KR20130116466A - Folding cell and super capacitor folding type having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴딩 셀 및 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터에 관한 것으로, 폴딩형으로 권취가 쉬우면서 안정적인 권취 형태를 유지시켜, 용량을 높이고 등가직렬저항(ESR; equivalent series resistance)을 낮추어 고신뢰성의 슈퍼 커패시터를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터는 코어판에 시트 셀이 권취되어 폴딩되는 폴딩 셀, 폴딩 셀에 제공되는 전해액, 폴딩 셀을 봉합하는 케이스, 및 시트 셀의 음극 및 양극에 각각 연결되어 케이스 밖으로 노출된 외부 단자를 포함한다. 이때 시트 셀은 제1 분리막, 양극, 제2 분리막 및 음극이 차례로 적층되어 형성되며, 코어판에 복수회 권취되어 설치된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a folding cell and a folding type super capacitor having the folding cell. The folding cell and the folding type supercap capacitor having the folding cell and the super- . The folding type supercapacitor according to the present invention includes a folding cell in which a sheet cell is wound and folded on a core plate, an electrolyte solution provided in the folding cell, a case in which the folding cell is sealed, and a cathode and an anode of the sheet cell, External terminals. At this time, the sheet cell is formed by sequentially stacking the first separator, the anode, the second separator, and the cathode, and is wound around the core plate a plurality of times.
Description
본 발명은 슈퍼 커패시터(super capacitor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어를 이용하여 폴딩형으로 권취한 폴딩 셀 및 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a super capacitor, and more particularly, to a folding cell and a folding type super capacitor having the folding cell.
각종 휴대용 전자기기를 비롯하여 전기자동차 등은 전원 공급 장치가 요구되는 시스템이나, 순간적으로 발생하는 과부하를 조절 또는 공급하는 시스템을 위한 전기에너지 저장장치도 요구되고 있으며, 이러한 전기에너지 저장장치로 Ni-MH 전지, Ni-Cd 전지, 납축전지 및 리튬이차전지와 같은 이차전지와, 높은 출력 밀도를 가지면서 충방전 수명이 무제한에 가까운 슈퍼 커패시터, 알루미늄 전해 커패시터 및 세라믹 커패시터 등이 있다.In addition to various portable electronic devices, there is a demand for electric power storage devices for electric vehicles and electric energy storage devices for systems for controlling or supplying instantaneous overload. Ni-MH A secondary battery such as a Ni-Cd battery, a lead-acid battery, and a lithium secondary battery, and a super capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, and a ceramic capacitor having a high output density and close to unlimited charge / discharge life.
특히 슈퍼 커패시터는 전기이중층 커패시터(EDLC; Electric Double Layer Capacitor), 유사 커패시터(pseudo capacitor), 리튬 이온 커패시터(LIC; lithium ion capacitor)와 같은 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor) 등이 있다.In particular, the super capacitor includes an electric double layer capacitor (EDLC), a pseudo capacitor, and a hybrid capacitor such as a lithium ion capacitor (LIC).
여기서 전기이중층 커패시터는 서로 다른 상의 계면에 형성된 전기이중층에서 발생하는 정전하현상을 이용한 커패시터로서, 에너지 저장 메커니즘이 산화 및 환원과정에 의존하는 배터리에 비하여 충방전 속도가 빠르고 충방전 효율이 높으며 사이클 특성이 월등하여 백업 전원에 광범위하게 사용되며, 향후 전기자동차의 보조전원으로서의 가능성도 무한하다.Here, the electric double layer capacitor is a capacitor using an electrostatic charge phenomenon occurring in an electric double layer formed at the interface of different phases, and has a faster charging / discharging speed, a higher charge / discharge efficiency than the battery in which the energy storage mechanism depends on the oxidation and reduction process, Is widely used for backup power supply, and the potential as an auxiliary power source for electric vehicles in the future is also unlimited.
유사 커패시터는 전극과 전기화학 산화물 반응물의 산화-환원 반응을 이용하여 화학 반응을 전기적 에너지로 전환하여 저장하는 커패시터이다. 유사 커패시터는 전기이중층 커패시터가 전기화학 이중층형 전극 표면에 형성된 이중층에만 전하를 저장하는 데 비하여 전극 재료의 표면 근처까지 전하를 저장 할 수 있어 저장 용량이 전기이중층 커패시터에 비하여 약 5배정도 크다. 금속산화물 전극재료로는 RuOx, IrOx, MnOx 등이 사용되고 있다.A pseudocapacitor is a capacitor that converts a chemical reaction into electrical energy using an electrode and an oxidation-reduction reaction of the electrochemical oxide reactant. The pseudocapacitor has a storage capacity about 5 times larger than that of the electric double layer capacitor because the electric double layer capacitor can store the electric charge near the surface of the electrode material as compared with the electric double layer capacitor formed on the surface of the electrochemical double layer type electrode. As the metal oxide electrode material, RuOx, IrOx, MnOx and the like are used.
