KR100651948B1 - Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same - Google Patents
Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100651948B1 KR100651948B1 KR1020040078244A KR20040078244A KR100651948B1 KR 100651948 B1 KR100651948 B1 KR 100651948B1 KR 1020040078244 A KR1020040078244 A KR 1020040078244A KR 20040078244 A KR20040078244 A KR 20040078244A KR 100651948 B1 KR100651948 B1 KR 100651948B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- energy storage
- storage capacitor
- anode
- nano
- electrode material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title abstract description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 현재 발생되고 있는 에너지 저장형 캐패시터에서의 단점을 극복하고 그 기능을 향상시키기 위해 새롭게 디자인된 에너지 저장형 캐패시터의 양극용 전극재료의 구조 및 이를 이용한 에너지 저장형 캐패시터를 제공하기 위한 것으로서, 나노금속과, 상기 나노금속 표면에 적어도 하나 이상 형성되어 전기 이중층의 면적을 증가시키는 나노탄소를 포함하여 구성되는 양극용 전극재료 구조와 이를 이용하여 에너지 저장형 캐패시터가 구성되어, 넓은 비표면적과 동시에 전해질 음이온의 흡착율을 향상시켜 에너지 이용 효율을 증대시키고 그 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is to provide a structure of the electrode material for the anode of the energy storage capacitor newly designed to overcome the shortcomings in the current energy storage capacitor and improve its function, and to provide an energy storage capacitor using the same. An electrode material structure for the anode comprising a nanometal and at least one or more formed on the surface of the nanometal to increase the area of the electric double layer, and an energy storage capacitor using the same, and having a large specific surface area By improving the adsorption rate of the electrolyte anion, there is an effect of increasing the energy utilization efficiency and reducing the cost.
슈퍼 캐패시터, 이차전지, 전해 콘덴서Super Capacitor, Secondary Battery, Electrolytic Capacitor
Description
도 1 은 일반적인 에너지 저장형 캐패시터의 초고용량 발현원리를 나타낸 도면1 is a view showing the ultra-high capacity expression principle of a typical energy storage capacitor
도 2 는 본 발명에 따른 에너지 저장형 캐패시터에서 사용되는 양극용 전극재료의 구조를 나타낸 도면2 is a view showing the structure of the electrode material for the anode used in the energy storage capacitor according to the present invention
도 3a, 3b는 상기 도 2와 같이 구성되는 양극용 전극재료의 구조를 이용한 에너지 저장형 캐패시터를 나타낸 도면3A and 3B are views illustrating an energy storage capacitor using a structure of an electrode material for a positive electrode configured as shown in FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 다공성 활성나노탄소 전극 20 : 전해질 음이온10 porous porous nanocarbon electrode 20 electrolyte anion
30 : 전해질 양이온 40 : 나노탄소30: electrolyte cation 40: nanocarbon
50 : 나노금속 60 : 분리막50: nanometal 60: separator
70 : 양극 72 : 집전체70: anode 72: current collector
80 : 음극 90 : 전해질80
100 : 개스킷100: gasket
본 발명은 에너지 저장형 캐패시터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 출력 및 에너지 밀도를 구현하기 위한 양극용 전극재료의 구조 및 이를 이용한 에너지 저장한 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage capacitor, and more particularly, to a structure of an electrode material for an anode for realizing a high output and energy density, and an energy storage capacitor using the same.
오늘날 우리사회가 본격적으로 고도 정보화 사회가 되어감에 따라 상업적인 정보는 물론 개인정보의 부가가치가 점차 높아지고 있다. 이에 따라 신뢰성이 높은 정보통신 시스템이 요구되어 졌으며, 이와 함께 안정적인 전기에너지 확보가 절대적으로 필요하게 되었다.As our society becomes a highly information society in earnest, the added value of personal information as well as commercial information is gradually increasing. As a result, a reliable information and communication system has been required, and stable electric energy is absolutely required.
