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KR20010080177A - Pasty materials comprising inorganic, fluid conductors and layers produced therefrom, and electrochemical components made from these layers - Google Patents

Pasty materials comprising inorganic, fluid conductors and layers produced therefrom, and electrochemical components made from these layers Download PDF

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KR20010080177A
KR20010080177A KR1020017004756A KR20017004756A KR20010080177A KR 20010080177 A KR20010080177 A KR 20010080177A KR 1020017004756 A KR1020017004756 A KR 1020017004756A KR 20017004756 A KR20017004756 A KR 20017004756A KR 20010080177 A KR20010080177 A KR 20010080177A
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KR
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layer
fluid
matrix
polymer
paste
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Korean (ko)
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KR100777506B1 (en
Inventor
페테르 비르케
제롤드 노이만
Original Assignee
슈베르트 헬무트
프라운호퍼-게젤샤프트 츄어 푀르더룽 데어 안게반텐 포르슝에.파우.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전기 화학적 성분들에서 사용될 수 있으며 이종 혼합물을 포함하는 페이스트상 물질에 관한 것으로서, 상기 이종 혼합물은 적어도 하나의 유기 중합체, 이 중합체의 전구체 또는 중합체의 선구 중합체를 함유하거나 이들로 구성되는 메트릭스(A)와; 전기 화학적으로 활성될 수 있으며 상기 메트릭스를 전혀 용해하지 않거나 본질적으로 용해하지 않는 무기 또는 본질적 무기 유체(B)와; 경우에 따라서, 전기 화학적으로 활성될 수 있는 유체를 고려하여 본질적으로 불활성 상태를 이루는 분말 고체(C)로 제조된다. 또한, 본 발명은 자립하거나 기판에 안착되며 이종 혼합물을 포함하는 층에 관한 것으로서, 상기 이종 혼합물은 적어도 하나의 유기 중합체를 함유하거나 이 중합체로 구성되는 것으로서 본원의 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에서 정의하는 바와 같은 메트릭스(A)와; 전기 화학적으로 활성될 수 있으며 상기 메트릭스를 전혀 용해시키지 않거나 거의 용해하지 않는 무기 유체(B)와; 경우에 따라서, 전기 화학적으로 활성될 수 있는 유체를 고려하여 본질적으로 불활성 상태를 이루는 분말 고체(C)로 제조된다. 추가로, 본 발명은 전기 화학적 특성을 가지며 상술한 형태의 층을 포함하는 층 결합체에 관한 것으로서, 바람직하게는 상기 층들이나 층 결합체는 배터리, 저온 연료 전지, 태양 전지 또는 전기 화학적 센서 제조 분야에서 사용될 수 있다.The present invention relates to a pasty material which can be used in electrochemical components and comprises a heterogeneous mixture, the heterogeneous mixture comprising or consisting of at least one organic polymer, a precursor of this polymer or a precursor polymer of the matrix (A); Inorganic or essentially inorganic fluids (B) which are electrochemically active and which do not dissolve or essentially dissolve the matrix; In some cases, it is made of a powdered solid (C) which is essentially inert, taking into account the fluid which can be electrochemically activated. The present invention also relates to a layer that is free standing or seated on a substrate and comprising a heterogeneous mixture, wherein the heterogeneous mixture contains or consists of at least one organic polymer. A matrix (A) as defined in any of the claims; An inorganic fluid (B) which is electrochemically active and which dissolves or hardly dissolves the matrix; In some cases, it is made of a powdered solid (C) which is essentially inert, taking into account the fluid which can be electrochemically activated. In addition, the present invention relates to a layer combination having electrochemical properties and comprising a layer of the type described above, wherein said layers or layer combinations are preferably used in the field of battery, low temperature fuel cell, solar cell or electrochemical sensor manufacturing. Can be.

Description

무기 유동성 전도체와 이로부터 제조된 층 및 이들 층으로부터 제조된 전기 화학적 성분을 포함하는 페이스트상 물질{Pasty materials comprising inorganic, fluid conductors and layers produced therefrom, and electrochemical components made from these layers}Paste materials comprising inorganic, fluid conductors and layers produced therefrom, and electrochemical components made from these layers}

70년대 초기 이래로 어큐뮬레이터 등과 같은 전기 화학적 구성 부품을 얇은 층의 형태로 개발하고자 하는 연구가 시도되어 왔다. 또한, 상기 연구의 목적 중에는 전기 화학적 활성 물질의 용량과 관련하여 전극이나 전해액과 같은 각각의 전기 화학적 구성 성분들 사이에서 매우 큰 접촉면을 형성함으로써, 특히 유리한 충전 특성과 방전 특성을 갖는 포일 결합체(foil assembly)를 포함하고 있다. 더욱이, 특별한 경우에 상기 결합체는 높은 가요성을 필요로 하기 때문에 둥글게 말려지거나 다른 원하는 형태로 조절될 수도 있다.Since the early 1970s, research has been attempted to develop electrochemical components such as accumulators in the form of thin layers. In addition, among the objectives of the study, foil bonds having particularly advantageous charging and discharging characteristics are formed by forming very large contact surfaces between the respective electrochemical constituents such as electrodes or electrolytes with respect to the capacity of the electrochemically active material. assembly). Moreover, in certain cases the binder may be rounded or adjusted to other desired forms because of its high flexibility.

이와 같은 전극 물질을 제조하기 위하여 지금까지는 소정 퍼센트의 탄소와 고유의 전극 물질이 혼합된 후 적당한 유도 전극(lead electrode) 상에 압착되거나 분출되는 고형 또는 점성 테프론을 이용하였다. 그렇지만, 상기 테프론으로 구성된 층들은 충분한 가요성을 갖지 못하였다. 또한, PVC와 테트라하이드로퓨란 또는 용매에 용해된 다른 중합체로 제조되며 차후에 용매를 통과하는 전극층이 제안되어 있다. 물론, 이와 같이 제조되는 경우의 제품은 전도성에서 불리하다.To produce such an electrode material, a solid or viscous teflon has been used so far, where a certain percentage of carbon and the intrinsic electrode material are mixed and then pressed or ejected onto a suitable lead electrode. However, the layers composed of Teflon did not have sufficient flexibility. Also proposed is an electrode layer made of PVC and tetrahydrofuran or other polymer dissolved in a solvent and subsequently passing through the solvent. Of course, the product in this case is disadvantageous in conductivity.

특히, 상응하는 전기 화학적 결합체 내에서 전해층의 역할을 수행할 수 있는 층의 제조에 있어서도 특별한 문제가 내포되어 있다. 미국특허 제 US 5 456 000 호에는 전극 전지(electrode cell)와 전해 전지(electrolytic cell)를 적층하여 제조되는 재충전 전지에 관하여 기술하고 있다. 이 전지에서 양극으로서는 중합체-공중합체로부터 메트릭스 형태로 LiMn2O4-분말을 분리하여 제조된 후 건조되는 필름이나 멤브레인이 사용된다. 여기서, 음극은 중합체-공중합체의 메트릭스에서 분말화된 탄소-분산을 건조상태에서 코팅하여 제조된다. 그리고, 전극층들 사이에는 전해액/분리 멤브레인이 배치된다. 이를 위하여, 폴리(비닐리딘플로오르)-헥사플로오르프로필렌-공중합체는 프로필렌카보네이트나 에틸렌카보네이트와 같은 유기 가소성 덩어리로 전환된다. 이러한 구성 성분으로부터 막이 형성되며, 그 후에 상기 층으로부터 가소성 덩어리가 제거된다. 상기 전지는 이 전지가 사용될 때까지 "불활성" 상태로 존재한다. 전지를 활성시키기 위하여, 전지는 적당한 전해 용액에 침지되며, 이때 가소성 덩어리 매질이 빠져 나오면서 형성된 캐비테이션으로 유동성 전해액이 충진된 이후에 전지는 사용가능한 상태가 된다.In particular, particular problems are also involved in the preparation of layers which can serve as electrolytic layers in the corresponding electrochemical binders. US Pat. No. 5,456,000 describes a rechargeable battery produced by laminating an electrode cell and an electrolytic cell. As the positive electrode in this cell, a film or membrane prepared by separating the LiMn 2 O 4 -powder in matrix form from the polymer-copolymer is used. Here, the negative electrode is prepared by coating the powdered carbon-dispersion in a dry state in the matrix of the polymer-copolymer. An electrolyte / separation membrane is disposed between the electrode layers. To this end, the poly (vinylidenefloor) -hexafluoropropylene-copolymer is converted into an organic plastic mass such as propylene carbonate or ethylene carbonate. A film is formed from this component, after which the plastic mass is removed from the layer. The cell remains in an "inactive" state until it is used. To activate the cell, the cell is immersed in a suitable electrolytic solution, after which the cell is ready for use after the fluid electrolyte is filled with the cavitation formed by exiting the plastic mass medium.

이와 같은 구조의 단점은 전지가 사용되기 직전에 활성되어야 한다는 것이다. 그러나, 이것은 대부분의 경우에 제대로 시행되지 못하고 있다.The disadvantage of this structure is that the cell must be activated just before it is used. However, this has not been done in most cases.

본 발명은 전기 화학적 특성을 갖는 새로운 종류의 물질에 관한 것으로서, 더 구체적으로 말하면, 자립(self-supporting)하거나 기판에 안착되며, 경우에 따라서 1차 전지(primary battery), 어큐뮬레이터(accumulator), 저온 연료 전지(low temperature fuel cell) 및 태양 전지(solar cell) 등으로서 사용될 수 있는 가요성 층(flexible layer)과 이 층들로 제조되는 층 결합체(layers assembly)를 구성하는 특별한 페이스트상 물질에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a new class of materials having electrochemical properties, more specifically, self-supporting or seating on a substrate, and in some cases primary batteries, accumulators, low temperatures The present invention relates to a flexible layer that can be used as a low temperature fuel cell, a solar cell, and the like, and to a special paste-like material constituting a layers assembly made of these layers.

도 1은 상기 배치의 가능한 순서를 도시한 도면.1 shows a possible sequence of such arrangements.

도 2는 매우 큰 전지 활성 면이 제공된 어큐뮬레이터의 소형 구조를 도시한 도면.2 shows a compact structure of the accumulator provided with a very large cell active face.

도 3은 본 발명에의 한 태양에 따라 시간에 대한 전압의 변화를 나타내는 그래프.3 is a graph showing the change in voltage over time in accordance with an aspect of the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 상응하는 전도체(이온이나 혼합된 전도체, 특히 전해액이나 적어도 하나의 전극)를 유체 형태로 포함하며, 이 유동성 전도체를 이용하여 전기 화학적으로 활성 가능한 층을 제조하고, 곧바로 사용할 수 있는 전기 화학적 성분에 적합한 페이스트상 물질을 제공하고자 하는 것이다. 상기 페이스트상 물질은 1차 전지, 재충전 전지(어큐뮬레이터), 저온 연료 전지, 태양 전지, 전기 화학적 센서 제품 등과 같이 넓은 범위에 걸쳐서 사용될 수 있으며, 또한 상기 페이스트상 물질은 층의 형태, 특히 적층 박판의 형태를 취할 수 있을 뿐만 아니라 매우 우수한 전도 특성과 경우에 따라서 높은 가요성을 가지며, 또한 배출될 수 있기 때문에 하우징 내에, 특히 밀봉된 하우징 내에 제공될 필요가 없다.Accordingly, it is an object of the present invention to comprise a corresponding conductor (ion or mixed conductor, in particular an electrolyte or at least one electrode) in fluid form, using which fluidic conductor to prepare an electrochemically active layer and to use it immediately. It is an object to provide paste-like materials suitable for the possible electrochemical components. The pasty material may be used over a wide range, such as primary cells, rechargeable batteries (accumulators), low temperature fuel cells, solar cells, electrochemical sensor products and the like, and the pasty material may also be in the form of layers, in particular of laminated thin sheets. It does not need to be provided in the housing, in particular in a sealed housing, because it not only takes the form but also has very good conducting properties and in some cases high flexibility and can also be discharged.