그리고 리튬 이온 커패시터는 기존 전기이중층 커패시터의 고출력 및 장수명 특성과, 리튬 이온 전지의 고에너지밀도를 결합한 새로운 개념의 이차전지 시스템이다. 전기이중층 내 전하의 물리적 흡착반응을 이용하는 전기이중층 커패시터는 우수한 출력특성 및 수명특성에도 불구하고 낮은 에너지밀도 때문에 다양한 응용분야에 적용이 제한되고 있다. 이러한 전기이중층 커패시터의 문제점을 해결하는 수단으로서 음극 활물질로서 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 탄소계 소재를 이용하는 리튬 이온 커패시터가 제안되었으며, 리튬 이온 커패시터는 이온화 경향이 큰 리튬 이온을 음극에 미리 도핑하여 음극의 전위를 대폭적으로 낮출 수 있고, 셀 전압도 종래의 전기이중층 커패시터의 2.5 V 대비 크게 향상된 3.8 V 이상의 고전압 구현이 가능하며 높은 에너지 밀도를 발현할 수 있다.The lithium ion capacitor is a new concept of a secondary battery system that combines the high power and long life characteristics of a conventional electric double layer capacitor with the high energy density of a lithium ion battery. Electric double layer capacitors using the physical adsorption reaction of electric charges in the electric double layer have been limited in their application to various applications due to their low energy density despite excellent power characteristics and lifetime characteristics. As a means for solving the problem of such an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor using a carbon-based material capable of inserting and separating lithium ions as a negative electrode active material has been proposed. The lithium ion capacitor has a structure in which lithium ions, And the cell voltage can realize a high voltage of 3.8 V or more, which is much higher than that of the conventional electric double layer capacitor by 2.5 V, and can exhibit a high energy density.
이러한 슈퍼 커패시터의 기본적인 구조는 다공성 전극과 같이 표면적이 상대적으로 큰 전극, 전해질, 집전체(current collector), 분리막(separator)로 이루어져 있으며, 단위 셀 전극의 양단에 수 볼트의 전압을 가해 전해질 내의 이온들이 전기장을 따라 이동하여 전극 표면에 흡착되어 발생되는 전기 화학적 메카니즘을 작동원리로 한다. 이러한 셀은 금속 재질의 상부 및 하부 케이스에 봉합되고, 상부 및 하부 케이스의 외측 면에는 상부 및 하부 단자가 부착된다.The basic structure of such a supercapacitor is composed of an electrode, an electrolyte, a current collector, and a separator having a relatively large surface area such as a porous electrode. A voltage of several volts is applied to both ends of the unit cell electrode, And the electrochemical mechanism generated by adsorption on the surface of the electrode moves along the electric field. These cells are sealed to the upper and lower cases made of metal, and the upper and lower terminals are attached to the outer surfaces of the upper and lower cases.
이러한 슈퍼 커패시터는 단위 셀을 판형으로 적층한 파우치형과, 시트 형태의 셀을 권취한 권취형으로 제작되어 판매되고 있다. 권취형 슈퍼 커패시터의 경우, 롤 형태로 감아서 셀을 구성할 수도 있고, 폴딩 형태로 감아서 셀(이하 '폴딩 셀'이라 함)을 구성할 수 있다. 이러한 폴딩 셀은 육면체 형태로 제작될 수 있다.Such a supercapacitor is manufactured and sold as a pouch type in which unit cells are laminated in a plate form and a winding type in which a sheet type cell is wound. In the case of the winding type super capacitor, a cell can be formed by winding in the form of a roll, and a cell (hereinafter, referred to as a folding cell) can be formed by winding in a folding form. Such a folding cell can be formed in a hexahedral shape.
그런데 폴딩 셀의 경우, 코어를 사용하지 않고 시트 형태의 셀을 권취하기 때문에, 양극과 음극의 권취 텐션이 상이하다. 이로 인해 제작된 폴딩 셀은 권취 형태가 느슨해지고, 이로 인해 용량 감소, 등가직렬저항(ESR; equivalent series resistance) 증가, 열화 현상 등이 발생하는 문제점을 안고 있다.However, in the folding cell, since the sheet-like cells are wound without using the core, the winding tension of the positive electrode and the negative electrode is different. As a result, the folded cell fabricated has a drawback that the winding shape is loosened, thereby causing a reduction in capacity, an increase in equivalent series resistance (ESR), and deterioration.
또한 폴딩 셀은 코어를 사용하지 않고 권취하기 때문에, 권취 작업 또한 쉽지 않은 문제점을 안고 있다.Further, since the folding cell is wound without using the core, there is a problem that the winding operation is also not easy.
따라서 본 발명의 목적은 권취가 쉬운 폴딩 셀 및 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a folding cell that is easy to take up and a folding type super capacitor having the same.
본 발명의 다른 목적은 폴딩형으로 안정적인 권취 형태를 유지하는 폴딩 셀 및 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a folding cell that maintains a folding type and a stable winding form, and a folding type super capacitor having the same.
