 코팅하고 일정 패턴의 문양을 제외한 부분에 대해 에칭(etching) 기법으로 제거하여 일정 문양의 볼록하게 돌출된 절연체 패턴을 형성하고 단위 표면적이 큰 활성탄소등의 소재를 이용한 페이스트(paste)를 인쇄 및 열압착 또는 소성하여 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)을 형성하는 과정을 통해 제조하거나, 절연체 소재를 이용하여 상기 양극집전판(526) 및 상기 음극집전판(528)상에 일정 패턴의 문양으로 볼록하게 돌출된 패턴으로 상기 분리체(521)를 인쇄 및 소성을 통해 직접 형성하고 단위 표면적이 큰 활성탄소등의 소재를 이용한 페이스를 인쇄 및 열압착 또는 소성하여 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)을 형성하여 제조하거나, 또는 상기 양극집전판(526) 및 상기 음극집전판(528)의 일면에 단위 표면적이 큰 활성탄소등의 소재를 이용한 전극 페이스트를 인쇄하고 건조한 후 별도 제작된 절연체 소재의 분리체(521)를 상기 양극전극층(522) 및 상기 음극전극층(524)에 삽입하여 가형성하고 상기 양극전극층(522) 및 상기 음극전극층(524)을 열압착 또는 소성하여 제조될 수 있으며 기타 다양한 공정 기법을 응용하여 제작할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀(500)은 커패시터 용기(510) 내에 양극집전판(526) 및 음극집전판(528) 각각의 일면에 일정 문양의 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되는 철조(凸彫)형상의 높이가 더 높은 절연체 소재의 분리체(521)가 구비된 양극전극층(522) 및 음극전극층(524)이 서로 대향하는 전극 쌍으로 배치되고 상기 양극전극층(522)에 양극전극층(522) 보다 높게 형성된 분리체(521) 상부 끝단과 음극전극층(524)에 음극전극층(524) 보다 높게 형성된 분리체(521)가 서로 맞닿아 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(522)이 물리적으로 분리되어 전기적으로 접촉되는 것이 방지되도록 간극을 형성하도록 구성되고 상기 커패시터 용기(510)를 전해질(560)로 채워 상기 양극전극층(522)과 상기 음극전극층(524)이 이온 이동에 의해서는 연결되도록 구성한 것이다.
구체적으로, 분리체(521)는 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528) 상에 형성된다. 이러한 분리체(521)는 원형 또는 다각형의 볼록하게 돌출된 철조(凸彫)형상으로 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528) 상에 연속된 돌출 패턴을 갖도록 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528) 상에 포토레지스터와 같은 절연층을 코팅하고 일정 패턴 문양을 제외한 부분을 에칭(etching) 기법으로 제거하여 일정 문양의 볼록하게 돌출된 절연체 패턴을 형성하거나 절연체 소재를 이용하여 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528) 상에 일정 패턴의 문양으로 볼록하게 돌출된 패턴으로 분리체(521)를 바로 형성하거나 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528)의 일면에 단위 표면적이 큰 활성탄소등의 소재를 이용한 전극 페이스트를 인쇄하고 건조한 후 별도 제작된 절연체 소재의 분리체(521)를 각각의 양극전극층(522) 음극전극층(524)에 삽입하여 배치하소 열압착 또는 소성하여 제조될 수 있으며 기타 다양한 공정 기법을 응용하여 형성할 수 있다.
이처럼, 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528) 상에 코팅된 절연체층을 가공하여 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체(521)가 연속된 패턴으로 반복 배열된 경우, 분리체(521)가 형성된 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528)상에 단위 표면적이 큰 활성탄소등의 소재를 이용한 페이스트를 인쇄 및 열압착 또는 소성하여 분리체(521)보다 낮은 각각의 양극전극층(522)과 음극전극층(524)을 형성하여 양극전극층(522)과 음극전극층(524)이 대면하도록 배치하면 양극집전판(526)과 음극집전판(528)상에 원형 또는 다각형 패턴으로 돌출되어 각각의 양극전극층(522)과 음극전극층(524) 보다 높게 형성된 분리체(521)의 끝단이 서로 맞닿아 간극을 형성하여 분리체(521) 보다 낮게 형성된 양극전극층(522)과 음극전극층(524)이 물리적으로 접촉할 수 없도록 공간적으로 분리하여 전기적인 접촉을 방지하여 절연 목적을 달성할 수 있다.
