[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101325633B1 - Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same - Google Patents

Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR101325633B1
KR101325633B1 KR1020110138950A KR20110138950A KR101325633B1 KR 101325633 B1 KR101325633 B1 KR 101325633B1 KR 1020110138950 A KR1020110138950 A KR 1020110138950A KR 20110138950 A KR20110138950 A KR 20110138950A KR 101325633 B1 KR101325633 B1 KR 101325633B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current collector
carbon coating
electrode
coating layer
layer
Prior art date
Application number
KR1020110138950A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130085555A (en
Inventor
우대중
Original Assignee
비나텍주식회사
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 비나텍주식회사 filed Critical 비나텍주식회사
Priority to KR1020110138950A priority Critical patent/KR101325633B1/en
Publication of KR20130085555A publication Critical patent/KR20130085555A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101325633B1 publication Critical patent/KR101325633B1/en

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
    • H01G11/70—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
    • H01G11/04—Hybrid capacitors
    • H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 슈퍼 커패시터에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 전하 집전을 위한 다공성 집전체, 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물, 상기 집전체 구조물의 상하부에 전극층들을 형성하여 마련되는 전극 구조물, 상기 전극 구조물들과 분리막 및 전해질층을 포함하여 마련되는 리튬 이온 커패시터의 구성을 개시한다.The present invention relates to a hybrid super capacitor, and the present invention relates to a lithium ion capacitor including a porous current collector for charge current collection, a first carbon coating layer and a second carbon coating layer respectively formed on the upper and lower layers of the porous current collector. Disclosed is a configuration of a current collector structure, an electrode structure formed by forming electrode layers on upper and lower portions of the current collector structure, and a lithium ion capacitor including the electrode structures, a separator, and an electrolyte layer.

Description

리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물, 이를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터{Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same}Current collector structure of a lithium ion capacitor, an electrode comprising the same and a lithium ion capacitor comprising the same {Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same}

본 발명은 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 전류 출력 밀도 제공이 가능한 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물, 이를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid capacitor, and more particularly, to a current collector structure of a lithium ion capacitor capable of providing a high current output density, an electrode including the same, and a lithium ion capacitor including the same.

전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제를 대처하기 위하여 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 및 연료전지 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.As consumers' demands have changed due to digitization and high performance of electronic products, market demand is changing due to the development of batteries with high capacity due to thinness, light weight and high energy density. In addition, in order to cope with future energy and environmental problems, hybrid electric vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles are being actively developed, and it is required to increase the size of batteries for automobile power sources.

고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼 커패시터(전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor) 및 슈도 커패시터(Pseudo capacitor))를 포함하는 이차전지는 한 쌍의 전극과 분리막 및 전해질을 포함하고 있다.A secondary battery including a high energy density and large capacity lithium ion secondary battery, a lithium ion polymer battery, a supercapacitor (electric double layer capacitor and a pseudo capacitor) includes a pair of electrodes, a separator and an electrolyte .

우선, 슈퍼 커패시터 중 슈도 커패시터는 전극활물질로 루테늄 산화물(ruthenium oxide)과 이리듐 산화물(Iridium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide) 등의 금속산화물을 사용하고 있고, 전기이중층 커패시터는 전극활물질로서 높은 전기전도성, 열전도성, 낮은 밀도, 적합한 내부식성, 낮은 열팽창율 그리고 높은 순도를 지닌 다공성 탄소계 물질을 사용하고 있다.First, among the super capacitors, the pseudo capacitor uses metal oxide such as ruthenium oxide, iridium oxide, tantalum oxide, or vanadium oxide as the electrode active material, and the electric double layer capacitor Have used porous carbonaceous materials with high electrical conductivity, thermal conductivity, low density, suitable corrosion resistance, low thermal expansion rate and high purity as electrode active material.

리튬 이온이 도핑된 탄소계 소재를 이용해 음극을 구성한 하이브리드 커패시터의 반응 메커니즘을 살펴보면, 충전 시에는 음극에서 탄소계 소재로 전자가 이동하여 탄소계 소재가 음전하를 띠게 됨으로써, 리튬 이온이 음극의 탄소계 소재에 삽입된다. 반대로 방전 시에는 음극에선 탄소계 소재에 삽입되어 있던 리튬 이온이 탈리되고 양극엔 음이온이 흡착된다. 하이브리드 커패시터는 이러한 메커니즘을 이용하는 것으로 음극에서의 리튬 이온의 도핑량을 제어하여 고에너지밀도를 갖는 하이브리드 커패시터를 실현할 수 있다.Looking at the reaction mechanism of the hybrid capacitor constituting the negative electrode using a carbon-based material doped with lithium ions, the electrons move from the negative electrode to the carbon-based material during charging, the carbon-based material is negatively charged, so that the lithium ion is carbon-based Is inserted into the material. On the contrary, during discharge, lithium ions inserted into the carbon-based material are detached from the negative electrode and negative ions are adsorbed on the positive electrode. The hybrid capacitor uses such a mechanism to control the doping amount of lithium ions at the cathode to realize a hybrid capacitor having a high energy density.

이와 같이 하이브리드 커패시터는 리튬 이온 전지의 에너지 저장 능력과 커패시터의 출력 특성을 조합한 시스템으로 두 가지 기능을 동시에 발현할 수 있는 소재를 적용하여 고출력 사용 시에 커패시터 특성을 나타내고 기기의 지속 사용 시간을 리튬 이온 전지 수준으로 확장한 미래형 전기에너지 저장 시스템이다. 이러한 하이브리드 커패시터는 현재 상용화된 전기이중층 커패시터는 낮은 에너지 밀도를 보완하기 위해 제안되었다. 그러나 여전히 하이브리드 커패시터는 전기 이중층 커패시터에 비해서는 높은 에너지 밀도를 가지지만 출력 특성에 있어서 높은 출력 밀도를 구현하는 것이 어려운 실정이다. As such, the hybrid capacitor is a system that combines the energy storage capacity of the lithium ion battery with the output characteristics of the capacitor. The hybrid capacitor adopts a material that can express both functions at the same time. It is a future electric energy storage system that extends to the ion cell level. These hybrid capacitors have been proposed to compensate for the low energy density of commercially available electric double layer capacitors. However, the hybrid capacitor still has a higher energy density than the electric double layer capacitor, but it is difficult to realize a high output density in terms of output characteristics.