상기 목적은 본 발명에 따라서 전자 부품에서 사용될 수 있는 페이스트상 물질을 제공함으로써 해결될 수 있는데, 이 페이스트상 물질은 적어도 하나의 유기 중합체를 함유하거나 이 중합체의 전단계 또는 이 중합체의 선중합체를 함유하거나 이들로 구성되는 메트릭스(A)와; 전기 화학적으로 활성될 수 있으며 상기 메트릭스를 전혀 용해시키지 않거나 거의 용해하지 않는 무기 유체(B)와; 경우에 따라서, 전기 화학적으로 활성될 수 있는 유체를 고려하여 거의 불활성 상태를 이루는 분말고체(C)의 혼합물로 구성된다. 이 페이스트상 물질은 상응하게 자립하거나 안착된 층(예를 들어, 포일, 소위 "테이프")으로 처리되며, 이 층은 전기 화학적 성분에 적용될 수 있거나 다른 성분들과 조합하여 상기 성분을 제조할 수 있다. 수많은 경우에, 상기 페이스트상 물질은 성분 A와 경우에 따라서 C 중 선택적으로 구성된 후에 층에 응고되고, 그후 성분 B가 제공된다.The above object can be solved by providing a paste-like material which can be used in an electronic component according to the present invention, which paste-containing material contains at least one organic polymer or contains a prepolymer or a prepolymer of the polymer or A matrix A composed of these; An inorganic fluid (B) which is electrochemically active and which dissolves or hardly dissolves the matrix; In some cases, it consists of a mixture of powdered solids (C) which are almost inert, taking into account the fluids which can be electrochemically activated. This paste-like material is treated with a corresponding freestanding or seated layer (eg foil, so-called "tape"), which layer can be applied to an electrochemical component or can be combined with other components to produce the component. have. In many cases, the pasty material is optionally composed of component A and optionally C and then solidified in the layer, after which component B is provided.

"전기 화학적 성분의 사용 가능성"이란 전기 화학적으로 활성 가능한 무기 유체가 유동성 전극 재료나 유체 전해액으로서 적합한 이온 전도성 또는 전자 전도성 유체일 수 있음을 의미한다. 또한, 상기 무기 유체로서 화학량이 다를 수 있는 전기 전도성 유체가 속할 수 있는데, 이것은 원자가 변화뿐만 아니라 하중 변화와 관련한다. 상기 유체는 고형 삽입 전극을 대신할 수 있다.By "availability of the electrochemical component" is meant that the electrochemically active inorganic fluid can be an ionically conductive or electronically conductive fluid suitable as a flowable electrode material or fluid electrolyte. Also belonging to the inorganic fluid may be an electrically conductive fluid, which may vary in stoichiometry, which relates to a change in load as well as a change in valence. The fluid may replace the solid insertion electrode.

상기 물질은, 주로 분말 고체(C)와 결합되는 적절한 메트릭스(A)를 사용함으로써 페이스트 상태에서 안정성을 가지며, 상기 분말 고체는 충진 및 지지 재료로서 사용된다. 또한, "페이스트상" 이란, 물질이 제조된 후에 일반적인 페이스트 적층 공정에 의해 처리될 수 있으며, 예를 들어 코팅, 분해, 래커 또는 역 프린팅 공정에 의해서 저부에 설치되거나 박판으로 처리될 수 있음을 의미한다. 각각의 요청에 따라서, 상기 물질은 매우 끈적끈적할 때까지 비교적 얇게 유지될 수 있다.The material is stable in paste state, mainly by using an appropriate matrix (A) which is combined with the powder solid (C), which powder solid is used as the filling and supporting material. In addition, "paste phase" means that after the material has been produced it can be processed by a general paste lamination process, for example it can be installed at the bottom or plated by a coating, decomposition, lacquer or reverse printing process. do. Depending on each request, the material can be kept relatively thin until it is very sticky.

메트릭스(A)로서는 복수의 재료가 사용될 수 있다. 이때, 예를 들면 탈용매계로서 결합할 수 있으며, 경우에 따라서 특히 유동성 페이스트상 수지계와 결합할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면 결합 가능한 보조 중합체나 응축 수지로 구성된 수지를 들 수 있다. 따라서, 예를 들면 페놀수지(Novolake)나 아미노 페이스트로이루어진 직렬 캐페시터가 사용될 수 있으며, 이 캐페시터는 페이스트상 물질을 전기 화학적 결합층으로 성형한 후에 최후로 결합된다. 다른 일례로서, 프로프-중합을 통하여 스티롤과 결합되는 불포화 폴리에스테르, 이중 기능의 반응 대상물로 경화될 수 있는 에폭시 수지(예를 들어, 폴리아미드로 냉간 경화된 이페놀-에이-에폭시 수지), 폴리오일로 결합가능한 폴리이소시안산염, 또는 경우에 따라서 스티롤에 의해 중합될 수 있는 이중 폴리메틸메타아크릴염과 같은 결합 가능한 폴리카보네이트를 들 수 있다. 상기 페이스트상 물질은 대체로 점액성의 직렬 캐페시터, 혹은 실질적으로 사용되고 있는 구성 성분이나 성분(B)과 함께 메트릭스(A)로서 결합된 중합체로 형성된다.As the matrix A, a plurality of materials may be used. At this time, for example, it can be combined as a desolvent type, and in particular, it can be combined with a fluidized paste resin. For this purpose, for example, a resin composed of a bondable copolymer or a condensation resin can be mentioned. Thus, for example, a series capacitor consisting of phenolic resin (Novolake) or amino paste may be used, which is finally bonded after forming the pasty material into an electrochemical bonding layer. As another example, unsaturated polyesters that are combined with styrol via prop-polymerization, epoxy resins that can be cured into dual-functional reaction objects (e.g., phenol-A-epoxy resins cold cured with polyamide), And bondable polycarbonates such as polyisocyanate linkable with polyyl, or double polymethylmethacrylic salt, which may optionally be polymerized by styrol. The pasty material is generally formed of a mucoscopic series capacitor, or a polymer bound as matrix (A) with component or component (B) being substantially used.

다른 가능성은 중합체나 중합체-전단계를 유기 중합체를 위한 용매와 함께 사용할 수 있다는 것이다. 원리적으로, 여기서는 합성 또는 천연 중합체에 관하여 고려하지 않는다. 탄소-메인 체인을 갖는 중합체뿐만 아니라 폴리아미드, 폴리에스테르, 프로틴, 또는 다당류와 같은 메인 체인 형태의 이종 이온을 갖는 중합체도 가능하다. 상기 중합체는 동종 중합체나 공중합체일 수 있는데, 이 공중합체는 정적 공중합체, 프로프 공중합체, 블록 공중합체 또는 폴리 블렌드일 수 있으며, 여기서는 이들로 제한하지는 않는다. 정제된 탄소-메인 체인을 갖는 중합체로서, 예를 들면 천연 또는 합성 고무가 사용될 수 있다. 특히, 페이스트상 물질로 형성된 박판이나 층이 매우 우수한 방수성을 가질 수 있기 때문에 테프론, 폴리비닐리덴플로오르(PVDF)나 폴리비닐클로라이드와 같은 플로오르 탄화 수소-중합체가 바람직하다. 이들은 특히 오랫동안 지속할 수 있는 전기 화학적 물질이다. 다른 일례로서, 폴리스티롤이나 폴리우레탄을 들 수 있다. 공중합체의 일례로서, 테프론 중합체와 비결정 플로오르 중합체 혹은 폴리비닐리덴 플로오르/헥사플로오르 프로필렌(Kynarflex으로서 시중에 판매됨)을 들 수 있다. 메인 체인 형태의 이종 원자를 갖는 중합체의 일례로서, 디아민-디카본산염-타입이나 아미노산-타입의 직렬 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아세톨, 폴리에테르 및 아크릴 수지를 들 수 있다. 다른 재료는 천연 및 합성 다당류(이종 및 동종 글리카겐), 셀룰로즈 밀 메틸셀룰로즈와 같은 프로테오글리켄이 해당한다. 콘드로이트설페이트, 히알루산, 키틴, 천연 또는 합성 밀랍과 같은 물질과 수많은 다른 물질들이 사용될 수 있다. 추가로, 상술한 수지(프리캐페이터)는 용매나 희석재에서 사용할 수 있다.Another possibility is that polymers or polymer-pre-steps can be used with solvents for organic polymers. In principle, no consideration is given here to synthetic or natural polymers. As well as polymers with carbon-main chains, polymers with hetero ions in the form of main chains such as polyamides, polyesters, proteins, or polysaccharides are possible. The polymer may be a homopolymer or a copolymer, which may be, but is not limited to, a static copolymer, a prop copolymer, a block copolymer or a poly blend. As the polymer having a purified carbon-main chain, for example, natural or synthetic rubber can be used. In particular, fluoro hydrocarbon-polymers such as teflon, polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinyl chloride are preferable because the thin plates or layers formed of the paste-like material can have a very good waterproof property. These are especially electrochemical substances that can last for a long time. As another example, polystyrene and polyurethane are mentioned. Examples of copolymers include Teflon polymers and amorphous fluoropolymers or polyvinylidene fluoro / hexafluoro propylene (commercially available as Kynarflex). Examples of the polymer having hetero atoms in the form of main chain include diamine-dicarbonate-type and amino-type tandem polyamides, polycarbonates, polyacetols, polyethers and acrylic resins. Other materials include natural and synthetic polysaccharides (heterogeneous and homologous glycogen), proteoglykens such as cellulose mill methylcellulose. Substances such as chondroisulfate, hyaluronic acid, chitin, natural or synthetic beeswax and numerous other materials may be used. In addition, the above-mentioned resin (precatalytic) can be used in a solvent or a diluent.

상기 중합체를 위한 용매는 본 기술분야의 당업자에게는 잘 알려져 있다.Solvents for such polymers are well known to those skilled in the art.

메트릭스(A)가 용매를 포함하는지 아닌지에 따라서, 사용된 중합체를 위한 가소성 덩어리(또한 가소제)가 제공될 수 있다. 여기서는, "가소성 덩어리" 또는 "가소제" 하에서 물질이 제공되어야 하는데, 이들의 분자는 부수적 원자가(판데어발스력)를 통하여 합성수지 원자가에 결합된다. 이로써 상기 물질은 메크로원자들 사이에서 상호 작용력을 줄일 수 있으며 또한 이로 인하여 연화 온도와 거침성, 그리고 합성수지의 경도를 저하시킨다. 이것은 용매와 구별된다. 상기 물질의 유동성에 기초하여 상기 물질은 주로 합성수지로부터 증발되는 형태가가 아니라 상응하는 용매에 의해서 용해되어야 한다. 가소성 덩어리를 처리함으로써 페이스트상 물질로부터 제조된 층의 높은 기계적 가요성에 영향을 미친다.Depending on whether the matrix (A) contains a solvent or not, a plastic mass (also a plasticizer) for the polymer used can be provided. Here, materials should be provided under "plastic mass" or "plasticizer", whose molecules are bonded to the synthetic resin valence via ancillary valence (Fan der Waals forces). As a result, the material can reduce the interaction force between the macro atoms, thereby lowering the softening temperature and roughness, and the hardness of the synthetic resin. This is distinguished from the solvent. Based on the fluidity of the material, the material should be dissolved by the corresponding solvent, not primarily in the form of evaporation from the resin. By treating the plastic mass, the high mechanical flexibility of the layer made from the pasty material is affected.

본 기술분야의 당업자는 각 합성수지 그룹에 대한 적절한 가소제를 알고 있을 것이다. 이 가소제는 처리하고자 하는 합성수지를 이용하여 양호하게 친화될 수 있다. 일반적인 가소제는 높은 비등점을 갖는 프탈레인산이나 황산 에스테르이며, 예를 들어 디부틸프탈레이트나 디옥틸프탈레이트이다. 또한, 예를 들어 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메톡시에탄, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 부틸로액톤, 에틸메틸술폰, 폴리에틸렌글리콜, 테트라글림, 1,3-디옥소란 또는 S,S-디알킬디티오카보네이트가 적합하다.Those skilled in the art will know the appropriate plasticizer for each group of resins. This plasticizer can be favorably affinity using the synthetic resin to be treated. Typical plasticizers are phthalic acid and sulfuric acid esters having a high boiling point, for example, dibutyl phthalate and dioctyl phthalate. Further, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, butyloactone, ethyl methyl sulfone, polyethylene glycol, tetraglyme, 1,3-dioxolane or S, S-dialkyl Dithiocarbonate is suitable.