본 발명의 또 다른 목적은 권취 후 권취 형태가 느슨해지는 것을 억제할 수 있는 폴딩 셀 및 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a folding cell and a folding type super capacitor having the folding cell, which can suppress loosening of the winding form after winding.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코어판에 시트 형태의 셀이 권취된 폴딩 셀과, 그를 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a folding cell in which a sheet-shaped cell is wound on a core plate, and a folding type super capacitor having the folding cell.
본 발명은 코어판과, 코어판에 권취되어 폴딩되는 시트 셀을 포함하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀을 제공한다. 이때 상기 시트 셀은 제1 분리막, 양극, 제2 분리막, 음극이 차례로 적층되어 형성되며, 상기 코어판에 복수회 권취된다.The present invention provides a folding cell for a folding supercapacitor including a core plate and a sheet cell which is wound on the core plate and folded. At this time, the sheet cell is formed by sequentially stacking a first separator, an anode, a second separator, and a cathode, and is wound on the core plate a plurality of times.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀은, 상기 시트 셀의 일단부를 상기 코어판에 부착하여 고정하는 제1 접착 부재와, 상기 코어판에 권취된 시트 셀의 타단부와, 상기 권취된 시트 셀의 타단부 아래의 시트 셀 부분에 부착되어 상기 시트 셀의 권취된 상태를 고정하는 제2 접착 부재를 더 포함할 수 있다.A folding cell for a folding type supercapacitor according to the present invention comprises a first bonding member for fixing one end of the sheet cell to the core plate and fixing the other end to the other end of the sheet cell wound on the core plate, And a second adhesive member attached to the sheet cell portion under the other end of the cell to fix the wound state of the sheet cell.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 제1 및 제2 접착 부재는 접착 테이프일 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, the first and second adhesive members may be adhesive tapes.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀은, 제1 일단부가 상기 양극에 접합되어 상기 제1 일단부와 연결된 제1 타단부가 상기 시트 셀 밖으로 돌출된 복수의 양극 리드선과, 제2 일단부가 상기 음극에 접합되어 상기 제2 일단부와 연결된 제2 타단부가 상기 시트 셀 밖으로 돌출된 복수의 음극 리드선을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 시트 셀이 상기 코어판에 권취되면 상기 복수의 양극 리드선과 상기 복수의 음극 리드선은 각각 일렬로 배열되며, 상기 복수의 양극 리드선과 상기 복수의 음극 리드선은 서로 이격되어 있다.A folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention includes a plurality of positive electrode lead wires having a first end portion joined to the positive electrode and a first other end portion connected to the first end portion protruding out of the sheet cell, And a plurality of negative electrode leads connected to the negative electrode and protruding from the sheet cell at a second other end portion connected to the second end portion. At this time, when the sheet cell is wound on the core plate, the plurality of positive electrode leads and the plurality of negative electrode leads are arranged in a line, and the plurality of positive electrode leads and the plurality of negative electrode leads are spaced apart from each other.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판의 소재는 전해질과 전기화학적으로 반응하지 않는 소재가 사용될 수 있다. 이때 상기 코어판의 소재는 테프론, 스테인리스 스틸, 세라믹, 고분자 소재, 다공성 소재 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, a material that does not react with the electrolyte electrochemically may be used as the material of the core plate. At this time, the material of the core plate may include at least one of Teflon, stainless steel, ceramics, a polymer material, and a porous material.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판에는 적어도 하나의 구멍이 형성될 수 있다.In the folding cell for a folding type supercapacitor according to the present invention, at least one hole may be formed in the core plate.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판은 상기 시트 셀이 권취되는 권취 영역과, 상기 권취 영역의 양쪽으로 돌출되어 있으며, 상기 시트 셀을 상기 코어판에 권취하기 위해 상기 코어판을 회전시키는 회전 부재가 파지(把持)하는 파지 영역을 포함할 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, the core plate may protrude from both the winding region where the sheet cell is wound and the winding region, And may include a gripping region that is gripped by a rotating member that rotates the core plate.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판은 직육면체 형태를 가지며, 상기 시트 셀이 권취되는 방향으로 양쪽 가장자리 부분은 라운드지게 볼록하게 형성될 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, the core plate may have a rectangular parallelepiped shape, and both edge portions may be rounded and convex in a direction in which the sheet cell is wound.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판은 상기 시트 셀이 권취되는 면은 오목한 부분과 볼록한 부분을 갖도록 거칠게 형성될 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, the surface of the core plate on which the sheet cell is wound may be roughly formed to have a concave portion and a convex portion.
본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀에 있어서, 상기 코어판에 권취된 시트 셀은 상기 시트 셀의 음극이 상기 코어판의 표면에 접촉하고, 권취된 상기 시트 셀의 외측에 상기 시트 셀의 제1 분리막이 위치할 수 있다.In the folding cell for a folding supercapacitor according to the present invention, the sheet cell wound on the core plate is arranged so that the cathode of the sheet cell contacts the surface of the core plate, The first separation membrane can be located.