따라서 본 발명의 목적은 높은 출력 밀도의 특성을 가지는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물, 이를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a current collector structure of a lithium ion capacitor having a characteristic of high output density, an electrode including the same, and a lithium ion capacitor including the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전하 집전을 위한 다공성 집전체, 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물의 구성을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention is a current collector structure of a lithium ion capacitor comprising a porous current collector for charge current collection, the first carbon coating layer and the second carbon coating layer formed on the upper and lower layers of the porous current collector, respectively. Start the configuration.

본 발명은 또한, 전하 집전을 위한 다공성 집전체와 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 집전체 구조물, 상기 제1 탄소 코팅층 상에 형성되는 제1 전극층, 상기 제2 탄소 코팅층 상에 형성되는 제2 전극층을 포함하는 리튬 이온 커패시터의 전극 구조물의 구성을 개시한다.The present invention also provides a current collector structure comprising a porous current collector for charge current collection, and a first carbon coating layer and a second carbon coating layer respectively formed on the upper and lower layers of the porous current collector, the first carbon coating layer Disclosed is a configuration of an electrode structure of a lithium ion capacitor including a first electrode layer and a second electrode layer formed on the second carbon coating layer.

본 발명은 또한, 전극층들을 포함하는 전극 구조물들, 상기 전극 구조물들 사이에 배치되는 분리막과 전해질층, 상기 전극 구조물들 중 적어도 하나는 전하 집전을 위한 다공성 집전체와 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 집전체 구조물과, 상기 집전체 구조물의 상하부에 형성되는 전극층들로 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 구성을 개시한다.The present invention also provides electrode structures including electrode layers, a separator and an electrolyte layer disposed between the electrode structures, and at least one of the electrode structures includes a porous current collector for charge current collection and an upper layer and a lower layer of the porous current collector. Disclosed is a configuration of a lithium ion capacitor comprising a current collector structure including a first carbon coating layer and a second carbon coating layer respectively formed on the electrode layer, and electrode layers formed on upper and lower portions of the current collector structure.

상술한 구성에서 상기 집전체는 제1 두께로 형성되며, 상기 제1 탄소 코팅층 및 상기 제2 탄소 코팅층은 상기 집전체의 두께보다 얇은 제2 두께로 형성되고, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층 각각은 상기 집전체 및 상기 탄소 코팅층들의 두께 합보다 큰 제3 두께로 형성될 수 있다.In the above-described configuration, the current collector is formed to have a first thickness, and the first carbon coating layer and the second carbon coating layer are formed to have a second thickness thinner than the thickness of the current collector, and the first electrode layer and the second electrode layer, respectively. May be formed to a third thickness greater than the sum of the thicknesses of the current collector and the carbon coating layers.

그리고 상기 적어도 하나의 전극 구조물은 상기 집전체 구조물 상에 양극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 양극층 및 제2 양극층, 상기 집전체 구조물 상에 음극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 음극층 및 제2 음극층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The at least one electrode structure may include a first positive electrode layer and a second positive electrode layer including a positive electrode active material on the current collector structure, and a first negative electrode layer and a negative electrode active material on the current collector structure. It may include at least one of the two cathode layer.

본 발명에 따르면, 본 발명은 높은 출력 밀도의 전극 형성 및 이를 기반으로 하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물, 이를 포함하는 전극 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터의 제조를 가능케 한다.According to the present invention, the present invention enables the formation of a high output density of the electrode and the current collector structure of the lithium ion capacitor based on the same, the electrode comprising the same and the production of a lithium ion capacitor comprising the same.

도 1은 본 발명의 집전체 상에 탄소 코팅층을 포함하는 집전체 구조물의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 집전체 상에 탄소 코팅층을 포함하는 전극 구조물의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 집전체 상에 탄소 코팅층을 포함하는 리튬 이온 커패시터의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이온 커패시터의 전기 전도도 테스트 결과를 설명하기 위한 그래프.1 is a view for explaining the structure of a current collector structure comprising a carbon coating layer on the current collector of the present invention.
2 is a view for explaining the structure of the electrode structure including a carbon coating layer on the current collector of the present invention.
3 is a view for explaining the structure of a lithium ion capacitor including a carbon coating layer on the current collector of the present invention.
Figure 4 is a graph for explaining the electrical conductivity test results of the lithium ion capacitor according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 이온 커패시터의 전극 중 집전체 구조물을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a current collector structure of electrodes of a lithium ion capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 집전체 구조물(10)은 집전체(13)와 제1 및 제2 탄소 코팅층들(11, 12)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the current collector structure 10 of the present invention may include a current collector 13 and first and second carbon coating layers 11 and 12.