또한 최근 노트북 컴퓨터, 휴대전화 등 소형 혹은 휴대전자기기의 급속한 시장확대에 따라, 이들에 사용되는 전지에 대해서 고에너지밀도화, 장수명화, 초소형화, 경량화, 안전성 확보, 환경친화성 보장 등의 조건에 대한 요구가 높아지고 있다. In addition, with the rapid expansion of small and portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones, the conditions for high energy density, long life, ultra-miniaturization, light weight, safety, and environmental friendliness for the batteries used in these devices are guaranteed. The demand for is rising.
이와 같은 요구에 부응하기 위해, 최근 안정적인 전기에너지의 확보를 만족하는 에너지원 시스템인 에너지 저장형 캐패시터가 관심의 대상이 되고 있다.In order to meet such a demand, an energy storage type capacitor, which is an energy source system that satisfies securing stable electric energy, has recently been of interest.
상기 에너지 저장형 캐패시터란 기존 캐패시터의 기능을 하면서 에너지를 저장할 수 있는 메커니즘을 가지고 있는 캐패시터로서 배터리와 캐패시터의 가교역할을 할 수 있는 에너지 저장장치이다. The energy storage capacitor is a capacitor having a mechanism for storing energy while functioning as a conventional capacitor, and is an energy storage device capable of acting as a bridge between a battery and a capacitor.
에너지 밀도와 파워밀도 측면에서 전해 콘덴서와 이차 전지의 중간 특성을 갖는 에너지 저장형 캐패시터는 이차 전지에 비해 충전 시간이 짧고, 수명이 길며, 고 출력이 가능하며, 기존의 전해 콘덴서 보다 10배 이상의 에너지 밀도가 높은 시 스템이다.In terms of energy density and power density, the energy storage capacitor, which has intermediate characteristics between the electrolytic capacitor and the secondary battery, has a shorter charging time, a longer life, and a higher output than the secondary battery, and is 10 times more energy than the conventional electrolytic capacitor. It is a dense system.
즉, 전해 콘덴서의 파워 특성과 이차 전지의 높은 에너지 저장 특성의 장점만을 조합한 시스템을 의미한다. That is, it means a system combining only the advantages of the power characteristics of the electrolytic capacitor and the high energy storage characteristics of the secondary battery.
이처럼 에너지 저장형 캐패시터가 배터리와 기존 캐패시터의 중간역할을 할 수 있는 이유, 즉 높은 에너지 밀도와 출력밀도를 동시에 가질 수 있는 이유는 다음과 같이 이해될 수 있다.The reason why the energy storage capacitor can serve as a middle part between the battery and the existing capacitor, that is, the reason why it can have a high energy density and an output density at the same time can be understood as follows.
도 1에서 도시된 것과 같이, 다공성 활성나노탄소 고체전극(10)과 전해질용액 같이 두상의 개면에 있어서 정, 부의 전하는 굉장히 짧은 거리를 배열 분포한다. As shown in FIG. 1, positive and negative charges are arranged in a very short distance in an open surface of two phases such as the porous active nanocarbon
이때, 상기 다공성 활성나노탄소 고체전극(10)이 정전하(+)를 띄고 있는 경우에서는 전하를 보상하기 위해 용액중의 전해질 음이온(-)(20)이 배열하고, 상기 다공성 활성나노탄소 고체전극(10)이 부전하(-)를 띄고 있는 경우에서는 전하를 보상하기 위해 용액중의 전해질 양이온(+)(30)이 배열하는데, 이 전하의 배열에 의해 전기 이중층이 생기게 되며, 여기서, 상기 전기 이중층은 다공성 활성나노탄소 전극(10)과 전해질 이온(20)(30)사이에 전자의 이동을 동반하지 않은 비 유도전류(faradic) 반응에 의해 형성된다.In this case, when the porous active nanocarbon
이와 같이 상기 에너지 저장형 캐패시터는 전극/전해질 계면에서 이온들의 정전기적 배향(전기화학이중층 : electrochemical double-layer)을 이용하여 화학반응을 전기에너지로 전환하여 저장하는 전기에너지 저장장치의 일종이다. As described above, the energy storage capacitor is a kind of electrical energy storage device that converts and stores a chemical reaction into electrical energy by using an electrostatic orientation (electrochemical double-layer) of ions at an electrode / electrolyte interface.