특히, 고형 물질(C)을 첨가함으로써 예를 들면 테이프의 드로잉시 지지나 유지와 관련하여 메트릭스(A)의 특성을 개선시킬 수 있다. 상기 고형 물질(C)은 미세하게 세분화된 형태(예를 들어, 분말)로 사용될 수 있다. 이 물질은 액체(B)에 의해 부식되지 않으며, 특히 산화/환원 형태로 변화하지 않는 모든 물질에도 적합하다. 이것은 흔히 화학적으로 매우 응집도가 높기 때문이며, 이로 인하여 특히 상기 물질은 SiO2, Si3N4, Al2O3, AlN, MgO 등과 같은 물질이 사용될 수 있다. 그러나 또한 사용된 각 전해 물질이나 전극 물질에 대하여 불할성을 갖는 모든 다른 물질이 사용될 수도 있다.In particular, by adding the solid material (C), it is possible to improve the properties of the matrix (A), for example with regard to support or retention in the drawing of the tape. The solid material (C) may be used in finely divided form (eg powder). This material is not corroded by liquid (B) and is particularly suitable for all materials which do not change to the oxidation / reduction form. This is often due to chemically very high cohesion, which makes it possible to use materials such as SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, MgO and the like. However, any other material that is incompatible with each electrolytic material or electrode material used may also be used.

전극, 전해물질 등으로서 사용하고자 하는 액체는 실질적으로 일부가 적어도 무기 특성을 가져야 한다. 전극 재료로서는, 예를 들어 바나듐옥시클로오르나 바나듐옥시블롬이 사용될 수 있으며, 이때 바나듐의 산화 공정은 +III 내지 +V의 VOX, VOX2, VO2X이상으로 향상될 수 있다. 이와 같은 재료를 이용함으로써 삽입 전극과 비교하여 상호 전극의 전형적인 용적 팽창이 발생하지 않는 장점을 갖는 분해전극이 유지된다.The liquid to be used as the electrode, the electrolytic material, etc. should have at least some inorganic properties. As the electrode material, for example, vanadium octacyclo or vanadium oxybromide can be used, wherein the oxidation process of vanadium can be improved to VOX, VOX 2 , VO 2 X or more of + III to + V. By using such a material, a decomposition electrode is maintained, which has the advantage that the typical volumetric expansion of the mutual electrode does not occur compared to the insertion electrode.

원리적인 면에서, 전해 물질로서는 각 시스템에 대하여 적절한 유동성 전해 물질이 사용될 수 있는데, 수많은 상기 시스템과 상응하는 전해 물질이 알려져 있다. 따라서, 황산 혹은 KOH와 같은 수용성계는 납어큐뮬레이터 또는 Ni-Pb-어큐뮬레이터 혹은 니켈-카드뮴- 혹은 니켈 금속-하이브리드-어큐뮬레이터와 같은 계에서 양성자 전도 전해 물질로 사용될 수 있으며, 이로 인하여 바람직한 패킹 밀도에 도달할 수 있다.In principle, as the electrolytic material, a suitable flowable electrolytic material can be used for each system, and many electrolytic materials corresponding to the above systems are known. Thus, water-soluble systems such as sulfuric acid or KOH can be used as proton conducting electrolytic materials in systems such as lead accumulators or Ni-Pb-accumulators or nickel-cadmium- or nickel metal-hybrid accumulators, thereby reaching the desired packing density. can do.

가능한 방식의 수용성 메트릭스에 전도 액체를 용이하게 전달하기 위하여, 전해 물질에는 경우에 따라서 알콜이나 물과 혼합 가능한 다른 이온성 유기 용매가 첨가된다. 여기서는, 특히 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 글리콜, 글리세린 등과 같은 1-6 탄소 원자를 갖는 직선 체인이나 분기 체인의 모노-, 디- 또는 트리알콜이 적합하다. 특히, 중합체 메트릭스가 이 중합체 메트릭스로부터 다시 용해되는 가소성 덩어리로 사용되는 경우에, 상기 수용성 혼합물은 제조 층에서 경우에 따라 결합된 메트릭스를 용이하게 적실 수 있으며, 그 결과 전달을 용이하게 할 수 있다. 그렇지만, "실질적으로 무기 액체"란 전해 물질이 실질적이거나 상당하게 염과 에틸카보네이트, 디에톡시에탄 등과 같은 정제된 유기 용매로 구성되는 형태를 제외한 것이다. 따라서 무기 용매에 제공된 함유량은 전체 용매량의 70 Vol.-% 정도이며, 바람직하게는 50 Vol.-%이다. 또한, 메트릭스 및 유기 용매의 특성에 따라서, 예를 들면 최대 30 또는 15 Vol.-% 정도로 충분하다.In order to facilitate delivery of the conducting liquid to the water-soluble matrix in a possible manner, the electrolytic material is optionally added with an alcohol or other ionic organic solvent which can be mixed with water. Here, mono-, di- or trialcohols of straight chains or branched chains with 1-6 carbon atoms, particularly preferably methanol, ethanol, propanol, glycol, glycerin and the like, are suitable. In particular, when the polymer matrix is used as a plastic mass which dissolves again from this polymer matrix, the water soluble mixture can easily wet the optionally bound matrix in the production layer, thereby consequently facilitating delivery. However, " substantially inorganic liquid " excludes forms in which the electrolytic material consists substantially or substantially of salts and purified organic solvents such as ethylcarbonate, diethoxyethane and the like. Therefore, the content provided in the inorganic solvent is about 70 Vol .-% of the total amount of solvent, preferably 50 Vol .-%. Furthermore, depending on the nature of the matrix and the organic solvent, for example up to 30 or 15 Vol .-% is sufficient.

다른 일실시예로서, 메트릭스 물질은 물과 혼합 가능한 가소제나 가소성 덩어리를 함유할 수 있다. 이로 인하여 메트릭스 물질의 친수성은 향상된다. 여기서는 유기 첨가제의 최대량으로서 소정량을 다룬다. 다른 변형예로서, 메트릭스 물질에는 습기성 염, 예를 들어 MgCl2가 혼합될 수 있다. 이것은 메트릭스 내에서 수분을 발생시키며, 결과적으로 메트릭스를 통과하여 전해 물질을 용이하게 전달한다.In another embodiment, the matrix material may contain plasticizers or plastic masses that can be mixed with water. This improves the hydrophilicity of the matrix material. The predetermined amount is treated here as the maximum amount of the organic additive. As another variant, the matrix material may be mixed with a moist salt, for example MgCl 2 . This generates moisture in the matrix and consequently passes the matrix to facilitate delivery of the electrolytic material.

전해 물질로서는, 수용성계와 함께 H2SO4또는 LiAlCl4/SO2와 같은 탈수분성 무기 유동성 전해 물질이 사용될 수 있다(상기 수용성계는 가스 형태의 황산이 발생할 때 리튬알루미늄클로이드로 구성됨). 또한, 상기 계는 강한 소수성 중합체 메트릭스에 대하여 비교적 높은 표면 전압을 갖는다. 또한 중합체 메트릭스를 통한 이동을 용이하게 하기 위하여, 특히 수용성 전해 물질의 변형예, 다시 말해서 전해 물질에 알콜 등을 첨가하거나 중합체 메트릭스에 가소성 덩어리를 첨가함으로써 다시 일련의 조치가 제공된다.As the electrolytic material, a dehydrated inorganic fluid electrolyte material such as H 2 SO 4 or LiAlCl 4 / SO 2 may be used together with the water-soluble system (the water-soluble system is composed of lithium aluminum claroid when sulfuric acid in gaseous form occurs). The system also has a relatively high surface voltage for strong hydrophobic polymer matrices. In addition, in order to facilitate movement through the polymer matrix, a series of measures are again provided, in particular by modification of the water soluble electrolytic material, ie by adding alcohol or the like to the electrolytic material or by adding a plastic mass to the polymer matrix.

본 발명에 따른 페이스트상 물질과 이 물질로부터 제조된 층은 상술한 바와 같이 복수의 전기 화학 성분에 적합하며, 이 성분은 주로 박판 층 결합체의 모습을 갖는다. 본 기술분야의 당업자는 전기 화학적 성분, 즉 합성 수지를 첨가하지 않고 사용되는 상술한 액체(B)를 선택할 수 있다.The paste-like material according to the invention and the layers made from these materials are suitable for a plurality of electrochemical components, as described above, which predominantly take the form of thin layer bonds. One skilled in the art can select the above-mentioned liquid (B) to be used without adding an electrochemical component, that is, a synthetic resin.

예를 들어, 이하에서 어큐뮬레이터의 가능한 성분을 리튬 기술로서 언급한다:For example, the possible components of the accumulator are referred to below as lithium technology:

하부 전도 전극 Al, Cu, Pt, Au, CLower conducting electrodes Al, Cu, Pt, Au, C

양극 LiF, LiXNiVO4, LiX[Mn]2O4, LiCoO2, LiNiO2,Anode LiF, Li X NiVO 4 , Li X [Mn] 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 ,

LiNi0.5O2, LiNi0.8Co0.2O2, V2O5, LiXV6O13 LiNi 0.5 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , V 2 O 5 , Li X V 6 O 13

전해 물질 LiAlCl4/SO2(탈수용성)Electrolytic Material LiAlCl 4 / SO 2 (dewater soluble)

음극 Li, Li4+XTi5O12, LiXMoO2, LiXWO2, LiXC12, LiXC6,Cathode Li, Li 4 + X Ti 5 O 12 , Li X MoO 2 , Li X WO 2 , Li X C 12 , Li X C 6 ,

리튬 적층물Lithium stack

상부 전도 전극 Al, Cu, Mo, W, Ti, V, Cr, NiUpper conducting electrodes Al, Cu, Mo, W, Ti, V, Cr, Ni

상기 어큐뮬레이터의 전해층이 본 발명에 따른 페이스트상 물질로 구성될 수 있는 반면에, 경우에 따라서 페이스트상 물질에 의해 다른 층이 형성될 수 있는데, 이 층은 액체(B) 대신에 분말 형태의 전극 물질로 처리될 수 있다. 이때, 전극 물질은 중합체 메트릭스에서 용해되지 않는다. 특히 바람직하게는, 중합체 메트릭스에 대한 전극 재료의 배율은 대략 70 내지 30 Gew.-%로 유지된다. 중합체 메트릭스는 본 발명에 따른 물질과 동일한 성분을 가질 수 있다.While the electrolytic layer of the accumulator may be composed of the paste-like material according to the invention, in some cases another layer may be formed by the paste-like material, which is an electrode in powder form instead of liquid (B). It can be treated with material. At this time, the electrode material does not dissolve in the polymer matrix. Particularly preferably, the magnification of the electrode material with respect to the polymer matrix is maintained at approximately 70 to 30 Gew .-%. The polymer matrix may have the same components as the material according to the invention.

그러나, 물론 본 발명은 리튬 기술을 통한 어큐뮬레이터만으로 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 여러 가지 형태로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 물질은 자립 박판이나 기판에 안착된 층으로 처리될 수 있으며, 이 물질은 1차 전지, 2차 전지, 분해 전지, 저온 연료 전지, 태양 전지 또는 전기 화학적 센서에서 사용될 수 있다.However, of course, the present invention is not limited to accumulators using lithium technology. As mentioned above, it can be used in various forms. Thus, the material according to the invention can be treated with a layer seated on a freestanding sheet or substrate, which can be used in primary cells, secondary cells, decomposition cells, low temperature fuel cells, solar cells or electrochemical sensors. .