상기 집전체(13)는 다공성을 가지는 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 집전체(13)는 2차원 구조인 확장된 박판(expanded foil), 구멍 뚫린 박판(punched foil) 또는 기공 없는 박판을 집전체로 사용하며, 구체적으로는 알루미늄 혹은 티타늄 박판(aluminium or titanium foil), 확장된 알루미늄 혹은 티타늄 박판(expanded aluminium or titanium foil) 집전체, 그 밖에 타공된 알루미늄 혹은 티타늄 박판(punched aluminium or titanium foil) 등으로 구성될 수 있다. 또한 상기 집전체(13)는 3차원 구조가 채용될 수 있으며, 이때 재질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), [0008] 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 루테늄(Ru), 플레티늄(Pt), 이리듐(Ir), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 비스무스(Bi), 안티모니(Sb) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 집전체(13)의 제1 두께는 1um ~ 100um 범위 내의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 20um 두께로 형성될 수 있다.The current collector 13 may be made of a metal material having porosity. For example, the current collector 13 uses an expanded foil having a two-dimensional structure, an expanded foil, a punched foil, or a non-porous foil as a current collector, and specifically, an aluminum or titanium thin film (aluminum or titanium foil, expanded aluminum or titanium foil current collector, and other perforated aluminum or titanium foil (punched aluminum or titanium foil). In addition, the current collector 13 may be a three-dimensional structure, the material is nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), silver (Ag), gold (Au), ruthenium (Ru), platinum (Pt), iridium (Ir), aluminum (Al), tin (Sn), bismuth (Bi), antimony (Sb) and the like. The first thickness of the current collector 13 may have a thickness within the range of 1um to 100um, for example, may be formed to a thickness of 20um.

제1 탄소 코팅층(11)은 집전체(13)의 상부에 일정 두께를 가지며 형성될 수 있다. 예를 들면 제1 탄소 코팅층(11)은 집전체(13) 상부에 1-10um 정도의 제2 두께를 가지며 형성될 수 있으며, 특히 5um 정도의 두께를 가지며 형성될 수 있다. 이러한 제1 탄소 코팅층(11)은 집전체(13)의 제1 두께보다 얇은 제2 두께로 형성될 수 있다. The first carbon coating layer 11 may be formed to have a predetermined thickness on the current collector 13. For example, the first carbon coating layer 11 may be formed on the current collector 13 with a second thickness of about 1-10 μm, and in particular, may have a thickness of about 5 μm. The first carbon coating layer 11 may be formed to have a second thickness thinner than the first thickness of the current collector 13.

제2 탄소 코팅층(12)은 집전체(13)의 하부에 일정 두께를 가지며 형성될 수 있다. 예를 들어 제2 탄소 코팅층(12)은 제1 탄소 코팅층(11)과 유사하게 집전체(13) 하부에 1-10um 정도의 제2 두께를 가지며 형성될 수 있고, 특히 5um 정도의 두께를 가지며 형성될 수 있다. 이러한 제2 탄소 코팅층(12)은 집전체(13)의 제1 두께보다 얇은 제2 두께로 형성될 수 있다. 즉 집전체(13)의 상하부에 형성되는 제1 및 제2 탄소 코팅층들(11, 12)은 동일한 두께를 가지며 집전체(13)의 상하부에 각각 형성될 수 있다. The second carbon coating layer 12 may be formed to have a predetermined thickness under the current collector 13. For example, similar to the first carbon coating layer 11, the second carbon coating layer 12 may be formed under the current collector 13 with a second thickness of about 1-10 μm, particularly, about 5 μm. Can be formed. The second carbon coating layer 12 may be formed to have a second thickness thinner than the first thickness of the current collector 13. That is, the first and second carbon coating layers 11 and 12 formed on the upper and lower parts of the current collector 13 may have the same thickness and may be formed on the upper and lower parts of the current collector 13, respectively.

상술한 제1 및 제2 탄소 코팅층들(11, 12)은 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 카본 위스커 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 예를 들면 둘 이상의 조합으로 구성된 탄소 군으로 형성될 수 있다. 둘 이상의 조합된 탄소 재료는 예를 들면 흑연과 카본 블랙, 흑연과 탄소 섬유의 조합이 될 수 있다.The first and second carbon coating layers 11 and 12 described above may be formed of at least one of graphite, carbon black, carbon fiber, and carbon whisker, and may be formed of, for example, a carbon group composed of two or more combinations. The two or more combined carbon materials can be for example a combination of graphite and carbon black, graphite and carbon fibers.

상술한 바와 같은 구조를 통하여 집전체(13) 상에 전기 전도도가 높은 탄소 코팅층을 형성함으로써 저항을 줄이고 높은 출력 밀도를 달성할 수 있도록 지원한다. Through the structure as described above, by forming a carbon coating layer having a high electrical conductivity on the current collector 13, it is possible to reduce the resistance and achieve a high output density.

도 2는 상술한 본 발명의 집전체 구조물(10) 구조를 통하여 제작된 전극 구조물(20)의 형태를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the shape of the electrode structure 20 manufactured through the structure of the current collector structure 10 of the present invention described above.

도 2를 참조하면, 본 발명의 전극 구조물(20)은 상술한 집전체 구조물(10)과 집전체 구조물(10)의 상부 및 하부에 형성된 제1 및 제2 전극층들(21, 22)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the electrode structure 20 of the present invention includes the current collector structure 10 and the first and second electrode layers 21 and 22 formed on the upper and lower portions of the current collector structure 10. can do.

상기 집전체 구조물(10)은 앞서 설명한 바와 같이 일정 두께의 집전체(13)와 집전체(13)의 상부 및 하부에 각각 집전체(13)보다 얇은 두께를 가지며 형성되는 제1 탄소 코팅층(11) 및 제2 탄소 코팅층(12)을 포함하여 구성될 수 있다. As described above, the current collector structure 10 includes a first carbon coating layer 11 having a thickness thinner than that of the current collector 13 on the current collector 13 having a predetermined thickness and the upper and lower portions of the current collector 13, respectively. ) And the second carbon coating layer 12.