본 발명은 또한, 전술된 폴딩 셀, 전해액, 케이스 및 외부 단자를 포함하는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 제공한다. 상기 폴딩 셀은 코어판과, 상기 코어판에 권취되어 폴딩되는 시트 셀을 포함하고, 상기 시트 셀은 제1 분리막, 양극, 제2 분리막, 음극이 차례로 적층되어 형성되며, 상기 코어판에 복수회 권취된다. 상기 전해액은 상기 폴딩 셀에 제공된다. 상기 케이스는 상기 폴딩 셀을 봉합한다. 그리고 상기 외부 단자는 상기 시트 셀의 음극 및 양극에 각각 연결되어 케이스 밖으로 노출된다.The present invention also provides a folding type super capacitor including the aforementioned folding cell, electrolyte, case, and external terminal. Wherein the folding cell comprises a core plate and a sheet cell which is wound and folded on the core plate, wherein the sheet cell is formed by stacking a first separator, a cathode, a second separator, and a cathode in this order, Is wound. The electrolytic solution is provided in the folding cell. The case seals the folding cell. The external terminals are connected to the cathodes and the anodes of the seat cells and are exposed to the outside of the case.
본 발명에 따른 폴딩 셀은 코어판에 시트 셀이 권취된 구조를 갖기 때문에, 권취 공정을 용이하게 수행할 수 있고, 폴딩형으로 안정적인 권취 형태를 유지할 수 있다. 본 발명에 따른 폴딩 셀은 코어판에 시트 셀을 견고하게 권취할 수 있기 때문에, 권취 후 시트 셀의 권취 형태가 느슨해지는 것을 억제할 수 있다.Since the folding cell according to the present invention has a structure in which the sheet cell is wound on the core plate, the winding process can be easily performed, and a folding type and stable winding form can be maintained. Since the folding cell according to the present invention can firmly wind the sheet cell on the core plate, loosening of the winding form of the sheet cell after winding can be suppressed.
이로 인해 본 발명에 따른 폴딩 셀을 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터는 극간의 거리를 근접하게 유지할 수 있기 때문에, 용량을 높일 수 있고, ESR을 낮추어 고신뢰성의 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Therefore, the folding type supercapacitor having the folding cell according to the present invention can maintain the distance between the gaps close to each other, thereby increasing the capacity and lowering the ESR, thereby providing a highly reliable supercapacitor.
그리고 본 발명에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터는 폴딩 셀 제작이 기존에 비해서 쉽고 제작에 따른 시간을 단축할 수 있기 때문에, 폴딩형 슈퍼 커패시터의 생산수율을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.The folding type supercapacitor according to the present invention is advantageous in that the manufacturing yield of folding type supercapacitors can be improved because folding cells can be easily manufactured and the manufacturing time can be shortened.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터의 폴딩 셀을 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 폴딩 셀의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴딩 셀을 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 코어판을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a folding cell of a folding type super capacitor according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are views showing respective steps according to the manufacturing method of the folding cell of FIG.