본 발명에 따른 페이스트상 물질로 제조된 상술한 성분은 종래 기술과 방식에 따라 혼합될 수 있는데, 주로 상기 성분을 격렬하게 교반하거나 반죽하여 혼합될 수 있다. 반대로, 유기 중합체나 이 중합체의 전단계는 성분(B)과 경우에 따라서 성분(C)을 첨가하기 전에 용매내에서 용해되거나 불려진다. 주로, 메트릭스를 소위 페이스트상 물질로 처리하기 전에 성분(C)에 성분(A)가 제공된다. 또한, 성분(B)은 상기 단계에서 미리 첨가될 수도 있다. 이와 다른 경우를 이하에서 추가로 설명한다.The above-described components made of the paste-like material according to the present invention can be mixed according to the prior art and the manner, which can mainly be mixed by vigorously stirring or kneading the components. In contrast, the organic polymer or the preceding step of this polymer is dissolved or called in a solvent prior to the addition of component (B) and optionally component (C). Mainly, component (A) is provided to component (C) before treating the matrix with a so-called paste-like material. Component (B) may also be added in advance in this step. Other cases will be described further below.

본 발명에 따른 페이스트상 물질은 특히 박막 전지의 제조와, 예를 들어 전기 화학 센서와 같은 다른 상응하는 전기 화학 성분에 적합하다. 바람직하게는, 성분 제조를 위하여, 소위 "후층 기술"이 사용될 수 있다. 상기 부품들의 각 층들은 또한 "테이프"로 불린다. 이를 위하여, 각각의 전기 화학적 활성 및 활성 가능한 층들은 약 10㎛ 내지 약 1 또는 2 mm의 두께를 가지며, 상호 나란하게 적층되고, 긴밀하게 접촉된 상태로 설치된다. 본 기술분야의 당업자는 두께에 따른 사용 방법을 선택할 수 있다. 바람직하게는, 50㎛ 내지 500㎛의 폭을 가지며, 특히 바람직하게는 약 100㎛의 폭을 갖는다. 물론, 본 발명에 따라서 상응하는 후층 구조로 제조될 수 있다(이것은 주로 100nm 내지 수 ㎛의 두께를 갖는다). 그러나, 상기 사용 방법은 상응하는 성분들이 여러 가지 경우에서 일반적인 용량치에 충분하다면 제한되는 것은 아니다. 물론, 사용 방법은, 예를 들어 백업 칩을 고려할 수 있다.The paste-like material according to the invention is particularly suitable for the manufacture of thin film cells and for other corresponding electrochemical components such as, for example, electrochemical sensors. Preferably, for the preparation of the components, so-called "thick layer techniques" can be used. Each layer of the parts is also called a "tape." To this end, each electrochemically active and activatable layers have a thickness of about 10 μm to about 1 or 2 mm, stacked side by side and installed in intimate contact. One skilled in the art can select the method of use depending on the thickness. Preferably, it has a width of 50 μm to 500 μm, particularly preferably about 100 μm. Of course, it can be produced according to the invention in a corresponding thick layer structure (which has a thickness of mainly from 100 nm to several μm). However, the method of use is not limited so long as the corresponding components are sufficient for the usual dosage values in various cases. Of course, the method of use may, for example, consider a backup chip.

또한, 본 발명에 따른 페이스트상 물질은 다른 형태로도 설치될 수 있다. 따라서, 후층(예를 들어 약 1 내지 10mm의 영역)은 천공이나 절삭의 형태로 형성된다. 절삭의 경우에는, 예를 들어 전지 및 어큐뮬레이터에 대하여 매우 작고 매우안정적이어야 하는 약제 기술에서 적합하다. 사용예로서 디프 전지(deaf battery)를 들 수 있다. 이 전지는 귀 바깥이나 귀 안쪽에 밀착되거나 이식되며, 따라서 소형, 특히 이탈 가능성을 제거하여야 한다. 물론, 상기 형태는, 예를 들어 주형, 사출성형 또는 압출성형 공정으로 가능하다.In addition, the pasty material according to the present invention may be installed in other forms. Therefore, the thicker layer (for example, an area of about 1 to 10 mm) is formed in the form of perforation or cutting. In the case of cutting, it is suitable in pharmaceutical technology, for example, which must be very small and very stable for batteries and accumulators. Examples of the use include a deep battery. These cells stick or are implanted outside or inside the ear, thus eliminating the possibility of small, especially breakaway. Of course, this form is possible, for example, in a mold, injection molding or extrusion process.

따라서, 본 발명은 자립하거나 기판 상에 안착되는 전기 화학적 활성 및 활성 가능한 층을 포함하며 바람직하게는 상술한 페이스트상 물질로부터 제조될 수 있는 소정의 두께를 갖는다. 상기 층은 대부분 가요성을 갖는다.Accordingly, the present invention comprises an electrochemically active and activatable layer that is free standing or seated on a substrate and preferably has a predetermined thickness that can be prepared from the pasty materials described above. The layer is mostly flexible.

자립 층(박판, 테이프)뿐만 아니라 기판 상에 안착되는 층을 제조하기 위하여, 일반적으로 종래 기술에서 알려진 공정을 따를 수 있으며, 이 공정은 상응하는 메트릭스의 중합체 재료를 위하여 사용될 수 있다. 이때, 페이스트상 물질의 안정화는 (수지나 다른 직렬 캐페시터의)경화, 선중합이나 선형 중합의 결합, 용매(예를 들어 아세톤 등)의 제거에 의해서 가능하며, 또는 유사한 기술과 방법으로도 가능하다. 중합체 메트릭스가 가소성 덩어리를 포함하는 경우에, 상기 페이스트상 물질은 용매의 유출 동안 충분한 점성을 유지함으로, 상기 성분의 균질한 분배가 가능하다. 본 발명의 가소성 덩어리가 다른 목적(예를 들어 메트릭스 물질의 친수성 향상)을 만족시킬 수 있는 일실시예에 있어서, 페이스트상 물질이 자립하거나 안착된 층에 응고된 후에, 경우에 따라 중합체 메트릭스가 강하게 결정화되지 않음으로써 부서짐과 결함이 있는 가용성을 갖지 않도록 다시 제거될 수 있다. 예를 들어, 충분한 가소성을 갖는 중합체는 중합체/공중합체로서 폴리비닐리덴플로오르와 헥사플로오르프로필렌의 조합물이다.In order to produce freestanding layers (thin plates, tapes) as well as layers seated on a substrate, processes generally known in the art can be followed, which can be used for the corresponding matrix of polymeric material. At this time, the stabilization of the paste-like material is possible by curing (of a resin or other series capacitor), combining prepolymerization or linear polymerization, removing a solvent (for example, acetone, etc.), or by similar techniques and methods. . If the polymer matrix comprises a plastic mass, the pasty material maintains sufficient viscosity during the outflow of the solvent, allowing for homogeneous distribution of the components. In one embodiment in which the plastic mass of the present invention can meet other purposes (e.g. improve the hydrophilicity of the matrix material), the polymer matrix is strongly strong in some cases after the paste-like material solidifies on the freestanding or seated layer. By not crystallizing it can be removed again so as not to have broken and defective solubility. For example, a polymer with sufficient plasticity is a combination of polyvinylidene fluoro and hexafluoro propylene as polymer / copolymer.

본 발명의 특별한 실시예에 있어서, 상기 조합물(B)은 단지 부분적으로 페이스트상 물질의 제조에 첨가된다. 즉, 상술한 바와 같이 가소성 덩어리는 상기 물질이 자립하거나 안착된 층에 응고된 후에 제거되는 경우(예를 들어 헥산과 같은 용매를 첨가한 후에 확산 공정을 실시하는 경우)에, 스펀지와 비교할 수 있는 응고된 메트릭스 케비테이션을 형성한다. 액체(B)에 침전시킴으로써, 상기 가소성 덩어리는 모세관 힘에 의해 보조될 수 있으며, 이 모세관 힘은 상응하는 중공실 내에 흡입되어 거기서 안정된 상태로 존재한다.In a particular embodiment of the invention, the combination (B) is only partly added to the preparation of the pasty material. That is, as described above, the plastic mass can be compared with a sponge when the material is removed after solidifying on a free standing or seated layer (e.g., when a diffusion process is performed after addition of a solvent such as hexane). Form a solidified matrix cavitation. By precipitating in liquid B, the plastic mass can be assisted by capillary forces, which are sucked into the corresponding hollow chamber and remain in a stable state there.

박판을 자립 상태로 유지하기 위하여, 예를 들어 적절한 페이스트상 물질이 캘린더 상에서 적절한 두께로 성형될 수 있다. 여기서, 표준 기술에 따라 얻을 수 있다. 자립 층은 페이스트 상 물질을 기판에 적층하고 발생된 층을 응고후에 벗겨냄으로써 형성될 수 있다. 이때, 제품이 충분한 가소성을 갖는다고 가정한다. 코팅은 일반적인 페이스트 적층 공정에 의해서 실시된다. 예를 들어, 코팅, 래커, 분출, 스핀코팅 등이 해당한다. 또한, 프린팅 기술도 가능하다. 이때, 액체(B)가 상술한 바와 같이 페이스트상 물질에 첨가되거나 적어도 중합체 메트릭스(A)와 충진제(C)로 구성된 페이스트상 물질이 응고된 후에 해당 캐비테이션에서 함유된 가소제가 제거된 후에 충진된다.In order to keep the thin plate freestanding, for example, a suitable paste-like material can be molded to a suitable thickness on a calender. Here, it can be obtained according to a standard technique. The freestanding layer can be formed by laminating a paste-like material on a substrate and peeling off the layer after it has solidified. At this time, it is assumed that the product has sufficient plasticity. Coating is carried out by a general paste lamination process. Examples include coatings, lacquers, jets, spin coatings, and the like. Printing techniques are also possible. At this time, the liquid (B) is added to the pasty material as described above, or at least after the pasty material composed of the polymer matrix (A) and the filler (C) is solidified and then filled after the plasticizer contained in the cavitation is removed.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 페이스트상 물질에 대해서 설명한 바와 같이 결합된 수지 물질(직렬 캐페시터)이 사용되며, 층을 성형한 후에 자외선이나 전자빔에 의해서 경화된다. 상기 경화는 자연스럽게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 열 또는 (예를 들어 발생된 층을 상응하는 베드에 침지함으로써)화학적으로이루어질 수 있다. 경우에 따라서, 상기 물질을 적절한 강도나 속도 등으로 결합시킬 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a resin material (serial capacitor) bonded as described for the pasty material is used, which is cured by ultraviolet rays or electron beams after forming the layer. The curing can be done naturally, as well as heat or chemically (for example by immersing the generated layer in a corresponding bed). In some cases, the material may be bonded at an appropriate strength, speed, or the like.

또한, 본 발명은 특히 어큐뮬레이터와 다른 전지 또는 센서와 같은 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체를 다루며, 상기 전지나 센서는 상술한 층의 해당 순서에 따라 형성되거나 이들을 포함한다.The present invention also specifically deals with layer assemblies having electrochemical properties, such as accumulators and other cells or sensors, which cells or sensors are formed or include according to the corresponding order of the layers described above.

도 1은 상기 배치의 가능한 순서를 도시한 도면으로서, 도면부호는 전도 전극(1), 중간 테이프(2), 전극(3), 전해 물질(4), 전극(5), 중간 테이프(6), 전도 전극(7)이며, 이하에서 더 구체적으로 설명한다.1 shows a possible sequence of the arrangement, in which reference is made to a conductive electrode 1, an intermediate tape 2, an electrode 3, an electrolytic material 4, an electrode 5, an intermediate tape 6. , The conducting electrode 7, and will be described in more detail below.