한편 상기 집전체 구조물(10) 상부에는 제1 전극층(21)이 형성될 수 있으며, 집전체 구조물(10) 하부에는 제2 전극층(22)이 형성될 수 있다. 이때 형성되는 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22)은 동일한 재질 및 동일한 제3 두께를 가지며 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 및 제2 전극층들(21, 22)은 1-200um 두께를 가지며 형성될 수 있으며, 특히 75um 두께로 형성될 수 있다. 이에 따라 전극 구조물(20)은 전체 180um 두께를 가지며 형성될 수 있다. 이러한 전극층들(21, 22)의 제3 두께는 앞서 언급한 집전체(13), 제1 탄소 코팅층(11), 제2 탄소 코팅층(12) 들의 합의 두께보다 큰 크기를 가질 수 있다.The first electrode layer 21 may be formed on the current collector structure 10, and the second electrode layer 22 may be formed on the current collector structure 10. In this case, the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 formed may have the same material and the same third thickness. For example, the first and second electrode layers 21 and 22 may be formed to have a thickness of 1-200 μm, and in particular, may be formed to a thickness of 75 μm. Accordingly, the electrode structure 20 may be formed to have a total thickness of 180um. The third thickness of the electrode layers 21 and 22 may have a size larger than the thickness of the sum of the current collector 13, the first carbon coating layer 11, and the second carbon coating layer 12 mentioned above.

상술한 제1 및 제2 전극층들(21, 22)은 전극 활물질, 도전재, 결착제 등의 조합으로 구성된 슬러리를 도포한 후 건식하거나 열처리하여 형성될 수 있다. 이를 위하여 전극 활물질과 도전재 및 결착제를 일정 비율로 혼합하여 슬러리를 제작하고 제작된 슬러리를 상술한 방식으로 집전체 구조물(10) 상에 배치하여 제1 및 제2 전극층들(21, 22)을 형성할 수 있다.The first and second electrode layers 21 and 22 may be formed by applying a slurry composed of a combination of an electrode active material, a conductive material, a binder, etc., followed by dry or heat treatment. To this end, a slurry is prepared by mixing an electrode active material, a conductive material, and a binder in a predetermined ratio, and the prepared slurry is disposed on the current collector structure 10 in the above-described manner so that the first and second electrode layers 21 and 22 are formed. Can be formed.

본 발명의 제1 및 제2 전극층들(21, 22)을 형성하기 위해 사용되는 전극 활물질은 리튬 이온 커패시터용 전극 내에서 전자를 주고 받는 물질이다. 상기 전극 활물질로는 리튬 이온과, 예를 들어, 테트라플루오로보레이트와 같은 아니온을 가역적으로 담지할 수 있는 물질이 될 수 있다. 예를 들어 상기 전극 활물질의 형성을 위하여 활성탄, 폴리아센 (PAS), 카본 위스커 및 그라파이트 등이 이용될 수 있으며, 이들의 분말 또는 섬유를 이용하여 형성될 수 있다. 특히 본 발명의 전극 활물질은 활성탄으로 형성될 수 있다. 활성탄은 페놀 수지, 레이온, 아크릴로니트릴 수지, 피치, 및 야자 껍질 등을 원료로 하는 활성탄을 포함할 수 있다. The electrode active material used to form the first and second electrode layers 21 and 22 of the present invention is a material for transmitting and receiving electrons in an electrode for a lithium ion capacitor. The electrode active material may be a material capable of reversibly supporting lithium ions and anions such as tetrafluoroborate. For example, activated carbon, polyacene (PAS), carbon whisker, graphite, or the like may be used to form the electrode active material, and may be formed using powders or fibers thereof. In particular, the electrode active material of the present invention may be formed of activated carbon. Activated carbon may include activated carbon made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, and coconut husk.

양극에 사용하는 전극 활물질로서, 상기 물질 이외에, 방향족계 축합 폴리머의 열처리물로서, 수소원자/탄소 원자의 원자비가 0.50 ∼ 0.05 인 폴리아센계 골격 구조를 갖는 폴리아센계 유기 반도체(PAS)도 이용될 수 있다. As the electrode active material used for the positive electrode, a polyacene-based organic semiconductor (PAS) having a polyacene-based skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.50 to 0.05 in addition to the above materials may be used as a heat treatment product of the aromatic condensation polymer. have.

리튬 이온 커패시터용 전극의 음극에 사용하는 전극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 담지할 수 있는 물질이 될 수 있다. 예를 들어 음극에 사용되는 전극 활물질은 흑연, 난흑연화 탄소 등의 결정성 탄소 재료, 하드 카본, 코크스 등의 탄소 재료, 상기 양극의 전극 활물질로서도 기재한 폴리아센계 물질(PAS)이 사용될 수 있다. The electrode active material used for the negative electrode of the lithium ion capacitor electrode may be a material capable of reversibly carrying lithium ions. For example, the electrode active material used for the negative electrode may be a crystalline carbon material such as graphite or hard graphitized carbon, a carbon material such as hard carbon or coke, or a polyacene-based material (PAS) described as the electrode active material of the positive electrode. .

리튬 이온 커패시터용 전극에 사용하는 전극 활물질의 형상은 입자 형상으로 정립된 것이 바람직하다. 또한, 입자의 형상이 구형이면, 전극 성형 시에 보다 고밀도인 전극을 형성할 수 있다. 상술한 전극 활물질들은 각각 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수 있다.It is preferable that the shape of the electrode active material used for the electrode for the lithium ion capacitor is formed into a particle shape. Further, when the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed at the time of electrode formation. The above electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