4 is a view illustrating a folding type super capacitor having folding cells according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a core plate for a folding type supercapacitor according to another embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 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 embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터의 폴딩 셀을 보여주는 사시도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 폴딩 셀의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.1 is a perspective view showing a folding cell of a folding type super capacitor according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are views showing respective steps according to the manufacturing method of the folding cell of FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터의 폴딩 셀(40)은 코어판(10)과, 코어판(10)에 감겨 권취된 시트 셀(20)을 포함한다. 시트 셀(20)은 제1 분리막(21), 양극(23), 제2 분리막(25) 및 음극(27)이 차례로 적층되어 형성되며, 코어판(10)에 복수회 권취되어 고정된다.1 to 3, a
이와 같이 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)은 코어판(10)에 시트 셀(20)이 권취된 구조를 갖기 때문에, 권취 공정을 용이하게 수행할 수 있고, 폴딩형으로 안정적인 권취 형태를 유지할 수 있다. 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)은 코어판(10)에 시트 셀(20)을 견고하게 권취할 수 있기 때문에, 권취 후 시트 셀(20)의 권취 형태가 느슨해지는 것을 억제할 수 있다.Since the
이와 같은 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The
코어판(10)은 시트 셀(20)에 제공될 전해질과 전기화학적으로 반응하지 않는 소재를 이용하여 판 형태로 제조될 수 있다. 코어판(10)의 소재로는 테프론, 스테인리스 스틸, 세라믹, 고분자 소재, 다공성 소재 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다공성 소재는 다공성의 세라믹 소재, 다공성의 고분자 소재 등이 될 수 있다.The
코어판(10)은 시트 셀(20)이 권취되는 권취 영역(12)과, 권취 영역(12)의 양쪽으로 돌출되어 있으며 시트 셀(20)을 코어판(10)에 권취하기 위해 코어판(10)을 회전시키는 회전 부재가 파지(把持)하는 파지 영역을 포함한다. 예컨대 코어판(10)은 직육면체 형태의 얇은 사각판 형태로 가지며, 코어판(10)에 시트 셀(20)이 안정적으로 감겨 권취될 수 있도록 시트 셀(20)이 권취되는 방향으로 양쪽 가장자리 부분은 라운드지게 볼록하게 형성될 수 있다.The
도시하지 않았지만, 코어판(10)에 권취된 시트 셀(20)을 안정적으로 고정할 수 있도록, 코어판의 표면을 거칠게 형성할 수 있다. 즉 코어판(10)의 시트 셀(20)이 권취되는 표면은 오목한 부분과 볼록한 부분을 갖도록 거칠게 형성될 수 있다. 또한 코어판(10) 표면의 볼록한 부분은 시트 셀(20)이 권취되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이렇게 형성하는 이유는, 코어판(10)에 시트 셀(20)을 권취할 때 일정한 텐션을 준 상태에서 시트 셀(20)을 코어판(10)에 권취하게 되는데, 이때 코어판(10) 표면의 복록한 부분이 시트 셀(20)이 권취되는 방향으로 경사지게 형성되어 있기 때문에, 시트 셀(20)에 텐션을 주면서 코어판(10)에 안정적으로 권취를 수행할 수 있다. 또한 시트 셀(20)이 코어판(10)에 권취된 이후에 시트 셀(20)은 원래의 형태로 복원하려는 복원력이 작용하게 되는데, 복원력은 텐션 방향에 반대 방향으로 작용하게 되고, 코어판(10) 표면의 볼록한 부분은 복원력이 작용하는 방향에 반대 방향으로 형성되어 있기 때문에, 코어판(10) 표면의 볼록한 부분과 시트 셀(20)이 맞물려 코어판(10)에 시트 셀(20)을 안정적으로 고정할 수 있다.Although not shown, the surface of the core plate can be roughened so that the
시트 셀(20)은 시트 형태의 제1 분리막(21), 양극(23), 제2 분리막(25), 음극(27)이 차례로 적층된 구조를 갖는다. 제1 분리막(21)은 단락을 방지한다. 양극(23)은 제1 분리막(21) 위의 안쪽에 형성되며, 충방전에 따라 양이온의 삽입과 탈리가 가능한 물질을 포함한다. 제2 분리막(25)은 양극(23)과 음극(27) 사이에 개재되어 양극(23)과 음극(27) 간의 단락을 방지한다. 그리고 음극(27)은 제2 분리막(25) 위의 안쪽에 형성된다. 이때 코어판(10)에 권취된 시트 셀(20)은 시트 셀(20)의 음극(27)이 코어판(10)의 표면을 향하고, 권취된 시트 셀(20)의 외측에 시트 셀(20)의 제1 분리막(21)이 위치한다.The
이때 제1 및 제2 분리막(21,25)은 폴리에틸렌 부직포, 폴리프로필렌 부직포, 폴리에스테르 부직포, 폴리아크릴로니트릴 다공성 격리막, 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 헥사플루오로프로판 공중합체 다공성 격리막, 셀룰로스 다공성 격리막, 크라프트지 또는 레이온 섬유 등 전지 및 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 분리막이라면 특별히 제한되지 않는다.At this time, the first and
양극(23)으로는 리튬 포일(Li foil)이 사용될 수 있으며, 그 외 슈퍼 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 양극이라면 특별히 제한되지 않는다.As the
그리고 음극(27)으로는 활성탄을 포함하는 전극이 사용될 수 있으며, 그 외 슈퍼 커패시터 분야에서 일반적으로 사용되는 음극이라면 특별히 제한되지 않는다.As the
또한 시트 셀(20)에는 복수의 양극 리드선(24)과 복수의 음극 리드선(26)을 포함한다. 복수의 양극 리드선(24)은 각각 제1 일단부가 양극(23)에 접합되어 제1 일단부와 연결된 제1 타단부가 시트 셀(20) 밖으로 돌출되어 있다. 복수의 음극 리드선(26)은 제2 일단부가 음극(27)에 접합되어 제2 일단부와 연결된 제2 타단부가 시트 셀(20) 밖으로 돌출되어 있다. 이때 복수의 양극 리드선(24) 및 복수의 음극 리드선(26)은 시트 셀(20)의 일측의 장변을 따라서 일렬로 형성되며, 서로 동일한 수를 갖도록 형성될 수 있다. 시트 셀(20)이 코어판(10)에 권취되면, 복수의 양극 리드선(24)과 복수의 음극 리드선(26)은 각각 일렬로 배열되며, 복수의 양극 리드선(24)과 복수의 음극 리드선(26)은 서로 이격된다. 본 실시예에서는 복수의 양극 리드선(24)과 복수의 음극 리드선(26)이 동일한 방향으로 돌출된 예를 개시하였다. 권취된 시트 셀(20)의 복수의 양극 리드선(24) 및 복수의 음극 리드선(26)이 각각 일렬로 배열될 수 있도록, 복수의 양극 리드선(24) 및 복수의 음극 리드선(26)은 다음과 같이 배열될 수 있다. 예컨대 시트 셀(20)의 일단부에 음극 리드선(26)이 배치된 경우, 제1 음극 리드선, 제1 양극 리드선, 제2 양극 리드선, 제2 음극 리드선, 제3 음극 리드선…제n-1 양극 리드선, 제n 양극 리드선, 제n 음극 리드선 순으로 배치될 수 있다.The