분리체(521)에 의해 공간적으로 분리되는 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 분리 간격은 연속하여 볼록하게 돌출된 패턴을 형성하는 하나의 단위 철조(凸彫) 형상의 분리체(521)의 폭(w), 간격(d) 및 단차(g)등 여러 요인에 의해 달라진다. 단위 철조(凸彫) 형상의 분리체(521)의 단차(g)가 증가할수록 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 분리간격은 증가하고 단차(g)가 감소할수록 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 분리간격은 감소한다. 전해질(560)의 양이온과 음이온 이동에 의해 연결되는 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 이온이동 전도성은 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 분리간격에 반비례하여 감소하거나 증가한다. 또한 단위 철조(凸彫) 형상의 분리체(521)의 폭(w)이 넓고 간격(d)이 촘촘할수록 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 실효 대향 면적이 감소하고 단위 철조(凸彫) 형상의 분리체(521)의 폭(w)이 좁고 간격(d)이 넓을수록 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 실효 대향 면적이 증가하며 이에 비례하여 즉 실효면적 증가와 감소에 비례하여 이온 전도성이 증가하거나 감소한다. 즉, 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 실효 대향 면적을 A, 전해질(560)의 전도율을 σ, 전해질의 양이온과 음이온의 평균 이동 거리인 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 분리간격을 L이라 하면 전기전도도 G는 아래의 같은 관계식을 가지며 실효대향면적 A의 증가와 감소, 양이온과 음이온의 평균 이동 거리 감소와 증가에 따라 전기전도도 G는 비례하여 증가하거나 감소하고 커패시터 셀의 출력특성 P는 전기전도도 G의 증가에 비례하여 증가한다.
Figure PCTKR2018002360-appb-I000001
본 발명의 실시예에서 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀(500)의 이온 이동에 의한 전도성 개선을 위해서는 분리체(521)의 폭(w), 또는 이와 인접한 다른 분리체(521)와의 간격(d)을 1mm~0.01mm 이내가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 단위 분리체(521)의 폭(w) 또는 이와 인접하는 다른 단위 분리체(521)의 간격(d)이 0.01mm 미만인 경우 분리체(521)가 너무 미세한 간격으로 배열되어 양극전극층(522)과 음극전극층(524)의 실효 대향면적이 현저히 줄어들어 이온 이동에 의한 전도성 개선의 효과가 상쇄될 수 있으며 1mm를 초과하는 경우에는 각각의 양극집전판(526), 음극집전판(528)에 의해 지지되는 분리체(521) 종단의 응력 분산효과가 감소되어 분리체(521)에 의한 양극전극층(522)과 음극전극층(524) 분리간격이 유지되기 어려울 수 있기 때문이다.
그리고 각각의 양극전극층(522)과 음극전극층(524) 보다 높게 볼록하게 돌출되어 형성된 분리체(521)와의 단차(g)는 20㎛와 같거나 그이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 분리체(521)의 단차(g)가 20㎛이상인 경우 각각의 양극집전판(526)과 음극집전판(528)에 형성된 분리체(521)의 끝단이 서로 맞닿아 분리되는 양극전극층(522)와 음극전극층(524)의 분리간격이 40㎛이상이 되어 전해질(560)의 이온 이동에 따른 전도성 개선의 효과가 현저히 감소될 수 있다.
상기한 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 양극집전판(526) 및 음극집전판(528) 각각의 일면에 일정 문양의 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되는 철조(凸彫)형상의 높이가 더 높은 분리체(521)를 포함하는 양극전극층(522)과 음극전극층(524)이 서로 대향하는 전극 쌍으로 배치되면 각각의 분리체(521)가 서로 맞닿아 양극전극층(522)과 음극전극층(524) 사이에 각각 분리체(521)와 전극층의 단차(g)의 2배의 해당하는 상대적으로 짧은 물리적 간격이 형성되어 전기적으로 절연되도록 구성된다. 따라서 종래 전기 이중층 커패시터 기본 셀과 비교하여 분리막 없이 양극전극층과 음극전극층을 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연되고 커패시터 용기에 채워지는 전해질의 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되는 양극전극층과 음극전극층의 상대적인 짧은 간격은 이온 평균 이동 거리를 단축시키고 양극전극층과 음극전극층의 이온이동을 차단하는 방해물이 없어 실효대향 면적증가에 증가하는 것에 비례하여 전도성이 개선되어 전기에너지 저장 및 방전 효율이 개선되며 상대적으로 미흡한 다공성 분리막 내구성 한계 이상으로 내구성 개선이 가능하다.