상기 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용하는 도전재는, 도전성을 갖고, 전기 이중층을 형성할 수 있는 세공을 갖지 않는, 입자 형상의 탄소의 동소체로 이루어지고, 구체적으로는, 퍼네이스 블랙, 아세틸렌 블랙, 및 케첸 블랙 등의 도전성 카본 블랙을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아세틸렌 블랙 및 퍼네이스 블랙이 바람직하다. The conductive material used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor is made of an isotropic material of carbon having particle shape and having no pores capable of forming an electric double layer Specific examples thereof include conductive carbon blacks such as purne black, acetylene black, and Ketjen black. Of these, acetylene black and furnace black are preferred.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용하는 도전재의 체적 평균 입자 직경은, 전극 활물질의 체적 평균 입자 직경보다 작은 것이 바람직하다. 상기 도전재의 양은 전극 활물질 100 wt% 대비 0.1 ∼ 50 wt%, 바람직하게는 1 ∼ 15 wt%의 범위를 가질 수 있다. The volume average particle diameter of the conductive material used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor of the present invention is preferably smaller than the volume average particle diameter of the electrode active material. The amount of the conductive material may be 0.1 to 50 wt%, preferably 1 to 15 wt%, based on 100 wt% of the electrode active material.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(22) 형성에 사용되는 결착제는 전극 활물질 및 도전재를 서로 결착시킬 수 있는 화합물로서 다양한 재료들이 이용될 수 있다. 특히 상기 결착제는 용매에 분산되는 성질이 있는 분산형 결착제가 될 수 있다. 이러한 분산형 결착제는 예를 들어, 불소 중합체, 디엔 중합체, 아크릴레이트 중합체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 중합체 등의 고분자 화합물을 들 수 있고, 불소 중합체, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체가 바람직하고, 디엔 중합체 또는 아크릴레이트 중합체 등이 될 수 있다. 이러한 결착제는 리튬 이온 커패시터의 내전압 및 에너지 밀도를 높게 할 수 있는 이점을 제공한다.The binder used for forming the first electrode layer 21 and the second electrode layer 22 for the lithium ion capacitor of the present invention is a compound capable of bonding the electrode active material and the conductive material to each other, and various materials can be used. In particular, the binder may be a dispersion type binder having properties of being dispersed in a solvent. Such a dispersion type binder may, for example, be a polymer compound such as a fluoropolymer, a diene polymer, an acrylate polymer, a polyimide, a polyamide or a polyurethane polymer, and a fluoropolymer, a diene polymer or an acrylate polymer is preferable , A diene polymer or an acrylate polymer, and the like. Such a binder provides an advantage that the withstand voltage and energy density of the lithium ion capacitor can be increased.

여기서 디엔 중합체는 폴리부타디엔이나 폴리이소프렌 등의 공액 디엔 단독 중합체, 카르복시 변성되는 스티렌ㅇ부타디엔 공중합체 (SBR) 등의 방향족 비닐ㅇ공액 디엔 공중합체, 아크릴로니트릴ㅇ부타디엔 공중합체 (NBR) 등의 시안화 비닐ㅇ공액 디엔 공중합체, 수소화 SBR, 수소화 NBR 등이 될 수 있다. 그리고 아크릴레이트 중합체는 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산이소부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산n-아밀, 아크릴산이소아밀, 아크릴산n-핵실, 아크릴산2-에틸핵실, 아크릴산핵실, 아크릴산노닐, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴 등의 아크릴레이트 ; 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산n-부틸, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산n-아밀, 메타크릴산이소아밀, 메타크릴산n-핵실, 메타크릴산2-에틸핵실, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산이소데실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산트리데실, 메타크릴산스테아릴 등의 메타아크릴레이트 등이 될 수 있다.Herein, the diene polymer may be a conjugated diene copolymer such as a conjugated diene homopolymer such as polybutadiene or polyisoprene, an aromatic vinyl o-conjugated diene copolymer such as carboxy-denatured styrene-butadiene copolymer (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer Vinyl ㅇ conjugated diene copolymer, hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like. And the acrylate polymer is selected from the group consisting of ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-amyl acrylate, Acrylate such as acrylic acid novolac, nonyl acrylate, lauryl acrylate, and stearyl acrylate; Propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, Methacrylic acid esters such as n-hexyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate and stearyl methacrylate have.

본 발명의 리튬 이온 커패시터용 전극의 전극 조성물층에 사용하는 결착제의 형상은 집전체와의 결착성이 양호하고, 또, 제조한 전극의 용량의 저하나 충방전의 반복에 의한 열화를 억제하기 위하여 입자 형상이 될 수 있다. 입자 형상의 결착제는 예를 들어 라텍스와 같은 결착제의 입자가 물에 분산된 상태인 것이나, 이와 같은 분산액을 건조시켜 얻어지는 분말 형상인 것이 될 수 있다.The shape of the binder used in the electrode composition layer of the electrode for a lithium ion capacitor of the present invention is preferably such that the binding property with the current collector is good and the deterioration due to repetition of charging and discharging is suppressed It can be a particle shape. The binder in the form of particles may be, for example, a state in which particles of a binder such as latex are dispersed in water, or a powder obtained by drying such a dispersion.

상기 결착제의 양은 전극 활물질 100 wt%에 대비하여 0.1 ∼ 50 wt%, 바람직하게는 1 ∼ 20 wt% 범위가 될 수 있다. 이러한 결착제는 전극층과 집전체 구조물(10)과의 밀착성을 충분히 확보할 수 있고, 리튬 이온 커패시터의 내부 저항을 낮게 할 수 있다.The amount of the binder may be in the range of 0.1 to 50 wt%, preferably 1 to 20 wt%, relative to 100 wt% of the electrode active material. Such a binder can sufficiently secure adhesion between the electrode layer and the current collector structure 10, and can lower the internal resistance of the lithium ion capacitor.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전극 구조물(20)을 채용한 리튬 이온 커패시터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing the structure of a lithium ion capacitor employing an electrode structure 20 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 리튬 이온 커패시터(100)는 양극 구조물(30)과, 음극 구조물(60), 전해질층(40), 분리막(50) 및 케이스(70)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the lithium ion capacitor 100 of the present invention may include a positive electrode structure 30, a negative electrode structure 60, an electrolyte layer 40, a separator 50, and a case 70. have.