따라서 상기 기존 캐패시터에서 캐패시턴스(capacitance)(C) 값은 접촉하는 면적에 비례하고 양전하와 음전하간의 거리 즉 유전층의 두께에 반비례하게 된다. 이에 비해 상기 에너지 저장형 캐패시터에서는 면적면에서 나노스케일의 다공성 탄소전극재료(2000m2/g)를 사용함으로서 그 면적이 획기적으로 증가하였다. Therefore, the capacitance (C) value of the conventional capacitor is proportional to the contact area and inversely proportional to the distance between the positive and negative charges, that is, the thickness of the dielectric layer. In contrast, in the energy storage capacitor, the area of the energy storage capacitor is increased by using nanoscale porous carbon electrode material (2000 m 2 / g).
또한 유전층의 두께면에서는 상기 기존 캐패시터가 μm 오더인데 반해 상기 에너지 저장형 캐패시터는 도 1에서 볼 수 있듯이 유전층의 두께가 10Å의 이온층 (ionic layer)으로 감소하여 결국 캐패시턴스(C)의 값이 초고용량으로 증가될 수 있다. In addition, in terms of the thickness of the dielectric layer, the conventional capacitor is the order of μm, whereas the energy storage capacitor has a thickness of 10 Å as the ionic layer is reduced as shown in FIG. Can be increased.
상기 에너지 저장형 캐패시터는 다른 말로 슈퍼 캐패시터(super capacitor)라는 개념으로 설명이 되고 있다. The energy storage capacitor is described in other words as a super capacitor.
이와 같은 상기 에너지 저장형 캐패시터는 그 작동원리에 따라 크게 두 종류로 구분이 되는데 그 중 하나는 전극/전해질 계면의 전기 이중층에 전하를 저장하는 것이고 (electrochemical double-layer capacitors), 다른 하나는 가상 캐패시터(pseudo capacitor)라 불리는 것으로 전이금속산화물(transition metal oxide)의 표면에서 전이금속이온의 산화수(valance) 변화가 수반되며 전하 또는 전자가 저장된다. Such energy storage capacitors can be classified into two types according to their operation principles, one of which stores electric charges in an electric double layer at an electrode / electrolyte interface (electrochemical double-layer capacitors), and the other is a virtual capacitor. Called a pseudo capacitor, it involves a change in the valence of transition metal ions on the surface of a transition metal oxide and stores charge or electrons.
그러나, 상기 전기 이중층을 이용하는 에너지 저장형 캐패시터는 전극에서 활성탄소를 이용하여 이론적으로 넓은 비표면적을 가짐에도 불구하고 실제 캐패시턴스(c)값으로 계산되어 사용될 수 있는 면적은 전체의 20-30%에 불과하다. However, although the energy storage type capacitor using the electric double layer has a theoretical large specific surface area using activated carbon in the electrode, the area that can be calculated and used as the actual capacitance (c) value is 20-30% of the total. It is only.
이는 활성탄소 내에 부착되기 위한 전해질 내의 이온의 크기 및 흡착정도와 관련이 있다.This is related to the size and degree of adsorption of ions in the electrolyte to adhere to the activated carbon.
즉, 다공성의 활성탄소는 마이크로(micro<20Å), 매소(meso : 20Å<pore size<100Å) 및 매크로포어(macropore>100Å)등 이 세 가지로 분류가 될 수 있다. 이중 매크로포어(macropore)의 경우 그 크기가 커서 전해질 내의 이온이 기공 안으로 들어가기에 적합한 크기가 될 수 없게 된다. 따라서, 활성탄소 내에 매크로포어가 많을 경우 활성탄소 이용의 장점인 획기적으로 증가된 비표면적이 감소되는 결과를 가져온다. In other words, the porous activated carbon may be classified into three types, such as micro (20 μs), medium (20 μs), and macropore (100 μs). In the case of double macropore, the size of the macropore is not large enough to allow ions in the electrolyte to enter the pores. Therefore, a large number of macropores in the activated carbon results in a significantly increased specific surface area, which is an advantage of using activated carbon.