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 구조도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 전극 쌍의 적층을 개략적으로 도시한 모시도이다,
도 6a를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍이 적층되어 병렬 연결되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)은 커패시터 용기(510); 상기 커패시터 용기(510) 내에 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)을 각각의 분리체구비전극(520)이 대향하도록 배치하여 전극 쌍을 이루고 상기 음극집전판(528)의 다른 일면에 인접하여 적층되는 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 음극집전판(528)의 다른 일면이 접속되도록 다른 전극 쌍을 반대방향으로 적층하고 상기의 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 양극집전판(526)과 인접하여 적층되는 또 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 또 다른 양극집전판(5246)과 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 또 다른 전극 쌍을 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층하는 방법으로 다수의 분리체구비전극(520)이 각각 형성된 동일한 극성의 양극집전판(526)과 양극집전판(526) 음극집전판(528)과 음극집전판(528)을 접속하여 배치하고 접속된 집전판을 양극전기리드(572), 음극전기리드(574), 양극전기리드연결선(610) 및 음극전기리드연결선(620)을 사용하여 연결하거나 동일한 극성의 양극집전판(526) 음극집전판(528) 각각을 직접 접속하여 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연된 대향된 전극 쌍의 전극면적이 확장되도록 병렬 연결하여 배치하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되도록 한 것이다.
도 6a내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀 전극 쌍이 적층되어 병렬 연결되는 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 전극 쌍 적층은 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)이 대향된 전극 쌍의 상기 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)과 인접하여 적층되는 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 음극집전판(528)이 접속되도록 다른 전극 쌍을 반대방향으로 적층하고 상기 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 양극집전판(526)과 인접하여 적층되는 또 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)이 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 또 다른 전극 쌍을 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층하는 방법으로 다수의 분리체구비전극(520)이 형성된 동일한 극성의 양극집전판(526)과 양극집전판(526), 음극집전판(528)과 음극집전판(528)이 접속되어 적층되도록 구성한 것이다.
상기한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)은 커패시터 용기(510); 상기 커패시터 용기(510) 내에 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)을 각각의 분리체구비전극(520)이 대향하도록 배치하여 전극 쌍을 이루고 상기 음극집전판(528)의 다른 일면에 인접하여 적층되는 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 음극집전판(528)의 다른 일면이 접속되도록 다른 전극 쌍을 반대방향으로 적층하고 상기의 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 다른 양극집전판(526)과 인접하여 적층되는 또 다른 전극 쌍의 분리체구비전극(520)이 형성된 또 다른 양극집전판(5246)과 인접하여 동일한 극성끼리 접촉되도록 또 다른 전극 쌍을 다시 반대방향으로 교호(交互)하여 적층하는 방법으로 다수의 분리체구비전극(520)이 각각 형성된 동일한 극성의 양극집전판(526)과 양극집전판(526) 음극집전판(528)과 음극집전판(528)을 접속하여 배치하고 접속된 집전판을 양극전기리드(572), 음극전기리드(574), 양극전기리드연결선(610) 및 음극전기리드연결선(620)을 사용하여 연결하거나 동일한 극성의 양극집전판(526) 음극집전판(528) 각각을 직접 접속하여 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연된 대향된 전극 쌍의 전극면적이 확장되도록 병렬 연결하여 배치하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되도록 배치하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되도록 구성된다. 따라서 종래 전기 이중층 커패시터 셀과 비교하여 분리막 없이 적층되는 다수의 전극 쌍을 적층할 수 있어 전기에너지 저장밀도 및 방전의 효율이 개선되고 다공성 분리막 내구성 한계 이상으로 내구성 개선이 가능하다.