여기서 양극 구조물(30)은 앞서 도 2에서 설명한 양극에 사용되는 양극 활물질과, 도전재 및 결착제 등의 조합에 의하여 슬러리를 구성하고, 이렇게 구성된 슬러리를 기반으로 상술한 집전체 구조물(10) 상에 일정한 전극 형성 방법에 따라 구성될 수 있다. 이러한 양극 구조물(30)은 양극 활물질로 구성된 제1 양극층(31)과 제2 양극층(32)이 집전체 구조물(10)의 제1 탄소 코팅층(11) 및 제2 탄소 코팅층(12) 상에 형성된다. Here, the positive electrode structure 30 constitutes a slurry by a combination of a positive electrode active material used for the positive electrode described above with reference to FIG. 2, a conductive material, a binder, and the like, and is formed on the current collector structure 10 described above based on the slurry thus configured. It can be configured according to a constant electrode forming method. The positive electrode structure 30 has a first positive electrode layer 31 and a second positive electrode layer 32 composed of a positive electrode active material on the first carbon coating layer 11 and the second carbon coating layer 12 of the current collector structure 10. Is formed.

음극 구조물(60)은 앞서 도 2에서 설명한 음극에 사용되는 음극 활물질과, 도전재 및 결착제 등의 조합에 의하여 슬러리를 구성하고, 이렇게 구성된 슬러리를 기반으로 상술한 집전체 구조물(10) 상에 일정 전극 형성 방법에 따라 형성될 수 있다. 이에 따라 음극 구조물(60)은 음극 활물질로 구성된 제1 음극층(61)과 제2 음극층(62)이 집전체 구조물(10) 상에 형성될 수 있다. 여기서 음극 구조물(60) 상에 배치되는 집전체 구조물(10)에도 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층이 형성될 수 있으며, 설계자의 의도에 따라 음극 구조물(60)에서의 집전체 구조물(10)에는 탄소 코팅층을 형성하지 않도록 설계할 수 있다. The negative electrode structure 60 constitutes a slurry by a combination of a negative electrode active material used for the negative electrode described above with reference to FIG. 2, a conductive material and a binder, and the like on the current collector structure 10 based on the slurry thus configured. It may be formed according to a method of forming a predetermined electrode. Accordingly, in the negative electrode structure 60, the first negative electrode layer 61 and the second negative electrode layer 62 formed of the negative electrode active material may be formed on the current collector structure 10. Here, the first carbon coating layer and the second carbon coating layer may also be formed on the current collector structure 10 disposed on the negative electrode structure 60, and the current collector structure 10 of the negative electrode structure 60 may be formed according to a designer's intention. It can be designed not to form a carbon coating layer.

상술한 바와 같은 구조의 양극 구조물(30)과 음극 구조물(60)을 채용하는 본 발명의 리튬 이온 커패시터(100)는 탄소 코팅층에 의한 전극의 전기 전도도를 높임으로써 높은 출력 밀도를 제공할 수 있다. The lithium ion capacitor 100 of the present invention employing the positive electrode structure 30 and the negative electrode structure 60 having the structure as described above may provide a high output density by increasing the electrical conductivity of the electrode by the carbon coating layer.

한편 분리막(50)은 리튬 이온 커패시터용 전극 구조물들(30, 60)의 사이를 절연할 수 있고, 양이온 및 음이온을 통과시킬 수 있는 재료로 마련될 수 있다. 이러한 분리막(50)은 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 레이온 혹은 유리 섬유제의 미공막 또는 부직포, 일반적으로 전해 콘덴서지로 불리는 펄프를 주원료로 하는 다공질막 등으로 구성될 수 있다. 이러한 분리막(50)의 두께는 사용 목적에 따라 적절히 선택되는데, 통상적으로는 1 ∼ 100 ㎛, 바람직하게는 10 ∼ 80 ㎛ 범위 내에서 형성될 수 있다. Meanwhile, the separator 50 may insulate between the electrode structures 30 and 60 for the lithium ion capacitor and may be formed of a material capable of passing cations and anions. The separator 50 may be composed of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a nonwoven fabric or nonwoven fabric made of rayon or glass fiber, or a porous film mainly composed of pulp called electrolytic capacitor paper. The thickness of the separation membrane 50 is appropriately selected depending on the intended use, and it may be usually formed within a range of 1 to 100 mu m, preferably 10 to 80 mu m.

전해질층(40)은 전해액과 용매로 구성된다. 예를 들어 전해질층(40)은 유기용매에 리튬염을 용해시킨 비수계 전해액, 무기 고체 전해질, 무기 고체 전해질의 복합재 등을 사용할 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The electrolyte layer 40 is composed of an electrolytic solution and a solvent. For example, the electrolyte layer 40 can be made of a non-aqueous liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, an inorganic solid electrolyte, a composite material of an inorganic solid electrolyte, and the like.

여기서 비수계 전해액의 용매로서는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC) 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있다. 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수 있다. 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 비수계 전해액은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.As the solvent of the non-aqueous liquid electrolyte, a carbonate, an ester, an ether or a ketone can be used. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) Propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and the like can be used. Examples of esters include butyrolactone (BL), decanolide, valerolactone, mevalonolactone, caprolactone, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n- Propyl acetate and the like can be used. As the ether, dibutyl ether and the like can be used. As the ketone, polymethyl vinyl ketone can be used. The non-aqueous liquid electrolyte according to the present invention is not limited to the kind of the non-aqueous organic solvent.

비수계 전해액의 리튬염의 예로서는, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2x+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함한다.Examples of the lithium salt in the nonaqueous electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiAlO 4 , LiAlCl 4, and LiN (CxF2x + 1SO2) (CyF2x + 1SO2) including (where, x and y are natural numbers) and LiSO 3 CF 3, or at least one mixture thereof is selected from the group consisting of.