층 결합체를 제조하기 위하여, 각 페이스트상 물질은 페이스트 적층 공정에 의해서 상호 나란하게 층별로 배치될 수 있다. 이때, 각각의 개별 층들은 서로 엇갈릴 수 있으며 또는 용매에 의해 해제되거나 상기 방식으로 층의 형태로 설치될 수 있는데, 그러나 이것은 모든 필요한 층들을 적층한 후에 용매나 소스 물질 등의 증발이나 엇갈림을 통하여 개별 메트릭스로 응결될 수 있다. 증발하는 경우에는,예를 들어 각 전기 화학적 활성 가능한 층들을 복수의 섬유 프린팅과 유사한 프린팅 공정에 의해서 적층한 후에 실시하는 것이 유리하다. 이를 위하여, 예를 들면 플렉소 프린팅(flexo printing) 기술이 선택되는 경우에, 이 프린팅 기술에 의해서 필요한 전기 화학적 활성 층으로 기판을 수 미터/수 초내에 연속적으로 프린팅할 수 있다.In order to produce the layered binder, each pasty material may be arranged layer by layer in parallel with each other by a paste lamination process. The individual layers can then be staggered from one another or can be released by a solvent or installed in the form of layers in this manner, but this is achieved by evaporation or staggering of the solvent or source material after stacking all the necessary layers. Condensation may occur in the matrix. In the case of evaporation, it is advantageous, for example, to carry out after laminating each electrochemically viable layer by a printing process similar to the printing of a plurality of fibers. To this end, for example, in the case where a flexo printing technique is chosen, the substrate can be continuously printed in several meters / seconds with the electrochemically active layer required by this printing technique.

이와 달리, 각 층이나 박판은 최종 응결 상태에서 개별적으로 전환될 수 있다. 상기 층이나 박판으로서는 자립 박판이 다루어질 수 있으며 제조하고자 하는 성분의 해당 성분은 적층에 의해서 상호 결합될 수 있다. 이를 위하여, 종래의 적층 기술이 사용된다. 여기서는, 소위, 예를 들면 압축 코팅이 사용되는데, 두 번째 층은 압착 롤러를 통하여 캐리어층과 결합되며 캘린더 코팅은 두 개나 세 개의 롤러 틈새와 결합되며, 이때 페이스트상 물질과 함께 캐리어 통로가 수축하거나 중첩(바람직하게는 가열된 롤러의 압력과 대향 압력의 결합)된다. 본 기술분야의 당업자는 각 페이스트상 물질을 위한 메트릭스의 롤러를 통하여 얻어지는 상응하는 기술을 거리낌없이 사용할 수 있다.Alternatively, each layer or sheet can be converted individually in the final condensation state. As the layer or thin plate, a freestanding thin plate can be handled and the corresponding components of the component to be prepared can be joined to each other by lamination. To this end, conventional lamination techniques are used. Here, so-called, for example, compression coating is used, in which the second layer is combined with the carrier layer via a pressing roller and the calender coating is combined with two or three roller gaps in which the carrier passage together with the pasty material contracts or Overlapping (preferably a combination of the pressure of the heated roller and the opposing pressure). Those skilled in the art can freely use the corresponding technology obtained through the roller of the matrix for each pasty material.

흔히, 각 층들을 결합(적층)하는 동안 이루어지는 프레스 공정에서는, 예를 들어 각 층들의 결합(이로써 개선된 전도성의 획득)을 개선시켜야 한다. 이를 위하여, 통상의 기술이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 사용된 재료가 냉간 압출이 가능하다면, 냉간 압출(60oC 이하의 온도에서) 공정이 사용된다. 이로 인하여, 각 층들을 매우 양호하게 접촉시킬 수 있다.Often, the press process that takes place during the bonding (lamination) of each of the layers must, for example, improve the bonding of the respective layers (thus obtaining improved conductivity). To this end, conventional techniques can be used. Preferably, if the material used is capable of cold extrusion, a cold extrusion (at temperatures below 60 ° C.) process is used. This allows very good contact between the layers.

본 발명에 따른 페이스트상 물질이나 이 물질로부터 제조된 자립 박판, 또는 기판에 안착된 층들을 사용함으로써 얻을 수 있는 장점은, 임의의 사용 분야에 있어서 유동성 전해액이나 유동성 전극이 중합체 메트릭스 내에서 스펀지처럼 결합되기 때문에 비용과, 콤팩트한 구조를 통한 높은 실용적 에너지 밀도와, 누설에 대한 높은 안정성 면에서 유리하다는 것이다.The advantage obtained by using the paste-like material according to the present invention, or the self-supporting thin plates made from these materials, or the layers seated on the substrate, means that in any field of application, the flowable electrolyte or flowable electrode is bound like a sponge in the polymer matrix. This is advantageous in terms of cost, high practical energy density through compact structure, and high stability against leakage.

상기 전기 화학적 성분은 본 발명에 따른 페이스트상 물질로만 제조될 수 있다는 것은 아니다. 따라서, 이하에서 기술하는 실시예들은 단지 일례로서 또는 특히 바람직한 실시예로서 이해되어야 한다.The electrochemical component is not only able to be prepared from the paste-like material according to the invention. Therefore, the embodiments described below should be understood as only examples or as particularly preferred embodiments.

그러므로, 재충전 가능한 전기 화학적 전지는 전기 화학적으로 활성 가능한 각 후층 기술(thick-layer-technology)로 제조될 수 있는데, 이 제조 기술을 통하여 상기 전기 화학적 전지는 약 10㎛의 두께로부터 약 1 내지 2mm의 두께까지, 바람직하게는 약 100㎛의 두께를 갖는다. 전기 화학적 전지가 리튬 기술에 기반을 둔다면, 전해 물질로서는 앞서 설명한 액체가 제공되며 전극층으로서는 상술한 고체가 제공된다. 이때, 적어도 3개의 층이 제공되는데, 구체적으로 말해서, 도 1에서 양극으로서 역할하는 하나의 층(3)과, 고형 전해 물질로서 역할하는 층(4)과, 음극으로서 역할하는 층(4)이 제공된다.Therefore, rechargeable electrochemical cells can be made with thick-layer-technology, each of which is electrochemically active, through which the electrochemical cells can be made from about 1 to 2 mm from a thickness of about 10 μm. To thickness, it preferably has a thickness of about 100 μm. If the electrochemical cell is based on lithium technology, the liquid described above is provided as the electrolytic material and the solid described above is provided as the electrode layer. At this time, at least three layers are provided, specifically, one layer 3 serving as an anode in FIG. 1, a layer 4 serving as a solid electrolytic material, and a layer 4 serving as a cathode. Is provided.

본 발명에 따라서, 소정의 제한 조건 내에서 어큐뮬레이터에 특히 바람직한 전류 밀도가 제공된다. 상기 전류 밀도는 공지된 바와 같이 전해 물질의 저항에 의해서 조절된다. 높은 전류 밀도가 선택되면, 전극은 성극(polarization)에 의해서 장기간에 걸쳐 파괴될 수 있으며, 전류 밀도가 낮다면 제조된 어큐뮬레이터의전도는 좁은 사용 영역에서만 활용된다. 보통, 상기 제한 조건은 1mA/cm2이다. 전해층이 약 100㎛의 두께로 형성되면, 1mA/cm2의 전류 밀도는 저항에 의해 제한된 전압 강하는 0.1V로서 무시할 수 있다. 예를 들어 전해 물질이 101S/cm의 전도성을 갖는다면, 마이크로-구조(micro-geometry)를 통하여 층(삽입 재료와 채널)에서 이 층과 관련된 전도성은 약 10oS/cm을 나타낸다. 가장 권장할 만한 기준값으로서 층의 두께 d는 전도성σion과 이온 저항(Ω)에 비하여, 그리고 평면 A와 관련하여 다음 수학식 1을 만족하도록 선택된다.In accordance with the present invention, a particularly preferred current density is provided to the accumulator within certain constraints. The current density is controlled by the resistance of the electrolytic material, as is known. If a high current density is selected, the electrode can be destroyed for a long time by polarization, and if the current density is low, the conductivity of the manufactured accumulator is utilized only in a narrow area of use. Usually, the limiting condition is 1 mA / cm 2 . When the electrolytic layer is formed to a thickness of about 100 mu m, the current density of 1 mA / cm 2 is negligible as the voltage drop limited by the resistance as 0.1V. For example, if the electrolytic material has a conductivity of 10 1 S / cm, the conductivity associated with this layer in the layer (insertion material and channel) via micro-geometry represents about 10 o S / cm. As the most recommended reference value, the thickness d of the layer is chosen so as to satisfy the following equation 1 in relation to the conductance σ ion and the ion resistance, and with respect to plane A.

200Ω < d/(σion·A)200 Ω <d / (σ ionA )

상기 기준값은 본 발명에 따른 "테이프"를 사용할 때 중요하게 사용된다.The reference value is important when using the "tape" according to the present invention.

또한, 3개의 층으로 구성된 상기 전지(또는 양극/전해층/음극으로 구성된 임의의 다른 전기 화학적 성분)에는 전도 전극(도 1에서 층 1과 7)들이 제공된다. 이들은, 바람직하게는 적절한 박판 재료(서두에서 미리 언급한 리튬 기술에서 사용될 수 있는 전도 전극 재료)로 구성된다.In addition, the cell consisting of three layers (or any other electrochemical component consisting of an anode / electrolyte layer / cathode) is provided with conducting electrodes (layers 1 and 7 in FIG. 1). These are preferably composed of a suitable thin plate material (conducting electrode material which can be used in the lithium technology mentioned above at the outset).

본 발명의 특별한 실시예에서, 하부 전도 전극과 이 하부 전도 전극에 인접한 전극 사이와, 혹은 상부 전도 전극과 이 상부 전도 전극에 인접한 전극 사이에는 경우에 따라서 페이스트상 물질로서 제조될 수 있는 추가의 얇은 수지층("중간 테이프", 도 1에서 층 2와 6)이 배치된다. 이 박판의 수지층은 전도 및 금속 성분이나 이 성분들로 구성된 적층물을 포함하며, 적합하다면 각 전극 물질의 전자들은 각 전도 전극으로 운반된다. 이를 위하여, 수지층이 양극과 해당 전도 전극 사이에 배치되어야 할 때, 예를 들면 금, 백금, 라듐 및 탄소나 이들의 적층물을 들 수 있다.In a particular embodiment of the invention, a further thin between the lower conducting electrode and the electrode adjacent to the lower conducting electrode, or between the upper conducting electrode and the electrode adjacent to the upper conducting electrode may optionally be prepared as a paste-like material. A resin layer (“intermediate tape”, layers 2 and 6 in FIG. 1) is disposed. The resin layer of this thin plate contains a conductive and metal component or a laminate of these components, where appropriate electrons of each electrode material are carried to each conductive electrode. For this purpose, when the resin layer is to be disposed between the anode and the corresponding conductive electrode, for example, gold, platinum, radium and carbon or a laminate thereof can be mentioned.

이들이 음극과 전도 전극 사이에 배치된다면, 구성 성분으로서 니켈, 철, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 망간, 니오브, 탄탈, 코발트 또는 탄소가 사용된다. 상기 층을 이루는 페이스트상 물질의 농축과 구성을 위하여, 물론 전극과 전해 물질이 사용된다. 상술한 리튬 기술에서 전해 물질로서 LiAlCl4/SO2로 제조되는 경우에 전도 전극과 중간 테이프를 구성(도 1 참조)하기 위하여, 도 3에 도시한 바와 같은 충전 및 방전 곡선을 구성한다.If they are disposed between the cathode and the conducting electrode, nickel, iron, chromium, titanium, molybdenum, tungsten, vanadium, manganese, niobium, tantalum, cobalt or carbon are used as constituents. For the concentration and composition of the layered paste-like material, of course, electrodes and electrolytic materials are used. In the lithium technology described above, in order to configure the conducting electrode and the intermediate tape (see FIG. 1) when made of LiAlCl 4 / SO 2 as an electrolytic material, charge and discharge curves as shown in FIG. 3 are constructed.