도 8a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 개략적인 구조도이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 에너지 저장 장치 용기의 내부 측면도이고, 도 8c는 도 8a에 도시된 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 에너지 저장 장치 용기를 개략적으로 도시한 모식도이다,
도 8a를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 직렬 연결한 에너지 저장 장치(800)는 에너지저장장치 용기(810); 상기 에너지저장장치 용기(810) 내에 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600);의 끝단 음극집전판(528) 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하고; 상기 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 끝단 음극집전판(528) 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526)의 전면이 직렬 연결되도록 적층하는 방법으로 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)을 직렬 연결하여 배치하고; 상기 양극집전판(526) 전면과 상기 음극집전판(528) 전면이 직렬 연결되는 각각의 접촉면 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)(814)을 형성하는 방법으로 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 각각 구분되어 직렬 연결되도록 구성한 것이다.
도 8a내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(800)는 에너지저장장치 용기(810) 내에 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 끝단 음극집전판(528) 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하고 상기 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 끝단 음극집전판(528) 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하는 방법으로 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)을 직렬 연결하여 배치하고 상기 양극집전판(526) 전면과 상기 음극집전판(528) 전면이 직렬 연결되는 각각의 접촉면의 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)(814)을 구비하여 직렬 연결된 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 각각 구분되어 직렬 연결되도록 구성한 것을 특징으로 한 것이다.
상기한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(800)는 에너지저장장치 용기(810) 내에 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 끝단 음극집전판(528) 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하고 상기 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 끝단 음극집전판(528) 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)의 시작단 양극집전판(526)의 전면이 직렬 연결되도록 적층하는 방법으로 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)을 직렬 연결하여 배치하고 상기 양극집전판(526) 전면과 상기 음극집전판(528) 전면이 직렬 연결되는 각각의 접촉면 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)(814)을 형성하는 방법으로 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 각각 구분되어 직렬 연결되도록 구성한 것이다. 따라서 종래 다수의 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장 장치와 비교하여 별도의 회로기판 없이 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 에너지 저장 장치 내부에서 직렬 연결할 수 있어 외부회로기판을 사용한 직렬연결에 의해 접촉저항 증가에 의한 특성왜곡을 현저히 줄여 별도의 보정회로 필요성을 현저히 줄이고 외부 회로기판 사용에 따른 기능적인 내구성 한계를 개선하고 외부 회로기판 보호를 위한 별도의 기구물이 사용할 필요가 없어 제조원가 절감과 기구적인 내구성 한계를 개선하는 장점이 있다.
도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중전극 집전판 구조의 측면도이다.
도 5d를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)은 집전판(527); 상기 집전판(527)의 양면 각각에 형성되는 전극층(523);과 상기 집전판 양면 각각에 일정 문양의 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되는 철조(凸彫)형상의 높이가 상기 전극층(523) 보다 더 높은 절연체 재질의 분리체(521);로 구성된 분리체구비전극(520)이 양면에 구비되어 있다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 구조도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀의 전극 쌍 적층을 개략적으로 도시한 모식도이다,
도 7a를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)은 커패시터 용기(510); 상기 커패시터 용기(510) 내에 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 양면 각각에 분리체구비전극(520)이 형성된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 배치하여 전극 쌍을 이루고 상기 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 적층하여 다른 전극 쌍을 이루게 배치하고 상기 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 또 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 적층하여 또 다른 전극 쌍을 이루도록 배치하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 집전판(530)을 적층하여 다수의 전극 쌍을 구성하고 마지막으로 적층된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)이 대향하도록 적층 배치하여 끝단의 전극 쌍을 이루도록 구성하고 각 전극 쌍의 동일한 극성을 양극전기리드(572), 음극전기리드(574), 양극전기리드연결선(610) 및 음극전기리드연결선(620)을 사용하여 연결하거나 직접 접속 연결하여 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연된 대향되는 전극 쌍의 전극면적이 확장되도록 병렬 연결하여 배치하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되도록 한 것이다.
도 7a내지 도 7b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 전극적층은 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 양면 각각에 분리체구비전극(520)이 형성된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 적층하여 전극 쌍을 이루고 상기 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530) 일면이 대향하도록 적층하여 다른 전극 쌍을 이루게 배치하고 상기 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 또 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 적층하여 또 다른 전극 쌍을 이루도록 배치하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 집전판(530)을 적층하여 다수의 전극 쌍을 구성하고 마지막으로 적층된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)이 대향하도록 적층 배치하여 끝단의 전극 쌍을 이루도록 배치하여 적층하는 것이다.