따라서 정해진 전해질 이온의 크기에 맞는 기공구조 즉, 매소포어(mesopore)를 유지하는 것만이 에너지 저장형 캐패시터의 파워밀도를 올릴 수 있게 된다.Therefore, only maintaining the pore structure, that is, the mesopore (mesopore) suitable for the size of the electrolyte ions can increase the power density of the energy storage capacitor.
하지만 이를 위해서는 활성탄소의 제조시에 여러 번의 열처리 및 추가공정에 따른 많은 비용과 시간의 손실을 가져오게 된다.However, this requires a lot of cost and time lost in the heat treatment and additional processes during the production of activated carbon.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 현재 발생되고 있는 에너지 저장형 캐패시터에서의 단점을 극복하고 그 기능을 향상시키기 위해 새롭게 디자인된 에너지 저장형 캐패시터의 양극용 전극재료의 구조 및 이를 이용한 에너지 저장형 캐패시터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to overcome the shortcomings in the current energy storage capacitor and to improve the function of the anode electrode material of the newly designed energy storage capacitor. To provide a structure and an energy storage capacitor using the same.
본 발명의 다른 목적은 넓은 비표면적과 동시에 전해질 음이온의 흡착율을 향상시켜 에너지 이용 효율을 증대시키고 그 비용을 절감시킬 수 있는 양극용 전극재료의 구조 및 이를 이용한 에너지 저장형 캐패시터를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a structure of an electrode material for a positive electrode capable of increasing energy use efficiency and reducing the cost by improving the adsorption rate of electrolyte anions at the same time with a large specific surface area and an energy storage capacitor using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 나노금속과, 상기 나노금속 표면에 적어도 하나 이상 형성되어 전기 이중층의 면적을 증가시키는 나노탄소를 포함하여 구성되는 양극용 전극재료 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode material structure for a positive electrode comprising a nanometal, and at least one or more formed on the surface of the nanometal to increase the area of the electric double layer.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 나노금속 표면에 나노탄소가 적어도 하나 이상 형성되어 전기 이중층의 면적이 증가된 정전극(+)을 갖는 양극과, 상기 양극과 소정 간격을 갖고 대칭되게 형성되어 부전극(-)을 갖는 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 형성되어 두 극이 서로 붙는 것을 방지하는 분리막과, 상기 음극과 양극 사이에 형성되어 전류를 흐르게 하는 전해질과, 상기 전해질의 외부 유출을 막는 개스킷을 포함하여 구성되는 에너지 저장형 캐패시터를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is a positive electrode having a positive electrode (+) in which at least one or more nano-carbon is formed on the surface of the nano-metal to increase the area of the electric double layer, and symmetrically with a predetermined interval A cathode formed between the anode and the cathode to prevent the two poles from adhering to each other, an electrolyte formed between the cathode and the anode to allow current to flow, and an outside of the electrolyte An energy storage capacitor is provided that includes a gasket to prevent leakage.
이때, 상기 나노금속은 Ag, Au, Pt, Ir, Rh 그리고 Pd 중 적어도 어느 하나로 20나노 ~ 200나노의 크기로 구성되며, 상기 나노탄소는 상기 나노금속보다 더 작은 크기로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the nanometal is composed of Ag, Au, Pt, Ir, Rh and Pd at least one of 20 nanometers to 200 nanometers, and the nanocarbon is preferably configured to a smaller size than the nanometals.
또한, 상기 양극은 전도성을 갖는 넓고 편평한 판으로 이루어진 집전체와, 상기 집전체 위에 나노금속 표면에 나노탄소가 적어도 하나 이상 코팅되어 전기 이중층의 면적이 증가된 적어도 하나 이상의 양극용 전극부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the anode comprises a current collector made of a wide and flat plate having a conductivity, and at least one electrode electrode portion for increasing the area of the electric double layer by coating at least one nanocarbon on the surface of the nanometal on the current collector. It is desirable to be.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.
도 2 는 본 발명에 따른 에너지 저장형 캐패시터에서 사용되는 양극용 전극재료의 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the structure of the electrode material for the anode used in the energy storage capacitor according to the present invention.