본 발명의 다른 특별한 실시예에 있어서, 3개 이상의 층들로 구성된 전기 화학적 전지가 제공되는데, 양 전극들은 본 발명에 따른 층들로서 형성되며 양성층(양극)은 프로티시계를 나타내며, 음성층(대향 전극)은 어프로티시계를 나타낸다. 여기서 "프로티시"란, 염, 예를 들어 리튬 초산염이나 리튬 과염소산염과 같은 리튬염이 "프로티시" 즉 양성자 분리계(H2O) 내에서 용해되는 것으로 이해되어야 한다. 이와 상응하게, 중간층을 위하여 고형 전해 물질이 선택되며, 이 전해 물질의 카티온(예를 들어 리튬)은 전도 이온이다. 특히, 중합체 메트릭스의 방수성으로 인하여 본 실시예에서 음극에 물이 스며들지 않고 분해된다. 바람직하게는, 양극에서 유동성 전해 물질에 의해 운동성이 향상되며 가능한 전극 물질(여기서는 양의금속성 전도 전극의 부식 전위가 비용적인 면을 고려하여 알루미늄을 선택하며, 예를 들어 리튬 과염소산염을 함유하는 전해 물질의 양극에서 전도 전극이 쉽게 산화되는 문제를 포함함)에서 다양한 선택이 가능하다.In another particular embodiment of the invention, an electrochemical cell consisting of three or more layers is provided, wherein both electrodes are formed as layers according to the invention and the positive layer (anode) represents a pro clock and the negative layer (opposite) Electrode) represents an approach clock. By "professional" it is to be understood that salts, for example lithium salts such as lithium acetate or lithium perchlorate, are dissolved in "professional" or proton separation system (H 2 O). Correspondingly, a solid electrolytic material is selected for the intermediate layer, and the cation (for example lithium) of this electrolytic material is a conductive ion. In particular, due to the waterproofness of the polymer matrix, in this embodiment, the cathode decomposes without water seeping. Preferably, the mobility is improved by the flowable electrolytic material at the anode and the electrode material selected here is selected in view of the cost of the corrosion potential of the positive metallic conductive electrode, for example, electrolytic containing lithium perchlorate. A variety of choices are possible), including the problem that the conducting electrode is easily oxidized at the anode of the material.

본 발명에 따른 물질은 1차 전지에서 사용하기에 적합하며, 특히 전해층의 제조하기에 적합하다. 여기서, 적당한 전극계로서, 예를 들어 아연-탄소, 알카리-망간(Zn-MnO2), 아연-산화수은(Zn-HgO), 아연-산화은(Zn-Ag2O), 아연-산소(Zn-O2), 마그네슘-산소(Mg-O2), 알루미늄-산소(Al-O2)를 들 수 있다. 전해 물질로서는 알카리 및 암모늄 브롬화물 혹은 염화물 또는 알카리 수산화물(특히, 알카리 금속기의 나트륨과 칼륨)과 같은 알콜 용액이 제공된다.The material according to the invention is suitable for use in primary cells, in particular for the preparation of an electrolytic layer. Here, as a suitable electrode system, for example, zinc-carbon, alkali-manganese (Zn-MnO 2 ), zinc-mercury oxide (Zn-HgO), zinc-silver oxide (Zn-Ag 2 O), zinc-oxygen (Zn- O 2 ), magnesium-oxygen (Mg-O 2 ), and aluminum-oxygen (Al-O 2 ). As electrolytic materials there are provided alcohol solutions such as alkali and ammonium bromide or chlorides or alkali hydroxides (in particular sodium and potassium of alkali metal groups).

또한, 본 발명에 따른 물질은 2차 전지에서 사용하기에도 적합하다. 납어큐뮬레이터와 니켈 금속 수산화 전지와 같은 일부 시스템이 이미 공지되어 있는데, 상기 시스템에는 니켈-카드뮴, 니켈-철, 아연-산화은 및 알카리 망간 2차 전지가 추가된다. 이를 위한 적당한 전해 물질로서, 예를 들어 수용성이나 무수성 H2SO4(예를 들어 납 어큐뮬레이터에서) 또는 칼륨 용액을 들 수 있다.The material according to the invention is also suitable for use in secondary batteries. Some systems are already known, such as lead accumulators and nickel metal hydroxide cells, with the addition of nickel-cadmium, nickel-iron, zinc-silver oxide and alkaline manganese secondary cells. Suitable electrolytic materials for this purpose include, for example, water soluble or anhydrous H 2 SO 4 (eg in lead accumulators) or potassium solutions.

새로운 형태의 전지에서도 본 발명에 따른 물질이 사용될 수 있는데, 다시 말하면 소위 분해 전지가 사용될 수 있다. 여기서, 염은, 예를 들어 MgBr2로 구성된 양극에 분해되며 상응하는 브롬은 탄소 박판(탄소 테이프)에 저장된다. 페이스트상 물질의 전해 물질이나 이 전해 물질로부터 제조된 박판 또는 층은 MgCl2이며,이것은 전지의 분해 전압이 MgBr2보다 높기 때문에 분해되지 않는다. 음극에는 금속 박판이나 탄소 박판에서 스펀지로서 역할하는 Mg가 코팅된다. 이와 달리, 상기 재료의 표면에는 폐쇄 형태로 존재할 때 마그네슘이 코팅되는데, 유리한 용적비로 인하여 제 1 변형예가 바람직하다. 전지의 전압은 MgBr2의 분해 전압과 동일하다. 특히 가볍고 저렴한 원소인 Mg와 Al이 이롭다. 이 시스템에서는, 전지와 어큐뮬레이터 사용에 대하여 상온에서 고형 전해 물질의 운동성이 가장 중요하기 때문에 무기 수용성이나 적어도 유동성 전해 물질이 사용되어야 한다. 전극은 금속이나 탄소 박판의 형태로 제공되기도 하며 분말 형태의 전극 물질로서 제공되기도 하는데, 이들은 상술한 바와 같이 박판 형태의 중합체 메트릭스에 매설된다.The material according to the invention can also be used in new types of cells, that is to say so-called decomposition cells. Here, the salt is decomposed at the anode composed of MgBr 2 , for example, and the corresponding bromine is stored in a carbon thin film (carbon tape). The electrolytic material of the pasty material or the thin plate or layer prepared from the electrolytic material is MgCl 2 , which is not decomposed because the decomposition voltage of the battery is higher than MgBr 2 . The cathode is coated with Mg, which acts as a sponge in the metal sheet or carbon sheet. Alternatively, the surface of the material is coated with magnesium when present in a closed form, with the first variant being preferred due to the advantageous volume ratio. The voltage of the battery is equal to the decomposition voltage of MgBr 2 . In particular, Mg and Al, which are light and inexpensive elements, are advantageous. In this system, inorganic water soluble or at least flowable electrolytic material should be used because the mobility of the solid electrolytic material at room temperature is of paramount importance for battery and accumulator use. The electrodes may be provided in the form of metal or carbon foil or as an electrode material in powder form, which are embedded in the polymer matrix in the form of a foil as described above.

본 발명에 따른 페이스트상 물질의 다른 사용 분야는 저온 연료 전지이다. 여기서, 지금까지 나피온(nafion)과 같은 전위 전도성 중합체 전극(PEM: Proton Exchange Membrane)이 사용된다. 그렇지만, 이 중합체 전해 물질은 고가이며 건조에 대해 민감하다. 특히, 연료 전지의 간편한 재충전이 곤란한데, 일반적으로 작고 비싼 강철 플랜지가 제공된 수소 탱크가 완전히 교체되어야 한다. 상기 수소 탱크의 설치 공간에 대한 조건은 현재로서는 상기 전지를 얇은 층으로 형성하여야 한다는 것이다. 본 발명에 따라서 전해층은 흡수성 염에 첨가되는 중합체 메트릭스를 사용함으로써 설치되며 이 전해층은 습기성 환경에 유지된다. 염을 분해함으로써 상기 층은 유동성 전해 물질(소위 수용액 내의 염)을 함유하며, 상기 물은 전기 화학적으로 분해될 수 있다. 이후, 상응하는 수소는 적층된 다른 하이브리드(박판 형태, 바람직하게는 유기 중합체 메트릭스의 형태로 존재하는 Y, Pt, Pd, 또는 다른 수용성 재료) 탱크 내에 저장된다. 수분을 분해하여 얻어진 수분 손실은 습윤성 염을 통하여 액체를 첨가함으로써 항상 다시 균형을 이룰 수 있다.Another field of use of the paste-like material according to the invention is low temperature fuel cells. Heretofore, a potential conductive polymer electrode (PEM: Proton Exchange Membrane) such as nafion is used. However, this polymeric electrolytic material is expensive and sensitive to drying. In particular, the simple recharging of fuel cells is difficult, in general the hydrogen tank provided with a small and expensive steel flange has to be completely replaced. The condition for the installation space of the hydrogen tank is that at present the battery must be formed in a thin layer. According to the present invention an electrolytic layer is installed by using a polymer matrix added to the absorbent salt and the electrolytic layer is maintained in a humid environment. By decomposing the salt, the layer contains a flowable electrolytic material (so-called salt in an aqueous solution), and the water can be electrochemically decomposed. The corresponding hydrogen is then stored in a stacked other hybrid (Y, Pt, Pd, or other water soluble material) tank in the form of a thin plate, preferably in the form of an organic polymer matrix. The water loss obtained by decomposing water can always be rebalanced by adding liquid through the wet salt.

또한, 본 발명의 실시예에서는 페이스트상 물질에 대하여 중합체 메트릭스(A)와 고형 물질(C)을 위해 중합체, 용매 및 가소제의 혼합, 상기 물질의 "테이프"-형태 전환, 형태 응고, 용매 제거, 가소제 제거 및 습윤성 염의 알콜 용액으로 캐비테이션을 "충진"한 후 알콜을 증발시킨 전해층이 사용될 수도 있다. 이와 달리 염은, 예를 들어 용매 중간물로서 알콜과 함께 용매나 가소성 덩어리 내에서 용해된 후 페이스트상 물질에서 처리된다. 이 경우에, 바람직하게는 용매와 함께 알콜이 분리된다. 여기서, 주로 멤브레인 형태의 테이프를 기계적으로 안정시키기 위하여 고형 물질(C)이 제공된다. 이 고형 물질은 경우에 따라서 생략한다.In addition, embodiments of the present invention provide a mixture of polymers, solvents and plasticizers for polymer matrices (A) and solids (C) for pasty materials, " tape " -form conversion of the materials, form coagulation, solvent removal, An electrolytic layer may be used in which the plasticizer is removed and the alcohol is evaporated after "filling" the cavitation with the alcohol solution of the wettable salt. In contrast, the salts are dissolved in a solvent or plastic mass with, for example, an alcohol as solvent intermediate and then treated in a pasty material. In this case, the alcohol is preferably separated with the solvent. Here, the solid material (C) is provided mainly for mechanically stabilizing the tape in the form of a membrane. This solid material is omitted in some cases.

본 발명에 따른 페이스트상 물질은 태양 전지에도 사용하며, 이 페이스트상 물질로부터 박판이나 층이 제조될 수 있다. 상기 태양 전지에 근간하는 시스템은 바람직하게는 실리콘 기술이 아니라 소위 혼다 후지시마 효과(1972)를 이용한다. 티탄디옥시드나 볼프람트리옥시드와 같은 산화물은 태양 광선에서 물이나 개미산과 같은 다른 물질로 붕괴(전해)된다. 이것은 전자가 전도 밴드에서 활성되며 잔류하는 구멍이 높은 정도로 산화되기 때문이며, 이 때문에 산화물은 화학에서 알려진 최고의 산화 상태에 존재하게 된다. 상기 태양 전지는 3개의 층(테이프)을 포함하는데, 더 구체적으로 말하면 저온 연료 전지에서 이미 설명한 바와 같은 수소 저장층과, 물을 함유하는 전해질 층과, 필요한 경우에 연료 전지에 이미 설명한 바와 같이 작동시 붕괴되며, 추가의 TiO2나 WO3및 주로 금속 분말이나 탄소(충분한 전자 전도성을 보장하기 위함)를 함유하고, 소위 전해질 테이프와 유사하게 설치되는 테이프층을 포함한다. 연료 전지와 반대로, 태양 전지는 광으로 "충전"된다. 방전 동안에는, 태양 전지는 연료 전지와 같다.The pasty material according to the present invention is also used for solar cells, and thin plates or layers can be produced from the pasty material. The solar cell-based system preferably utilizes the so-called Honda Fujishima effect (1972) rather than silicon technology. Oxides such as titanium dioxide and wolframtrioxide decay (electrolyte) in the sun's rays into other materials such as water and formic acid. This is because the electrons are active in the conduction band and the remaining pores oxidize to a high degree, which causes the oxide to be in the best oxidation state known in chemistry. The solar cell comprises three layers (tape), more specifically a hydrogen storage layer as already described in the low temperature fuel cell, an electrolyte layer containing water and, if necessary, operation as already described in the fuel cell. Decay upon time, containing additional TiO 2 or WO 3 and a tape layer containing predominantly metal powder or carbon (to ensure sufficient electronic conductivity) and installed similarly to so-called electrolyte tapes. In contrast to fuel cells, solar cells are "charged" with light. During discharge, the solar cell is like a fuel cell.