상기한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)은 커패시터 용기(510); 상기 커패시터 용기(510) 내에 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 양극집전판(526)과 양면 각각에 분리체구비전극(520)이 형성된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 배치하여 전극 쌍을 이루고 상기 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530) 일면이 대향하도록 적층하여 다른 전극 쌍을 이루게 배치하고 상기 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면에 또 다른 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 일면이 대향하도록 적층하여 또 다른 전극 쌍을 이루도록 배치하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 집전판(530)을 적층하여 다수의 전극 쌍을 구성하고 마지막 적층된 분리체 구비 이중전극 집전판(530)의 다른 일면과 일면에 분리체구비전극(520)이 형성된 음극집전판(528)이 대양하도록 적층 배치하여 끝단의 전극 쌍을 이루도록 구성하고 각 전극 쌍의 동일한 극성을 양극전기리드(572), 음극전기리드(574), 양극전기리드연결선(610) 및 음극전기리드연결선(620)을 사용하여 연결하거나 직접 접속 연결하여 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연된 대향되는 전극 쌍의 전극면적이 확장되도록 병렬 연결하여 배치하고 상기 커패시터 용기(510)에 전해질(560)을 채워 양이온과 음이온의 이동에 의해 연결되도록 구성된다. 따라서 종래 전기 이중층 커패시터 셀과 비교하여 분리막 없이 각 전극 쌍의 양극전극층과 음극전극층이 물리적으로 분리되어 전기적으로 절연되고 양이온과 음이온 이동에 의해 연결되는 양극전극층과 음극전극층 간의 양이온과 음이온의 이동 거리를 현저히 줄여 이에 비례하여 전도성을 개선할 수 있고 또한 분리막 없이 다수의 전극 쌍을 적층할 수 있고 적층되는 인접한 전극 쌍과 하나의 집전판을 공통 집전판으로 사용할 수 있어 전기에너지 저장밀도 및 방전 효율이 개선되고 다공성 분리막 내구성 한계 이상으로 내구성 개선이 가능하다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀이 직렬 연결된 에너지 저장 장치의 개략적인 구조도이다.
도 9를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)이 직렬 연결된 에너지저장장치(900)는 에너지저장장치 용기(810); 상기 에너지저장장치 용기(810) 내에 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700);의 끝단 음극집전판(528) 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하고; 상기 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 끝단 음극집전판(528) 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 시작단 양극집전판(526)의 전면이 직렬 연결되도록 적층하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)을 직렬 연결하여 배치하고; 상기 양극집전판(526) 전면과 상기 음극집전판(528) 전면이 직렬 연결되는 각각의 접촉면 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)(814)을 형성하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)이 직렬 연결하도록 구성한 것이다.
상기한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)이 직렬 연결된 에너지저장장치(900)는 에너지저장장치 용기(810) 내에 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700) 끝단의 음극집전판(528) 전면과 인접하여 연결되는 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 시작단 양극집전판(526) 전면이 직렬 연결되도록 적층하고 상기 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 끝단 음극집전판(528) 전면에 인접하여 연결되는 또 다른 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)의 시작단 양극집전판(526)의 전면이 직렬 연결되도록 적층하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)을 직렬 연결하여 배치하고; 상기 양극집전판(526) 전면과 상기 음극집전판(528) 전면이 직렬 연결되는 각각의 접촉면 가장자리 둘레에 셀틀(cell sill)(814)을 형성하는 방법으로 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)이 직렬 연결하도록 구성한 것이다. 따라서 종래 다수의 전기 이중층 커패시터 셀을 직렬 연결한 에너지 저장 장치와 비교하여 별도의 회로기판 없이 다수의 분리체 구비 이중 전극 전기 이중층 커패시터 셀을 에너지 저장 장치 내부에서 직렬 연결할 수 있어 직렬연결에 따른 접촉저항 증가에 의한 특성왜곡을 현저히 줄여 별도의 보정회로 필요성을 현저히 줄이고 외부 회로기판 사용에 따른 기능적인 내구성 한계를 개선하고 외부 회로기판 보호를 위한 별도의 기구물이 사용할 필요가 없어 제조원가 절감과 기구적인 내구성 한계를 개선하는 장점이 있다.