그리고 코어판(10)에 시트 셀(20)을 안정적으로 권취하고, 권취한 이후에 권취된 상태를 유지할 수 있도록, 시트 셀(20)의 적어도 양단부는 제1 및 제2 접착 부재(31,33)에 의해 고정될 수 있다. 제1 접착 부재(31)는 시트 셀(20)의 일단부를 코어판(10)에 부착하여 고정한다. 그리고 제2 접착 부재(33)는 코어판(10)에 권취된 시트 셀(20)의 타단부와, 권취된 시트 셀(20)의 타단부 아래의 시트 셀(20) 부분에 부착되어 시트 셀(20)의 권취된 상태를 고정한다. 이때 제1 및 제2 접착 부재(31,33)로는 접착 테이프가 사용될 수 있다.At least both end portions of the
이와 같이 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)은 코어판(10)을 이용하여 시트 셀(20)을 폴딩 형태로 안정적으로 권취하면서, 권취된 상태를 안정되게 유지할 수 있기 때문에, 극간의 거리를 근접하게 유지할 수 있어 용량을 높일 수 있고, ESR을 낮추어 고신뢰성의 슈퍼 커패시터를 제공할 수 있다.Since the
이와 같은 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)의 제조 방법, 즉 권취 방법을 설명하면 다음과 같다.The method of manufacturing the
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 코어판(10)과 시트 셀(20)을 준비한다. 이때 시트 셀(20)은 양단부의 제1 분리막(21) 위에 제1 및 제2 접착 부재(31,33)가 부착된 형태로 제공될 수 있다. 또는 시트 셀(20)과 별도로 제1 및 제2 접착 부재(31.33)가 제공될 수 있다.First, as shown in Fig. 2, a
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, 코어판(10)의 일면에 제1 접착 부재(31)를 매개로 시트 셀(20)의 일단부를 부착한다. 이때 시트 셀(20)은 코어판(10)의 권취 영역(12)에 부착되며, 음극(27)이 코어판(10)의 일면을 향하게 부착된다.Next, as shown in Fig. 3, one end of the
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, 코어판(10)을 반시계 방향으로 회전시켜 코어판(10)에 시트 셀(20)을 권취한다. 이때 시트 셀(20)에 일정한 텐션을 작용한 상태에서 코어판(10)에 시트 셀(20)을 권취한다. 권취 시 회전 부재는 코어판(10) 양쪽의 파지 영역(14)을 파지한 상태에서 코어판(10)을 반시계 방향으로 회전시킨다.Next, as shown in Fig. 3, the
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 코어판(10)에 시트 셀(20)을 감은 이후에 시트 셀(20)의 타단부를 제2 접착 부재(33)를 매개로 시트 셀(20)의 타단부에 근접한 시트 셀(20)의 제1 분리막(21) 위에 부착하여 고정함으로써, 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)을 제조할 수 있다.1, after the
이와 같이 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)의 제조 방법에 따르면, 코어판(10)을 이용함으로써, 폴딩 셀(40) 제작이 기존에 비해서 쉽고 제작에 따른 시간을 단축할 수 있기 때문에, 폴딩형 슈퍼 커패시터의 생산수율을 향상시킬 수 있다.According to the manufacturing method of the
한편 본 실시예에서는 코어판(10)에 시트 셀(20)을 감은 이후에 시트 셀(20)의 타단부를 제2 접착 부재(33)를 매개로 시트 셀(20)의 타단부에 근접한 시트 셀(20)의 제1 분리막(21) 위에 부착하여 고정하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 코어판(10)에 시트 셀(20)을 감은 이후에 시트 셀(20)의 외측면 전체를 접착 테이프로 감아서 시트 셀(20)의 권취된 상태를 유지시킬 수 있다.In the present embodiment, the other end of the
이와 같은 본 실시예에 따른 폴딩 셀(40)을 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터(100)의 일 예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴딩 셀(40)을 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터(100)를 보여주는 도면이다.An example of the
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터(100)는 전술된 폴딩 셀(40)과, 폴딩 셀(40)에 제공되는 전해액, 폴딩 셀(40)을 봉합하여 밀봉하는 케이스(50) 및 시트 셀(40)의 음극 및 양극이 각각 연결되어 케이스(50) 밖으로 노출된 외부 단자(61,63)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
전해액은 폴딩 셀(40)에 함침되게 제공되며, 리튬염이 용해되어 있는 전해액이 사용될 수 있다. 여기서 리튬염은 슈퍼 커패시터에서 통상적으로 사용되는 리튬염으로서 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면 LiPF6, LiBF4, LiClO4, Li(CF3SO2)2, LiCF3SO3, LiSbF6 또는 LiAsF6 등을 사용할 수 있다. 전해액을 구성하는 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 환상 카보네이트계 용매, 쇄상 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 니트릴계 용매, 아미드계 용매 등을 사용할 수 있다. 환상 카보네이트계 용매로는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등을 사용할 수 있다. 쇄상 카보네이트계 용매로는 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등을 사용할 수 있다. 에스테르계 용매로는 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, γ-부티롤락톤 등을 사용할 수 있다. 에테르계 용매로는 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,2-디옥산, 2-메틸테트라히드로푸란 등을 사용할 수 있으며, 니트릴계 용매로는 아세토니트릴 등을 사용할 수 있다. 아미드계 용매로는 디메틸포름아미드 등을 사용할 수 있다.The electrolytic solution is provided so as to be impregnated in the