또한, 본 발명에 따른 페이스트상 물질과 이로부터 제조된 박판 또는 층은 전기 화학적 센서에 적합하다. 물과 같은 흡수성 염 대신에 중합체 메트릭스가 사용된다. 염의 농도, 주변 습도 및 온도에 있어서, 수분량은 상기 물질로 제조된 박판 내에서 매우 미세하게 조절된다. 대응하는 적층 테이프로서 형성된 표준 전극에 비하여, 수분량을 조절하기 위하여 상이한 전압이 발생함으로 습도 측정이 가능하다.In addition, the paste-like material according to the invention and the thin plates or layers produced therefrom are suitable for electrochemical sensors. Polymer matrices are used instead of absorbent salts such as water. At salt concentrations, ambient humidity and temperature, the moisture content is very finely controlled in the thin plates made of the material. Compared to the standard electrode formed as a corresponding laminated tape, humidity measurement is possible because different voltages are generated to control the amount of moisture.

본 발명에 따른 전기 화학적 부품은, 예를 들어 합성 수지 하우징내에 밀봉될 수 있다. 따라서, 금속 하우징에 비하여 무게를 줄일 수 있는데, 에너지 밀도에 대한 추가의 장점도 갖는다.The electrochemical component according to the invention can be sealed in a synthetic resin housing, for example. Thus, the weight can be reduced compared to the metal housing, which also has an additional advantage for energy density.

또한, 전기 화학적 층 결합체(전기 화학적 부품)는 밀랍이나 파라핀으로 코팅된 합성 수지로 구성된 두 개 이상의 박판들 사이에서 삽입될 수 있다. 이 금속은 밀봉 역할을 하며, 추가로 내재된 특성에 기초하여 층 결합체 상에 역학적 압력이 가하여질 수 있기 때문에 바람직한 방식으로서 층 결합체 내에서 프레싱 작용에 의해서 접촉성이 개선될 수 있다.In addition, an electrochemical layer binder (electrochemical component) can be inserted between two or more thin plates made of synthetic resin coated with beeswax or paraffin. This metal serves as a seal and can be improved in contact with the pressing action in the layer binder in a preferred manner since mechanical pressure can be exerted on the layer binder based on the inherent properties.

기존의 방식이나 다른 방식에 의해서 전기 화학적 부품이 밀봉되며, 내부는 높은 전기 화학적 안정성이 가능한 소정의 물/산소-분압이 작용할 수 있다. 이것은, 예를 들어 전기 화학적 부품의 밀봉을 통하여 상기 환경에서 상응하게 선택된 변수에 영향을 미친다.The electrochemical component is sealed by conventional or other means, and the interior may have a predetermined water / oxygen-partial pressure that enables high electrochemical stability. This affects the correspondingly selected variable in the environment, for example through the sealing of electrochemical parts.

본 발명에 따른 전기 화학적 부품의 층 구조물은 임의의 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 가요성 층 결합체는 감겨질 수 있기 때문에, 특히 바람직한 형태로서 콤팩트한 어큐뮬레이터를 얻을 수 있다. 상기 어큐뮬레이터의 소형 구조에 있어서, 매우 큰 전지 활성 면이 제공된다. 도 2는 이와 같은 구조를 도시하며, 여기서 도면부호 1 내지 도 7은 도 1에서 설명한 부품과 동일하고 도면부호 8은 절연층을 나타낸다.The layer structure of the electrochemical component according to the invention can be arranged in any form. For example, since the flexible layer binder can be wound, a compact accumulator can be obtained as a particularly preferred form. In the compact structure of the accumulator, a very large battery active side is provided. FIG. 2 shows such a structure, wherein reference numerals 1 to 7 are the same as the components described in FIG. 1 and reference numeral 8 denotes an insulating layer.

또한, 에너지 저장을 위하여, 자립하지 않는 층 결합체가 벽과 같은 고체 저부상에 적층될 수 있다(자립 박판 결합체는 자연스럽게 설치되거나 부착될 수 있음). 여기서, 큰 평면이 이용될 수 있는데, 어큐뮬레이터를 위한 적당한 설치 공간을 도시하지는 않는다. 이와 같은 구조의 특별한 실시예로서 어큐뮬레이터를 태양 전지용 기판에 구성하기 위한 층 결합체를 나타낸다. 이러한 구조로 인하여, 자립 에너지 공급 유닛이 제공될 수 있다. 또한, 어큐뮬레이터를 위한 층 시퀀스는 에너지 저장을 위한 전기 화학적 구조로서 역할하기 위하여 고체나 가용성 기판 상에 설치될 수도 있다.Also, for energy storage, non-standing layer bonds may be stacked on a solid bottom, such as a wall (free-standing sheet bonds may be naturally installed or attached). Here, a large plane can be used, which does not show a suitable installation space for the accumulator. As a special example of such a structure, a layer assembly for forming an accumulator in a solar cell substrate is shown. Due to this structure, a freestanding energy supply unit can be provided. The layer sequence for the accumulator may also be installed on a solid or soluble substrate to serve as an electrochemical structure for energy storage.

이하에서, 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

[실시예 1]Example 1

1차 전지 제조Primary battery manufacturing

애노드로서 7g의 아연 분말, 전해질로서 5g의 SiO2, 캐소드로서 각각 1g의 PVDF-HFP와, 1.5g의 디부틸프탈레이트와, 10g의 아세톤이 혼합된 7g의 MnO2가 사용된다. 상기 전극과 전해질은 테이프로 형성되며, 아세톤은 기화되고 가소성 덩어리는 헥산으로 용해된다. 상기 테이프는 수용성 알콜 KOH 용액(용매: 50%의 물과 50%의 알콜)으로 충진되며 두 개의 특수강 전극 사이에서 압인된다.7 g of MnO 2 mixed with 7 g of zinc powder as an anode, 5 g of SiO 2 as an electrolyte, 1 g of PVDF-HFP as a cathode, 1.5 g of dibutylphthalate, and 10 g of acetone were used. The electrode and electrolyte are formed into a tape, acetone is vaporized and the plastic mass is dissolved in hexane. The tape is filled with a water soluble alcohol KOH solution (solvent: 50% water and 50% alcohol) and stamped between two special steel electrodes.

[실시예 2]Example 2

2차 전지 제조Secondary battery manufacturing

애노드로서 7g의 Cd(OH)2, 전해질로서 5g의 SiO2, 캐소드로서 각각 1g의 PVDF-HFP와, 1.5g의 디부틸프탈레이트와, 10g의 아세톤이 혼합된 7g의 Ni(OH)2가 사용된다. 상기 전극과 전해질은 테이프로 형성되며, 아세톤은 기화되고 가소성 덩어리는 헥산으로 용해된다. 상기 테이프는 수용성 알콜 KOH 용액(용매: 70%의 물과 30%의 알콜)으로 충진되며 두 개의 특수강 전극 사이에서 압인된다.7 g of Ni (OH) 2 mixed with 7 g of Cd (OH) 2 as an anode, 5 g of SiO 2 as an electrolyte, 1 g of PVDF-HFP as a cathode, 1.5 g of dibutylphthalate, and 10 g of acetone, respectively do. The electrode and electrolyte are formed into a tape, acetone is vaporized and the plastic mass is dissolved in hexane. The tape is filled with a water soluble alcohol KOH solution (solvent: 70% water and 30% alcohol) and stamped between two special steel electrodes.

Claims (30)