도 5e는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 전극 집전판 구조의 측면도이고 도 5f는 도 5e에 도시된 세로줄 분리체 구비 전극 집전판 구조의 평면도 이다.
도 5e 내지 도 5f를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 전극 집전판(540)은 집전판(527); 상기 집전판 일면에 형성되는 전극층(523); 상기 집전판(527) 일면에 상기 집전판(527)의 길이 방향으로 길게 폭 방향으로 일정한 간격을 두고 막대 형상으로 돌출되는 높이가 상기 전극층(523) 보다 더 높은 세로줄 분리체(541)로 구성되어 있다.
상기한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 집전판(540)을 상기 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 기본 셀(500), 상기 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600) 및 상기 다수의 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 셀(600)이 직렬 연결된 에너지 저장 장치(800)에 분리체 구비전극(520)과 양극집전판(526), 분리체구비전극(520)과 음극집전판(527)을 대체하여 구성할 수 있다.
도 5g는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 이중전극 집전판 구조의 측면도이다.
도 5g를 참조하면, 제 4 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 이중전극 집전판(550)은 집전판(527); 상기 집전판(527)의 양면 각각에 형성되는 전극층(523); 상기 집전판(527) 양면 각각에 상기 집전판(527)의 길이 방향으로 길게 폭 방향으로 일정한 간격을 두고 막대 형상으로 돌출되는 높이가 상기 전극층(523) 보다 더 높은 세로줄 분리체(541)로 구성되어 있다.
상기한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 세로줄 분리체 구비 이중전극 집전판(550)을 상기 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700) 및 상기 다수의 분리체 구비 이중전극 전기 이중층 커패시터 셀(700)이 직렬 연결된 에너지저장장치(900)에 분리체 구비 이중전극 집전판(530)을 대체하여 구성할 수 있다.

Claims (32)

  1. 집전판; 상기 집전판의 일면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 철조(凸彫) 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  4. 집전판; 상기 집전판에서 집전판의 길이 방향으로 연속하여 볼록하게 돌출되고 집전판의 폭 방향으로 반복되는 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  6. 전극 쌍; 적어도 하나 이상의 상기 전극 쌍이 동일한 극성의 집전판이 서로 접속되도록 전극 쌍을 적층하여 병렬 연결한 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 집전판의 일면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 철조(凸彫) 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 집전판의 양면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 양면에 각각 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 철조(凸彫) 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  13. 제 6 항에 있어서; 상기 집전판의 일면에 집전판의 길이 방향으로 연속되는 패턴으로 볼록하게 돌출되고 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 분리체는 막대형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  16. 제 6 항에 있어서, 상기 집전판의 양면에 집전판의 길이 방향으로 연속되는 패턴으로 양면에 각각 볼록하게 돌출되고 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 분리체는 막대형 또는 다각형 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  19. 적어도 하나 이상의 전기 이중층 커패시터를 직렬 연결한 에너지 저장 장치에 있어서; 전기 이중층 커패시터 끝단 집전판과 다른 전기 이중층 커패시터 시작단의 집전판이 서로 직접 접속되어 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터 직렬연결 에너지 저장 장치
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 집전판 접속면 가장자리 둘레에 전기 이중층 커패시터 셀 틀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터 직렬연결 에너지 저장 장치
  21. 제 19 항에 있어서 상기 집전판의 일면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 철조(凸彫) 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 집전판의 양면에 일정 문양의 연속된 패턴으로 볼록하게 양면에 각각 돌출되어 집전판의 길이 및 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 철조(凸彫) 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 분리체는 원형 또는 다각형의 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 철조(凸彫) 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  27. 제 19 항에 있어서, 상기 집전판의 일면에 집전판의 길이 방향으로 연속된 패턴으로 볼록하게 돌출되고 폭 방향으로 반복된 패턴이 형성된 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 분리체는 막대형 또는 다각형 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  30. 제 19 항에 있어서, 상기 집전판의 양면에 집전판의 길이 방향으로 연속된 패턴으로 양면에 각각 볼록하게 돌출되고 폭 방향으로 반복되는 형상의 분리체를 포함하는 전기 이중층 커패시터