본 발명의 리튬 이온 커패시터(100)는 상술한 분리막(50)을 상기 양극 구조물(30)과 음극 구조물(60) 사이에 배치한 후 상기 전해질층(40)을 구성하는 전해액에 함침시킴으로 제조될 수 있다. 예를 들어 리튬 이온 커패시터(100)는 상기 구조물들을 필요에 따라 권취시키거나 적층하거나 또는 접는 등의 형태 마련 작업을 수행한 후 전해액을 충진할 케이스(70)에 넣고, 상기 케이스(70)에 전해액을 주입하여 입구를 막아 제조할 수 있다. 또는 상기 리튬 이온 커패시터(100)는 상기 구조물들을 미리 전해액에 함침시켜 전해질층(40)을 형성한 후, 전해질층(40)이 형성된 구조물을 케이스(70)에 수납하여 제조할 수 도 있다. 여기서 케이스(70)는 코인형, 원통형, 각형, 버튼, 시트, 파우치형 등 다양한 형태의 어느 하나로 구성될 수 있다.The lithium ion capacitor 100 of the present invention may be prepared by disposing the aforementioned separator 50 between the positive electrode structure 30 and the negative electrode structure 60 and then impregnating the electrolyte constituting the electrolyte layer 40. have. For example, the lithium ion capacitor 100 may be wound, stacked, or folded as necessary to form the structure, and then put the electrolyte in the case 70 to be filled with the electrolyte, and the electrolyte in the case 70. It can be prepared by blocking the inlet. Alternatively, the lithium ion capacitor 100 may be manufactured by previously impregnating the structures in the electrolyte to form the electrolyte layer 40 and then storing the structure in which the electrolyte layer 40 is formed in the case 70. Here, the case 70 may be formed of any one of various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, a rectangular shape, a button, a sheet, and a pouch shape.

도 4는 이상에서 설명한 본 발명의 리튬 이온 커패시터(100)에 대한 전기 전도도 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 4 is a view showing the electrical conductivity test results for the lithium ion capacitor 100 of the present invention described above.

도 4에 나타낸 바와 같이 카본(Carbon, 탄소)을 집전체 상에 사전 코팅한 본 발명의 리튬 이온 커패시터가 카본을 프리코팅하지 않은 리튬 이온 커패시터에 비하여 상대적으로 낮은 저항 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명의 리튬 이온 커패시터는 카본을 프리코팅하지 않은 리튬 이온 커패시터에 비하여 상대적으로 높은 전기 전도도를 기반으로 높은 전류 출력 밀도를 제공할 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 4, it can be seen that the lithium ion capacitor of the present invention pre-coated with carbon (carbon) on a current collector exhibits relatively low resistance compared with a lithium ion capacitor without carbon precoating. Accordingly, it can be seen that the lithium ion capacitor of the present invention can provide a high current output density based on a relatively high electrical conductivity as compared to the lithium ion capacitor without carbon precoating.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 집전체 구조물 11 : 제1 탄소 코팅층
12 : 제2 탄소 코팅층 13 : 집전체
20 : 전극 구조물 21 : 제1 전극층
22 : 제2 전극층 100 : 리튬 이온 커패시터
30 : 양극구조물 40 : 전해질층
50 : 분리막 60 : 음극구조물
70 : 케이스 10 current collector structure 11: the first carbon coating layer
12 second carbon coating layer 13 current collector
20: electrode structure 21: first electrode layer
22: second electrode layer 100: lithium ion capacitor
30: anode structure 40: electrolyte layer
50: separator 60: cathode structure
70: Case

Claims (10)