전기 화학적 성분들에서 사용될 수 있으며 이종 혼합물을 포함하는 페이스트상 물질에 있어서,For paste-like materials which can be used in electrochemical components and comprise heterogeneous mixtures, 상기 이종 혼합물은,The heterogeneous mixture is, (A) 적어도 하나의 유기 중합체, 이 중합체의 전구체 또는 중합체의 선구 중합체를 함유하거나 이들로 구성되는 메트릭스와;(A) a matrix containing or consisting of at least one organic polymer, a precursor of the polymer or a precursor polymer of the polymer; (B) 전기 화학적으로 활성될 수 있으며 상기 메트릭스를 전혀 용해하지 않거나 거의 용해하지 않는 무기질 유체 또는 거의 무기질인 유체와;(B) an inorganic fluid or an almost inorganic fluid that is electrochemically active and that dissolves or hardly dissolves the matrix; (C) 경우에 따라서, 전기 화학적으로 활성될 수 있는 유체를 고려하여 거의 불활성 상태를 이루는 분말 고체로 구성되는 페이스트상 물질.(C) Paste-like material consisting of a powdered solid, which is optionally in an inert state in consideration of a fluid which can be electrochemically activated. 제 1 항에 있어서, 상기 메트릭스(A)는 가소성 덩어리 및 용매나 샘물을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The paste-like material according to claim 1, wherein the matrix (A) further contains a plastic mass and a solvent or spring water. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 메트릭스(A)는 결합 가능한 유체 또는 다른 수지이거나 이 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The paste-like material according to claim 1 or 2, wherein the matrix (A) is or contains a bondable fluid or other resin. 제 3 항에 있어서, 상기 수지는 결합 가능한 보조 중합체와 응축 수지에서 선택되며, 특히 아미노가소제, 페놀가소제, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리카바메이트 및 메틸메타아크릴레이트-반응 수지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.4. The method of claim 3 wherein the resin is selected from bondable copolymers and condensation resins, in particular from aminoplasticizers, phenol plasticizers, epoxy resins, polyesters, polycarbamates and methylmethacrylate-reactive resins. Paste material. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 메트릭스(A)의 유기 중합체는 천연 중합체와 합성 중합체 혹은 이들의 혼합체로서, 특히 천연 및 합성 다당류, 단백질, 수지, 밀랍, 할로겐화 및 탈할로겐화 고무, 열가소제 및 써모엘라스토머 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The organic polymer according to claim 1 or 2, wherein the organic polymer of matrix (A) is a natural polymer and a synthetic polymer or a mixture thereof, in particular natural and synthetic polysaccharides, proteins, resins, beeswax, halogenated and dehalogenated rubbers, thermoplastics And a thermoelastomer. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메트릭스(A)는 하나 이상의 용매 혹은 샘물에서 적어도 부분적으로 용해 또는 분출되는 유기 중합체를 함유하거나 이들로 구성되며,The matrix (A) according to any one of claims 1 to 6, wherein the matrix (A) contains or consists of organic polymers that are at least partially dissolved or ejected in one or more solvents or spring waters. 상기 유기 중합체는 합성 중합체와 천연 중합체 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The organic polymer is a pasty material, characterized in that selected from synthetic polymers and natural polymers and mixtures thereof. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메트릭스 재료(A)에는 흡수성 염이 첨가되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The pasty material according to any one of claims 1 to 6, wherein an absorbent salt is added to the matrix material (A). 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 화학적 활성 유체(B)는 양극 재료로서 적합한 물질과, 음극 재료로서 적합한 물질과, 전해질로서 적합한 물질과, 이온 또는 전자 중간 전도체로서 두 개의 전기 화학적 성분에인접하게 배치될 수 있는 상기 물질이나 재료로서 적합한 물질 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.8. The electrochemically active fluid (B) according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrochemically active fluid (B) is composed of a material suitable as an anode material, a material suitable as an anode material, a material suitable as an electrolyte, and an ionic or electron intermediate conductor. Paste material, characterized in that the material selected from among the materials or materials that can be disposed adjacent to the two electrochemical components. 제 8 항에 있어서, 상기 유체(B)는 함수성 또는 탈수성 무기 유체나 함수성 또는 탈수성으로서 거의 무기지린 유체이며, 용해된 고형 전해질 및 혼합된 전도체 및 전해질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.9. The fluid (B) according to claim 8, wherein the fluid (B) is a functional or dehydrated inorganic fluid or an almost inorganic fluid as functional or dehydrated, and comprises a dissolved solid electrolyte and mixed conductor and electrolyte material. Paste material. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 무기 유체는 마그네슘클로라이드르 함유하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.10. The pasty material according to claim 8 or 9, wherein the inorganic fluid contains magnesium chloride. 제 8 항에 있어서, 상기 유체는 바나듐-옥시할로겐, 수용성이나 탈수성 황산, 가성 칼륨액, 또는 LiAlCl4/SO2이거나, 실질적으로 이들을 함유하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.9. The pasty material of claim 8, wherein the fluid is or substantially contains vanadium-oxyhalogen, water soluble or dehydrated sulfuric acid, caustic potassium liquor, or LiAlCl 4 / SO 2 . 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 유체는 친수성 유기 첨가물, 바람직하게는 알콜을 함유하는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.12. Paste material according to any of claims 8 to 11, characterized in that the inorganic fluid contains a hydrophilic organic additive, preferably an alcohol. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체(C)는 SiO2, Si3N4, Al2O3, AlN, MgO 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 페이스트상 물질.The paste-like material according to any one of claims 1 to 12, wherein the solid (C) is selected from SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, MgO, or mixtures thereof. . 이종 혼합물을 포함하는, 자립하거나 기판에 안착되는 층에 있어서,In a layer that is self-supporting or seated on a substrate comprising a heterogeneous mixture, 상기 이종 혼합물은,The heterogeneous mixture is, (A) 적어도 하나의 유기 중합체를 함유하거나 이 유기 중합체로 구성되는 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 메트릭스와;(A) a matrix according to any one of claims 1 to 7 containing or consisting of at least one organic polymer; (B) 전기 화학적으로 활성될 수 있으며 상기 메트릭스를 전혀 용해하지 않거나 거의 용해하지 않는 무기질 유체 또는 실질적인 무기질 유체와;(B) an inorganic fluid or a substantially inorganic fluid that is electrochemically active and that dissolves or hardly dissolves the matrix; (C) 경우에 따라서, 전기 화학적으로 활성될 수 있는 유체를 고려하여 거의 불활성 상태를 이루는 분말 고체로 구성되는, 자립하거나 기판에 안착되는 층.(C) In some cases, a layer that is self-supporting or seated on a substrate, consisting of a powdered solid that is in an almost inert state in view of a fluid that can be electrochemically activated. 제 14 항에 있어서, 상기 층은 가요성 층인 것을 특징으로 하는, 자립하거나 기판에 안착되는 층.15. The layer of claim 14, wherein the layer is a flexible layer. 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체에 있어서,For layer binders having electrochemical properties, (1.) 유기 중합체를 함유하며 양극에 적합한 재료를 포함하는 가요성 층과;(1.) a flexible layer containing an organic polymer and comprising a material suitable for the anode; (2.) 전해질 특성을 갖는 물질에서 전기 화학적으로 활성 가능한 유체(B)가 선택되는, 청구항 제 14 항 또는 제 15 항에 따른 층과;(2.) a layer according to claim 14 or 15, wherein a fluid (B) which is electrochemically active in a material having electrolyte properties is selected; (3.) 유기 중합체를 함유하며 음극에 적합한 재료를 포함하는 가요성 층을 수용하는, 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체.(3.) A layer combination having electrochemical properties, containing a flexible layer containing an organic polymer and comprising a material suitable for the cathode. 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체에 있어서,For layer binders having electrochemical properties, (1) 캐소드나 애노드에 적합한 유체 물질인 무기 유체를 갖는, 청구항 제 14 항 또는 제 15 항에 따른 층과;(1) a layer according to claim 14 or 15 having an inorganic fluid which is a fluid material suitable for the cathode or anode; (2) 유기 중합체 메트릭스 내에 침지된 고형 전해질을 포함하는 가요성 층과;(2) a flexible layer comprising a solid electrolyte immersed in an organic polymer matrix; (3) 유기 중합체 메트릭스 내에서 상기 층(1)의 전극 재료의 대향 전극을 나타낼 수 있는 유체 또는 고체 전극 재료를 포함하는 가요성 층으로 구성된, 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체.(3) A layer combination having electrochemical properties, consisting of a flexible layer comprising a fluid or solid electrode material that can represent the opposite electrode of the electrode material of the layer (1) in an organic polymer matrix. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 양극 재료를 갖는 층에는 하부 전도 전극으로서 역할하는 층이 설치되며, 상기 음극 재료를 갖는 층에는 상부 전도 전극으로서 역할하는 층이 설치되는 것을 특징으로 하는, 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체.18. The layer having the anode material is provided with a layer serving as a lower conducting electrode, and the layer having the cathode material is provided with a layer serving as an upper conducting electrode. Layer binders with electrochemical properties. 제 18 항에 있어서, 상기 하부 전도 전극으로서 역할하는 층과 양극 재료를 갖는 층 사이에서 및 상부 전도 전극으로서 역할하는 층과 음극 재료를 갖는 층 사이에서 추가로 얇은 합성수지 층이 제공되며,19. A thinner synthetic resin layer according to claim 18, wherein an additional thin resin layer is provided between the layer serving as the lower conducting electrode and the layer having the anode material and between the layer serving as the upper conducting electrode and the layer having the cathode material, 상기 합성 수지 층은 금속성 전도 부품이나 이 부품들로 구성된 적층물을 포함하며,The synthetic resin layer comprises a metallic conductive component or a laminate of the components, 상기 적층물은 각 전극 재료로부터 각 전도 전극으로 전달되는 전극인 것을 특징으로 하는, 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체.And the laminate is an electrode delivered from each electrode material to each conducting electrode. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 재료는 양성자 분할 용매, 바람직하게는 H2O에서 용해된 염, 바람직하게는 리튬염이며,20. The cathode material according to any of claims 17 to 19, wherein the cathode material is a salt dissolved in a proton splitting solvent, preferably H 2 O, preferably a lithium salt, 상기 애노드 재료는 어프로티시 재료인 것을 특징으로 하는, 전기 화학적 특성을 갖는 층 결합체.And the anode material is an approach material. 청구항 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 층 결합체를 1차 전지, 2차 전지 또는 분해 전지에서 사용하는 방법.A method of using the layer combination according to any one of claims 16 to 20 in a primary cell, a secondary cell or a decomposition cell. 제 21 항에 있어서, 상기 층은 약 10㎛ 내지 약 2 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 사용 방법.The method of claim 21, wherein the layer has a thickness of about 10 μm to about 2 mm. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 저온 연료 전지, 태양 전지 또는 전기 화학적 센서, 특히 습도 측정용 전기 화학적 센서에서 사용하는 방법.Process according to claim 14 or 15, for use in low temperature fuel cells, solar cells or electrochemical sensors, in particular electrochemical sensors for humidity measurement. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 페이스트상 물질을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서,A manufacturing method for producing a paste-like material according to any one of claims 1 to 13, 결합 가능한 선중합체염에는 전기 화학적 활성 유체(B)와, 경우에 따라서 고체(C)가 첨가되어, 이들이 긴밀하게 혼합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.A process for producing a bondable prepolymer salt, characterized in that an electrochemically active fluid (B) and optionally a solid (C) are added so that they are intimately mixed. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 페이스트상 물질을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서,A manufacturing method for producing a paste-like material according to any one of claims 1 to 13, 상기 유기 중합체, 이 중합체의 전단계 또는 상기 중합체의 선중합체층에는 가소성 덩어리와, 경우에 따라서 고체(C)가 첨가되어 긴밀하게 혼합되며,In the organic polymer, the previous stage of the polymer or the prepolymer layer of the polymer, a plastic mass and, optionally, a solid (C) are added and mixed intimately, 이후에, 특히 상기 가소성 덩어리를 용해할 수 있는 용매가 첨가되고,Thereafter, in particular, a solvent capable of dissolving the plastic mass is added, 상기 용매 내에서 용해된 가소성 덩어리는 다시 물질로 변환되고 경우에 따라서 상기 물질은 용매로부터 분리되며,The plastic mass dissolved in the solvent is converted back into a material and optionally the material is separated from the solvent, 마지막으로 전기 화학적 활성 유체(B)가 첨가되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.Finally, the electrochemically active fluid (B) is added. 제 14 항 또는 제 15 항에 따른 자립하거나 안착된 층 제조 방법에 있어서,In the method for producing a free standing or seated layer according to claim 14 or 15, 상기 페이스트상 물질로서 결합 가능한 중합체나 선중합체로 구성되는 메트릭스(A)가 사용되며,As the pasty material, a matrix (A) composed of a polymer or a prepolymer that can be bonded is used. 상기 페이스트상 물질로 이루어진 층은 중합체 성분과 상호 작용하며, 전자빔, 열, 또는 층의 침지를 통하여 화학적 상호 작용제 내에서 광화학적으로 작용하는 것을 특징으로 하는 자립하거나 안착된 층 제조 방법.And wherein said layer of paste-like material interacts with a polymer component and photochemically acts in a chemical interaction agent through immersion of an electron beam, heat, or layer. 제 26 항에 있어서, 상기 메트릭스(A)는 수지로 구성되며, 형성된 층은 자외선이나 전자빔에 의해서 경화되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The manufacturing method according to claim 26, wherein the matrix (A) is made of a resin, and the formed layer is cured by ultraviolet rays or electron beams. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 페이스트상 물질은 하나 이상의 유기 중합체, 이 중합체의 전단계, 또는 상기 중합체의 선중합체로 구성된 이종 혼합물(A)과, 가소성 덩어리와, 용매 또는 샘물 혹은 경우에 따라서 분말 고체(C)로 구성되거나 이들을 함유하며,The method of claim 14 or 15, wherein the pasty material comprises a heterogeneous mixture (A) consisting of one or more organic polymers, a preceding step of the polymer, or a prepolymer of the polymer, a plastic mass, a solvent or a spring or Thus consist of or contain powdered solids (C), 이후에, 상기 페이스트상 물질은 원하는 층의 형태로 전환되고, 이 형태에서 용매나 샘물의 증발, 및 경우에 따라서 다른 조치를 통하여 차후에 가소성 덩어리를 용해하기 위한 용매에 의해서 응고된 층으로부터 용해될 수 있도록 응고되며,The pasty material is then converted into the form of the desired layer, which in this form can be dissolved from the solidified layer by a solvent for dissolving the plastic mass later through evaporation of the solvent or spring, and optionally other measures. To solidify, 마지막으로 용해된 자리에 형성된 캐비테이션을 전기 화학적으로 활성 가능하며 메트릭스를 전혀 용해하지 않거나 거의 용해하지 않는 무기질 유체나 거의 무기질 유체(B)로 충진하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.Finally, the cavitation formed in the dissolved site is filled with an inorganic fluid or an almost inorganic fluid (B) which is electrochemically active and which dissolves or hardly dissolves the matrix. 제 28 항에 있어서, 상기 무기 유체나 거의 무기질인 유체는 적어도 부분적으로 무기 용매 내에서 용해되는 염이며,29. The method of claim 28, wherein the inorganic fluid or substantially inorganic fluid is a salt at least partially dissolved in an inorganic solvent, 상기 케비테이션의 충진과 관련하여 용매의 유기 성분이 분출되며 무기 성분, 주로 H2O를 통하여 대체되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The organic component of the solvent is ejected in connection with the filling of the cavitation and is replaced by an inorganic component, mainly H 2 O. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층에 제공된 각 페이스트상 물질은 페이스트 적층 공정에 의해서, 특히 바람직하게는 프린팅 공정에 의해서 기판에 나란하게 설치되며, 이후에 상기 층은 최종 응결 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.21. The method according to any one of claims 17 to 20, wherein each paste-like material provided in the layer is installed side by side on the substrate by a paste lamination process, particularly preferably by a printing process, after which the layer is finally The manufacturing method characterized by being installed in a condensed state.
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