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 분리체는 막대형 또는 다각형 형태로 집전판으로부터 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 분리체는 집전판에 형성되는 분리체 형상의 크기와 간격을 영역별로 달리하여 다양한 크기와 간격을 갖는 분리체가 하나의 집전판에 구현되도록 된 것을 특징으로 하는 전기 이중층 커패시터
PCT/KR2018/002360 2017-03-04 2018-02-27 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터 WO2018164406A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880015845.4A CN110383409B (zh) 2017-03-04 2018-02-27 具有分离体的电极双电层电容器
US16/491,126 US11289279B2 (en) 2017-03-04 2018-02-27 Electric double layer capacitor having separator-including electrode
JP2019569650A JP7175287B2 (ja) 2017-03-04 2018-02-27 分離体を備えた電極を有する電気二重層キャパシタ
EP18763948.9A EP3591679A4 (en) 2017-03-04 2018-02-27 ELECTRIC DOUBLE LAYER CAPACITOR WITH ELECTRODE WITH SEPARATOR

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0028003 2017-03-04
KR1020170028003A KR101944904B1 (ko) 2017-03-04 2017-03-04 분리체 구비 전기 이중층 커패시터용 전극, 이를 갖는 전기 이중층 커패시터 셀 및 에너지 저장 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018164406A1 true WO2018164406A1 (ko) 2018-09-13

Family

ID=63449141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/002360 WO2018164406A1 (ko) 2017-03-04 2018-02-27 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11289279B2 (ko)
EP (1) EP3591679A4 (ko)
JP (1) JP7175287B2 (ko)
KR (1) KR101944904B1 (ko)
CN (1) CN110383409B (ko)
WO (1) WO2018164406A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112973398B (zh) * 2019-12-13 2022-05-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种带有剩余离子的电极在co2电化学还原反应中的应用
US11515089B2 (en) * 2020-06-27 2022-11-29 Intel Corporation Topology to reduce effects of plate misalignment in a capacitive device
CN112729662B (zh) * 2020-12-10 2023-01-06 中国科学院深圳先进技术研究院 水下触觉传感器和其制备方法
GB2606707B (en) * 2021-05-03 2024-01-10 Jamieson Luke Supercapacitor and electrical system
KR102488105B1 (ko) * 2021-07-20 2023-01-13 이기홍 수퍼 콘덴서 제조방법과 그에 따른 수퍼 콘덴서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455318B1 (ko) * 2000-09-11 2004-11-12 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 전기 이중층 커패시터
KR20070040954A (ko) * 2005-10-13 2007-04-18 엘지전자 주식회사 초박형 전기 이중층 캐패시터의 제조방법
JP2008047856A (ja) * 2006-03-07 2008-02-28 Mitsubishi Electric Corp 電気二重層キャパシタ
KR100955233B1 (ko) * 2008-05-19 2010-04-29 비나텍주식회사 적층형 전기이중층 커패시터
KR20110045092A (ko) * 2008-08-28 2011-05-03 이옥서스, 인크. 고전압 ｅｄｌｃ 셀 및 이의 제조방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2556274B2 (ja) * 1993-11-01 1996-11-20 日本電気株式会社 電気二重層コンデンサ
JP3429428B2 (ja) * 1997-04-08 2003-07-22 本田技研工業株式会社 エネルギー貯蔵装置用集電体
JP3085250B2 (ja) * 1997-07-18 2000-09-04 日本電気株式会社 電気二重層コンデンサ
JP3953026B2 (ja) * 2003-12-12 2007-08-01 松下電器産業株式会社 リチウムイオン二次電池用極板およびリチウムイオン二次電池並びにその製造方法
US7766981B2 (en) * 2007-11-30 2010-08-03 Corning Incorporated Electrode stack for capacitive device
KR20090124471A (ko) * 2008-05-30 2009-12-03 삼화전기주식회사 적층형 전기 이중층 커패시터의 구조
JP5163293B2 (ja) * 2008-06-03 2013-03-13 日本ゼオン株式会社 電気化学素子用電極、その製造方法および該電気化学素子用電極を用いた電気二重層キャパシタ
KR20110000372A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 삼성전기주식회사 전기 이중층 커패시터용 전극과 그 제조방법, 전기 이중층 커패시터
CN102379017A (zh) * 2010-04-06 2012-03-14 Nec东金株式会社 蓄电装置
JP2012022792A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Panasonic Corp 非水電解質蓄電デバイス
DE102010031543A1 (de) * 2010-07-20 2012-01-26 Evonik Litarion Gmbh Batterie, ein Bimetall enthaltend