전하 집전을 위한 다공성 집전체;
상기 다공성 집전체의 상층 전면에 형성되는 제1 탄소 코팅층;
상기 다공성 집전체의 하층 전면에 형성되는 제2 탄소 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물.Porous current collectors for charge current collection;
A first carbon coating layer formed on the entire upper surface of the porous current collector;
A second carbon coating layer formed on the entire lower layer of the porous current collector;
Current collector structure of the lithium ion capacitor comprising a. 제1항에 있어서,
상기 집전체는 제1 두께로 형성되며,
상기 제1 탄소 코팅층 및 상기 제2 탄소 코팅층은 상기 집전체의 두께보다 얇은 제2 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물.The method of claim 1,
The current collector is formed to a first thickness,
The first carbon coating layer and the second carbon coating layer is a current collector structure of a lithium ion capacitor, characterized in that formed with a second thickness thinner than the thickness of the current collector. 제2항에 있어서,
상기 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층은
동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 집전체 구조물.3. The method of claim 2,
The first carbon coating layer and the second carbon coating layer
Current collector structure of the lithium ion capacitor, characterized in that formed in the same thickness. 전하 집전을 위한 다공성 집전체와 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층 전면에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 집전체 구조물;
상기 제1 탄소 코팅층 상에 형성되는 제1 전극층;
상기 제2 탄소 코팅층 상에 형성되는 제2 전극층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 전극 구조물.A current collector structure including a porous current collector for charge current collection, and a first carbon coating layer and a second carbon coating layer respectively formed on the upper and lower layers of the porous current collector;
A first electrode layer formed on the first carbon coating layer;
A second electrode layer formed on the second carbon coating layer;
Electrode structure of a lithium ion capacitor comprising a. 제4항에 있어서,
상기 집전체는 제1 두께로 형성되며,
상기 제1 탄소 코팅층 및 상기 제2 탄소 코팅층은 상기 집전체의 두께보다 얇은 제2 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 전극 구조물.5. The method of claim 4,
The current collector is formed to a first thickness,
The first carbon coating layer and the second carbon coating layer is an electrode structure of a lithium ion capacitor, characterized in that formed with a second thickness thinner than the thickness of the current collector. 제5항에 있어서,
상기 제1 전극층 및 제2 전극층 각각은
상기 집전체 구조물의 두께 합보다 큰 제3 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 전극 구조물.The method of claim 5,
Each of the first electrode layer and the second electrode layer
And a third thickness greater than the sum of the thicknesses of the current collector structures. 제4항에 있어서,
상기 제1 전극층은 양극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 양극층 및 제2 양극층이고,
상기 제2 전극층은 음극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 음극층 및 제2 음극층인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터의 전극 구조물. 5. The method of claim 4,
The first electrode layer is a first positive electrode layer and a second positive electrode layer including a positive electrode active material,
The second electrode layer is an electrode structure of a lithium ion capacitor, characterized in that the first negative electrode layer and the second negative electrode layer formed including a negative electrode active material. 전극층들을 포함하는 전극 구조물들;
상기 전극 구조물들 사이에 배치되는 분리막과 전해질층;
상기 전극 구조물들 중 적어도 하나는
전하 집전을 위한 다공성 집전체와 상기 다공성 집전체의 상층 및 하층 전면에 각각 형성되는 제1 탄소 코팅층 및 제2 탄소 코팅층을 포함하는 집전체 구조물과, 상기 집전체 구조물의 상하부에 각각 형성되는 제1 및 제2 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.Electrode structures including electrode layers;
A separator and an electrolyte layer disposed between the electrode structures;
At least one of the electrode structures
A current collector structure including a porous current collector for charge current collection, a first carbon coating layer and a second carbon coating layer respectively formed on upper and lower layers of the porous current collector, and first and second portions respectively formed on upper and lower portions of the current collector structure. And a second electrode layer. 제8항에 있어서,
상기 집전체는 제1 두께로 형성되며,
상기 제1 탄소 코팅층 및 상기 제2 탄소 코팅층은 상기 집전체의 두께보다 얇은 제2 두께로 형성되고,
상기 제1 전극층 및 제2 전극층 각각은 상기 집전체 및 상기 탄소 코팅층들의 두께 합보다 큰 제3 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.9. The method of claim 8,
The current collector is formed to a first thickness,
The first carbon coating layer and the second carbon coating layer is formed to a second thickness thinner than the thickness of the current collector,
Each of the first electrode layer and the second electrode layer is formed with a third thickness greater than the sum of the thickness of the current collector and the carbon coating layer. 제8항에 있어서,
상기 제1 전극층은 양극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 양극층 및 제2 양극층이고,
상기 제2 전극층은 음극 활물질을 포함하여 형성되는 제1 음극층 및 제2 음극층인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 커패시터.9. The method of claim 8,
The first electrode layer is a first positive electrode layer and a second positive electrode layer including a positive electrode active material,
The second electrode layer is a lithium ion capacitor, characterized in that the first negative electrode layer and the second negative electrode layer formed including a negative electrode active material.
KR1020110138950A 2011-12-21 2011-12-21 Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same KR101325633B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110138950A KR101325633B1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110138950A KR101325633B1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130085555A KR20130085555A (en) 2013-07-30
KR101325633B1 true KR101325633B1 (en) 2013-11-07

Family

ID=48995698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110138950A KR101325633B1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101325633B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101592384B1 (en) * 2013-11-05 2016-02-11 죽암건설 주식회사 Monobloc type capacitive deionization electrode and manufacturing method
KR101794440B1 (en) * 2016-03-08 2017-11-07 한국과학기술원 Method of manufacturing coated porous material, coated porous material and electrode comprising the coated porous material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001052710A (en) 1999-07-28 2001-02-23 Mitsubishi Chemicals Corp Primer-coated collector for battery, battery comprising the same and its manufacture
JP2008283152A (en) 2007-05-14 2008-11-20 Toyo Aluminium Kk Collector material, and method of manufacturing the same
WO2010032462A1 (en) 2008-09-18 2010-03-25 パナソニック株式会社 Capacitor and method for manufacturing same
KR20110133487A (en) * 2009-03-17 2011-12-12 도요 알루미늄 가부시키가이샤 Aluminum member covered with conductive coat and process for production of same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001052710A (en) 1999-07-28 2001-02-23 Mitsubishi Chemicals Corp Primer-coated collector for battery, battery comprising the same and its manufacture
JP2008283152A (en) 2007-05-14 2008-11-20 Toyo Aluminium Kk Collector material, and method of manufacturing the same
WO2010032462A1 (en) 2008-09-18 2010-03-25 パナソニック株式会社 Capacitor and method for manufacturing same
KR20110133487A (en) * 2009-03-17 2011-12-12 도요 알루미늄 가부시키가이샤 Aluminum member covered with conductive coat and process for production of same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130085555A (en) 2013-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9705126B2 (en) Battery electrode and use thereof
US10361432B2 (en) Non-aqueous secondary battery
US8142930B2 (en) Negative electrode active material for charging device
JP5214199B2 (en) Electricity storage device
US20080220329A1 (en) Negative electrode active material for an electricity storage device and method for manufacturing the same
US8906525B2 (en) Energy storage device cell
WO2006112067A1 (en) Lithium ion capacitor
JP5317688B2 (en) Winding type accumulator and method for manufacturing the same
WO2006112068A1 (en) Lithium ion capacitor
JPWO2007026492A1 (en) Lithium ion capacitor
JPWO2013073526A1 (en) Electrode for electricity storage device, electricity storage device, and method for producing electrode for electricity storage device
WO2006112070A1 (en) Lithium ion capacitor
KR20130094366A (en) Negative active material and lithium battery containing the material
JP2009123385A (en) Power storage device
KR20100098305A (en) Winding type electric storage device
JP2009070781A (en) Power storage device
JP5409467B2 (en) Winding type electricity storage device
JP5308646B2 (en) Lithium ion capacitor
US11824203B2 (en) Non-aqueous lithium-type electricity storage element
WO2014069117A1 (en) Anode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery
US20140315084A1 (en) Method and apparatus for energy storage
EP4040526A1 (en) Positive electrode for lithium-sulfur battery and method for manufacturing same
CN111699575A (en) Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
JP2007158273A (en) Lithium ion capacitor
KR101325633B1 (en) Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161017

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171026

Year of fee payment: 5

R401 Registration of restoration