도 2와 같이, 양극용 전극재료는 나노금속(50)과, 상기 나노금속(50) 표면에 적어도 하나 이상 형성되어 전기 이중층의 면적을 증가시키는 나노탄소(40)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the electrode material for the anode is formed of a
이때, 상기 나노금속(50)은 Ag, Au, Pt, Ir, Rh 그리고 Pd로 구성되며, 그 크기는 20나노 ~ 200나노의 크기를 갖게 된다. 또한, 상기 나노탄소(40)는 상기 나노금속(50)보다 더 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다.At this time, the nano-
도 3a, 3b는 상기 도 2와 같이 구성되는 양극용 전극재료의 구조를 이용한 에너지 저장형 캐패시터를 나타낸 도면이다. 3A and 3B are views showing an energy storage capacitor using the structure of the electrode material for a positive electrode configured as shown in FIG.
도 3a와 같이, 에너지 저장형 캐패시터는 나노금속 표면에 나노탄소가 적어도 하나 이상 형성되어 전기 이중층의 면적이 증가된 정전극(+)을 갖는 양극(70)과, 상기 양극(70)과 소정 간격을 갖고 서로 대칭되게 형성되어 부전극(-)을 갖는 음극(80)과, 상기 양극(70)과 음극(80) 사이에 형성되어 두 극이 서로 붙는 것을 방지하는 분리막(60)과, 상기 양극(70)과 음극(80) 사이에 형성되어 전류를 흐르게 하는 전해질(90)과, 상기 전해질(90)의 외부 유출을 측면에서 막고 있는 개스킷(100)으로 구성된다.As shown in FIG. 3A, the energy storage capacitor includes a
이때, 상기 양극(70)은 도 3b와 같이 전도성을 갖는 넓고 편평한 판으로 이루어진 집전체(72)와, 상기 집전체(72) 위에 나노금속(40) 표면에 나노탄소(50)가 적어도 하나 이상 코팅되어 전기 이중층의 면적이 증가된 적어도 하나 이상의 양극용 전극부로 구성된다.At this time, the
여기서 상기 나노탄소(50)는 나노금속(40)을 집전체(72)에 먼저 코팅한 후, 상기 나노탄소(50)를 집전체(72)에 부착된 나노금속(40)의 표면에 코팅하는 것이 바람직하다.Here, the
또한, 사용되는 상기 양극용 나노금속(40)은 Ag, Au, Pt, Ir, Rh 그리고 Pd으로 20 나노 ~ 200 나노의 크기로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the
이와 같이, 나노금속(40)과 그 표면을 상기 나노금속(40)보다 더 작은 크기의 나노탄소(50)로 코팅함으로서 비표면적을 넓히게 됨은 물론, 전해질(90) 이온의 흡착율을 증가시킴과 동시에 내부 저항값을 줄여 에너지 저장 능력을 향상시킬 수 있게 된다. As such, by coating the
이는 종래 에너지 저장형 캐패시터가 가지고 있던 기공구조의 균일한 제어로 인한 비용증가와 이용효율의 감소 그리고 높은 내부 저항값 등의 단점을 극복하여 성능향상과 비용절감을 꾀할 수 있게 된다.This improves performance and reduces cost by overcoming disadvantages such as increased cost, reduced use efficiency, and high internal resistance due to uniform control of the pore structure of the conventional energy storage capacitor.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified by those skilled in the art as can be seen from the appended claims, and such modifications are within the scope of the present invention.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 양극용 전극재료 구조 및 이를 이용한 에너지 저장형 캐패시터의 효과를 설명하면 다음과 같다. The electrode material structure for the anode according to the present invention described above and the effect of the energy storage capacitor using the same are as follows.
첫째, 종래 에너지 저장형 캐패시터가 가지고 있던 장점을 최대한 활용할 수 있는 전극재료의 구성을 통해 에너지 이용효율을 증대시키고 그 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.First, there is an effect that can increase the energy use efficiency and reduce the cost through the configuration of the electrode material that can take full advantage of the advantages of the conventional energy storage capacitor.