KR101281037B1 (ko) * 2011-04-06 2013-07-09 주식회사 엘지화학 세퍼레이터 및 이를 구비하는 전기화학소자
JP5578282B2 (ja) * 2011-06-28 2014-08-27 株式会社村田製作所 蓄電デバイスおよびその製造方法
WO2013002138A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 株式会社村田製作所 蓄電デバイスおよびその製造方法
EP2732487A4 (en) * 2011-07-11 2015-04-08 California Inst Of Techn NEW SEPARATORS FOR ELECTROCHEMICAL SYSTEMS
JP5903807B2 (ja) * 2011-09-05 2016-04-13 ソニー株式会社 セパレータ、非水電解質電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
KR102415749B1 (ko) * 2015-08-05 2022-07-01 삼성에스디아이 주식회사 플렉시블 전지
JP2018049791A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
KR101944905B1 (ko) * 2018-07-30 2019-02-01 에스에프에너지텍 주식회사 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터
KR101956267B1 (ko) * 2018-07-30 2019-03-08 에스에프에너지텍 주식회사 분리체 구비 전극을 구비한 전기 이중층 커패시터 직렬연결 에너지 저장 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455318B1 (ko) * 2000-09-11 2004-11-12 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 전기 이중층 커패시터
KR20070040954A (ko) * 2005-10-13 2007-04-18 엘지전자 주식회사 초박형 전기 이중층 캐패시터의 제조방법
JP2008047856A (ja) * 2006-03-07 2008-02-28 Mitsubishi Electric Corp 電気二重層キャパシタ
KR100955233B1 (ko) * 2008-05-19 2010-04-29 비나텍주식회사 적층형 전기이중층 커패시터
KR20110045092A (ko) * 2008-08-28 2011-05-03 이옥서스, 인크. 고전압 ｅｄｌｃ 셀 및 이의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3591679A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3591679A4 (en) 2021-05-05
JP2020509614A (ja) 2020-03-26
US20200013562A1 (en) 2020-01-09
US11289279B2 (en) 2022-03-29
EP3591679A1 (en) 2020-01-08
CN110383409A (zh) 2019-10-25
CN110383409B (zh) 2023-05-05
JP7175287B2 (ja) 2022-11-18
KR101944904B1 (ko) 2019-02-01
KR20180101116A (ko) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018164406A1 (ko) 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터
WO2014123363A1 (ko) 스텝 유닛셀을 포함하는 단차를 갖는 전극 조립체
WO2012086855A1 (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
WO2018101682A1 (ko) 이중 용접 구조를 가진 전지셀
TWI564919B (zh) 電極板夾設輔助導電體之儲供電裝置
WO2016056764A1 (ko) 양 방향으로 권취되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2014104795A1 (ko) 두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스
WO2019031702A1 (ko) 배터리 셀 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
WO2013137575A1 (ko) 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀
WO2018139766A1 (ko) 리튬 이온 이차전지
KR101944905B1 (ko) 분리체 구비 전극 전기 이중층 커패시터
WO2010062071A9 (ko) 고출력 전기에너지 저장장치
US20090180238A1 (en) Energy storage devices
KR101956267B1 (ko) 분리체 구비 전극을 구비한 전기 이중층 커패시터 직렬연결 에너지 저장 장치
WO2020171376A1 (ko) 단위셀 및 그 제조방법
US11302489B2 (en) Electrode assembly, energy storage device comprising the electrode assembly and a method for producing the electrode assembly
CN113871570B (zh) 一种极片、卷芯及电池
WO2020218794A1 (ko) 전극조립체
US11283105B2 (en) Battery having high battery capacity
WO2014107061A1 (ko) 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지
WO2020111595A1 (ko) 압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지
WO2023022560A1 (ko) 단락 방지용 코팅부가 구비된 전극조립체
WO2024035141A1 (ko) 셀 용량이 향상된 스택형 전극 조립체
WO2022250271A1 (ko) 노치홈이 형성된 분리막을 포함하는 이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2022103227A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18763948

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019569650

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018763948

Country of ref document: EP