케이스(50)로는 폴딩 셀(40)을 보호하고 전해액의 누액을 방지할 수 있는 소재로서, 알루미늄(Al) 등의 금속 소재, 플라스틱 소재, 금속 소재와 플라스틱 소재가 복합된 복합 소재 등이 사용될 수 있다. 이러한 케이스는 파우치 또는 폴딩 셀이 수용될 수 있는 내부 공간을 갖는 사각기둥 형태의 금속 케이스가 사용될 수 있다.As the
파우치의 소재로는 소형화 및 경량화의 관점에서 복합 소재가 사용될 수 있으며, 예컨대 알루미늄과 나일론, 폴리프로필렌 등의 고분자 필름이 라미네이트된 적층형 복합 필름이 사용될 수 있다.As a material for the pouch, a composite material may be used from the viewpoints of downsizing and weight saving, and a laminate type composite film in which a polymer film such as aluminum and nylon, polypropylene or the like is laminated can be used.
금속 케이스의 경우, 알루미늄 소재의 케이스가 사용될 수 있다. 금속 케이스는 한쪽에 폴딩 셀이 삽입될 수 있는 입구가 형성되어 있고, 입구는 실링 고무로 덮은 후 금속 케이스 상부를 변형하여 폴딩 셀이 수용된 내부 공간을 밀봉처리한다.In the case of a metal case, an aluminum case can be used. The metal case is formed with an inlet through which the folding cell can be inserted. The opening is covered with a sealing rubber, and then the upper part of the metal case is deformed to seal the inner space accommodating the folding cell.
그리고 외부 단자(61,63)는 복수의 양극 리드선(24)이 접합되는 양극 단자(61)와, 복수의 음극 리드선(26)이 접합되는 음극 단자(63)를 포함한다. 이때 복수의 양극 리드선(24)과 복수의 음극 리드선(26)은 각각 양극 단자(61) 및 음극 단자(63)에 각각 리벳팅, 용접, 또는 기계적인 접촉 등을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.The
한편 본 실시예에서는 폴딩 셀(40)의 코어판(10)이 사각판 형태로 형성되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 코어판(110)에 적어도 하나의 구멍(16)을 형성할 수 있다. In this embodiment, the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴딩형 슈퍼 커패시터용 코어판(110)을 보여주는 사시도이다.5 is a perspective view showing a
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어판(110)은 중심 부분에 구멍(16)이 형성되어 있다. 구멍(16)은 슈퍼 커패시터의 동작 중 폴딩 셀에서 발생되는 열을 방출하는 방열 기능을 갖는다. 이때 구멍(16)은 권취 영역(12)에 형성된 예를 개시하였다.Referring to FIG. 5, a
한편 본 발명의 다른 실시예에서는 코어판(110)의 중심 부부에 하나의 구멍(16)이 형성된 예를 개시하였지만, 코어판에 복수의 구멍이 형성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, an example in which one
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.In addition, the embodiments disclosed in the specification and the drawings are only presented as specific examples for clarity 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 : 코어판
12 : 권취 영역
14 : 파지 영역
16 : 구멍
20 : 시트 셀
21 : 제1 분리막
23 : 양극
24 : 양극 리드선
25 : 제2 분리막
26 : 음극 리드선
27 : 음극
31 : 제1 접착 부재
33 : 제2 접착 부재
40 : 폴딩 셀
50 : 케이스
61 : 양극 단자
63 : 음극 단자
100 : 폴딩형 슈퍼 커패시터10: core plate
12: Winding area
14:
16: hole
20: Seat cell
21: first separator
23: anode
24: Positive lead wire
25: Second separation membrane
26: Negative electrode lead wire
27: cathode
31: first adhesive member
33: second adhesive member
40: folding cell
50: Case
61: positive terminal
63: negative terminal
100: Folding type super capacitor
Claims (12)
제1 분리막, 양극, 제2 분리막, 음극이 차례로 적층되어 형성되며, 상기 코어판에 복수회 권취되는 시트 셀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.Core plate;
A sheet cell formed by sequentially stacking a first separator, an anode, a second separator, and a cathode and wound on the core plate a plurality of times;
Folding cell for folding type super capacitor, characterized in that it comprises a.
상기 시트 셀의 일단부를 상기 코어판에 부착하여 고정하는 제1 접착 부재;
상기 코어판에 권취된 시트 셀의 타단부와, 상기 권취된 시트 셀의 타단부 아래의 시트 셀 부분에 부착되어 상기 시트 셀의 권취된 상태를 고정하는 제2 접착 부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The method of claim 1,
A first adhesive member attaching and fixing one end of the sheet cell to the core plate;
A second adhesive member attached to the other end of the sheet cell wound on the core plate and a sheet cell portion below the other end of the wound sheet cell to fix the wound state of the sheet cell;
Folding cell for folding type super capacitor, characterized in that it further comprises.
상기 제1 및 제2 접착 부재는 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.3. The method of claim 2,
Wherein the first and second adhesive members are adhesive tapes.
제1 일단부가 상기 양극에 접합되어 상기 제1 일단부와 연결된 제1 타단부가 상기 시트 셀 밖으로 돌출된 복수의 양극 리드선;
제2 일단부가 상기 음극에 접합되어 상기 제2 일단부와 연결된 제2 타단부가 상기 시트 셀 밖으로 돌출된 복수의 음극 리드선;을 더 포함하며,
상기 시트 셀이 상기 코어판에 권취되면 상기 복수의 양극 리드선과 상기 복수의 음극 리드선은 각각 일렬로 배열되며, 상기 복수의 양극 리드선과 상기 복수의 음극 리드선은 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The method of claim 1,
A plurality of positive electrode lead wires having a first end portion joined to the positive electrode and a first other end portion connected to the first end portion protruding from the sheet cell;
And a plurality of negative electrode lead wires having a second end portion joined to the negative electrode and a second end portion connected to the second end portion protruding from the sheet cell,
Wherein when the sheet cell is wound on the core plate, the plurality of positive electrode leads and the plurality of negative electrode leads are arranged in a line, and the plurality of positive electrode leads and the plurality of negative electrode leads are spaced apart from each other. Folding cells for capacitors.
상기 코어판의 소재는 전해질과 전기화학적으로 반응하지 않는 소재인 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The method of claim 1,
Wherein the material of the core plate is a material that does not electrochemically react with the electrolyte. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 코어판의 소재는 테프론, 스테인리스 스틸, 세라믹, 고분자 소재, 다공성 소재 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The method of claim 1,
Wherein the core plate includes at least one of Teflon, Stainless Steel, Ceramic, Polymer, and Porous.
상기 코어판에는 적어도 하나의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩형 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The method of claim 1,
Wherein at least one hole is formed in the core plate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 시트 셀이 권취되는 권취 영역;
상기 권취 영역의 양쪽으로 돌출되어 있으며, 상기 시트 셀을 상기 코어판에 권취하기 위해 상기 코어판을 회전시키는 회전 부재가 파지(把持)하는 파지 영역;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The apparatus of claim 1,
A winding region in which the sheet cell is wound;
A gripping region protruded on both sides of the winding region and gripped by a rotating member for rotating the core plate to wind the sheet cell on the core plate;
And a second electrode connected to the second electrode.
직육면체 형태를 가지며, 상기 시트 셀이 권취되는 방향으로 양쪽 가장자리 부분은 라운드지게 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The apparatus of claim 1,
Wherein the sheet cell has a rectangular parallelepiped shape, and both edge portions of the folding cell are rounded and convex in a direction in which the sheet cell is wound.
상기 시트 셀이 권취되는 면은 오목한 부분과 볼록한 부분을 갖도록 거칠게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The apparatus of claim 1,
And a surface on which the sheet cell is wound is roughly formed to have a concave portion and a convex portion.
상기 시트 셀의 음극이 상기 코어판의 표면에 접촉하고, 권취된 상기 시트 셀의 외측에 상기 시트 셀의 제1 분리막이 위치하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 폴딩 셀.The stator of claim 1, wherein the sheet cell wound on the core plate
Wherein a cathode of the sheet cell is in contact with a surface of the core plate and a first separating film of the sheet cell is located outside the wound sheet cell.
제1 분리막, 양극, 제2 분리막 및 음극이 차례로 적층되어 형성되며, 상기 코어판에 복수회 권취되는 시트 셀을 갖는 폴딩 셀;
상기 폴딩 셀에 제공되는 전해액;
상기 폴딩 셀을 봉합하는 케이스;
상기 시트 셀의 음극 및 양극에 각각 연결되어 케이스 밖으로 노출된 외부 단자;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴딩 셀을 갖는 폴딩형 슈퍼 커패시터.A core plate,
A folding cell having a sheet cell which is formed by sequentially stacking a first separator, an anode, a second separator, and a cathode, and which is wound on the core plate a plurality of times;
An electrolytic solution provided in the folding cell;
A case for sealing the folding cell;
External terminals connected to the cathode and the anode of the sheet cell and exposed out of the case;
Folding type super capacitor having a folding cell comprising a.
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