둘째, 전극재료 디자인의 변형을 통해 에너지 저장형 캐패시터 활용을 극대 화할 수 있고 이를 통해 전기에너지를 사용하는 다양한 동력시스템의 여러 요소에서 그 활용이 가능하므로 엄청난 규모의 수요잠재력을 가질 수 있다. 특히, 가장 가까이에서는 이차전지와 교체되는 에너지원으로서의 활용에 그 무게를 두고 있다. 이 경우 모든 휴대형 소형 전자기기에 저렴하고 기능이 우수한 배터리 대체용 캐패시터로서 적용이 가능할 것으로 기대된다.Second, the use of energy storage capacitors can be maximized through the modification of the electrode material design, which can be used in various elements of various power systems that use electric energy, and thus can have enormous demand potential. In particular, the weight is placed close to the use as an energy source to be replaced with a secondary battery. In this case, it is expected to be applicable to all portable small electronics as an inexpensive and excellent battery replacement capacitor.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040078244A KR100651948B1 (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040078244A KR100651948B1 (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060029340A KR20060029340A (en) | 2006-04-06 |
| KR100651948B1 true KR100651948B1 (en) | 2006-12-06 |
Family
ID=37139697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040078244A Expired - Fee Related KR100651948B1 (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100651948B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030020420A (en) * | 2000-08-10 | 2003-03-08 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | Niobium powder, sinter thereof, and capacitor employing the same |
-
2004
- 2004-10-01 KR KR1020040078244A patent/KR100651948B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030020420A (en) * | 2000-08-10 | 2003-03-08 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | Niobium powder, sinter thereof, and capacitor employing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060029340A (en) | 2006-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lang et al. | Asymmetric supercapacitors based on stabilized α-Ni (OH) 2 and activated carbon | |
| KR101384663B1 (en) | Supercapacitor and electrochemical apparatus for water purification using the same | |
| Singh et al. | Unique hydrogenated Ni/NiO core/shell 1D nano-heterostructures with superior electrochemical performance as supercapacitors | |
| Yang et al. | Electrodeposited nickel hydroxide on nickel foam with ultrahigh capacitance | |
| RU2180144C1 (en) | Double-layer capacitor | |
| JP6234917B2 (en) | Negative electrode material for metal-air secondary battery and metal-air secondary battery provided with the same | |
| Zhang et al. | Hydrothermal synthesized porous Co (OH) 2 nanoflake film for supercapacitor application | |
| Zhang et al. | Activated carbon by one-step calcination of deoxygenated agar for high voltage lithium ion supercapacitor | |
| Ray et al. | Transition metal oxide-based nano-materials for energy storage application | |
| US20190006122A1 (en) | Electrochemical energy storage devices | |
| KR101089860B1 (en) | Super capacitor and manufacturing method thereof | |
| KR20120129569A (en) | Hybrid capacitor | |
| KR101297094B1 (en) | Structure of Current Collector and Electrode including the same and, Lithium Ion capacitor comprising the same | |
| Bejjanki et al. | Supercapacitor basics (EDLCs, pseudo, and hybrid) | |
| CN103646788B (en) | Nickel oxalate based asymmetrical supercapacitor and preparation method thereof | |
| KR100651948B1 (en) | Electrode Material Structure for Anode and Energy Storage Capacitor Using the Same | |
| KR102302822B1 (en) | Electrode struscture and electrochemical device using the same | |
| KR102348930B1 (en) | Electrode struscture and electrochemical device using the same | |
| Banerjee et al. | Zinc-Based Materials for Supercapacitors | |
| KR100876702B1 (en) | Electrolytic Capacitors | |
| EP4398277A1 (en) | Highly efficient electrical conductivity paste electrodes and cell stacking for high power electrical energy storage devices | |
| Banerjee et al. | Niobium Based Materials for Supercapacitors | |
| JP2012009806A (en) | Electric double layer capacitor | |
| Rizwan et al. | Key Factors for Optimizing Energy Density in High‐Performance Supercapacitors | |
| Wong et al. | Tungsten Based Materials for Supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20041001 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20060412 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20061025 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20061123 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20061124 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |