KR101095863B1 - 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 및 그의 제조방법 - Google Patents
고출력 슈퍼 커패시터의 전극 및 그의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
도 2는 도 1에 도시된 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔을 이용하한 고출력 슈퍼 커패시터의 전극의 제조공정을 나타낸 흐름도,
도 3은 카본 에어로겔의 투과 전자 현미경 사진
도 4는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극의 대표적인 전기적인 특성을 나타낸 표.
Claims (12)
- 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔 50 ~ 87wt%.와, 활성탄 5 ~ 20wt%와, 도전제 3 ~ 10wt%와, 결합제 5 ~ 20wt%로 이루어지며,
상기 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔은 3차원 네크워크(3D-network) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔은 코발트(Co), 루테니움(Ru), 망간(Mn), 바나디움(V), 주석(Sn) 및 리튬(Li) 중 하나가 도핑되는 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 전극.
- 제1항에 있어서, 상기 전이금속은 전구체 형상을 가지며,
상기 전구체의 직경은 20 내지 200nm인 미세입자인 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 전극. - 제1항에 있어서, 상기 도전제는 카본 블랙(carbon black)과 슈퍼 피 카본(super-p carbon) 중 하나인 것을 특징으로 하는 슈퍼 커패시터용 전극.
- 제1항에 있어서, 상기 결합제는 PTFE(polytetrafluoroethylene), CMC(carboxymethylcellulose) 및 SBR(stylen-buthylene-rubber) 중 하나인 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극.
- 카본 에어로겔을 준비하는 과정과;
상기 카본 에어로겔이 준비되면 카본 에어로겔에 전이금속을 도핑하여 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔을 제조하는 과정과;
상기 전이금속이 도핑되면 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔에 활성탄과 도전제를 혼합하여 활물질을 제조하는 과정과;
상기 활물질이 제조되면 활물질을 결합제와 혼합하여 슬러리를 제조하는 과정과:
상기 슬러리가 제조되면 슬러리를 집전체에 도포하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법. - 제7항에 있어서, 상기 카본 에어로겔을 준비하는 과정은 레조시놀과 촉매인 Na2CO3를 증류수에 넣어 혼합한 후 포름알데히드를 주입하여 졸을 제조하는 과정과;
상기 졸이 제조되면 졸을 오븐에서 60 ~ 90℃로 40 ~ 50시간 동안 건조하여 습윤겔을 제조하는 과정과;
상기 습윤겔이 제조되면 습윤겔에 포함되는 용매를 20 ~ 30시간 동안 아세톤으로 치환하는 과정과;
상기 용매가 아세톤으로 치환되면 아세톤으로 치환된 습윤겔을 20 ~ 30℃에서 10 ~ 30시간 동안 저온 건조하는 과정과;
상기 저온 건조가 완료되면 저온 건조된 습윤겔을 40 ~ 80℃에서 10 ~ 30시간 동안 고온 건조하여 RF(resorcinol-formaldehyde) 에어로겔을 제조하는 과정과;
상기 RF 에어로겔이 제조되면 RF 에어로겔을 질소 분위기에서 600 ~ 1000℃에서 열분해시켜 카본 에어로겔을 제조하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법. - 제7항에 있어서, 상기 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔을 제조하는 과정은 카본 에어로겔을 분쇄하여 카본 에어로겔 분말을 제조하는 과정과;
전이금속 화합물을 증류수에 혼합하여 전이금속 수용액을 제조하는 과정과;
상기 카본 에어로겔 분말에 상기 전이금속 수용액을 함침시키는 과정과;
상기 함침이 완료된 카본 에어로겔 분말을 70 ~ 80℃에서 20 내지 30시간동안 건조하여 소성시켜 카본 에어로겔 분말에 전이금속을 도핑시키는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법. - 제9항에 있어서, 상기 전이금속 수용액을 제조하는 과정에서 전이금속 수용액은 전이금속 화합물과 증류수로 이루어지며,
상기 전이금속 화합물은 Co(NO3)2· 6H2O, NH4Ru(NO)(NO2)2, Mn(NO3)2· 6H2O, VOSO4 및 LiNO3 중 하나인 것을 특징으로 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법. - 제7항에 있어서, 상기 활물질을 제조하는 과정은 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔과 활성탄과 도전제의 비가 각각 전이금속이 도핑된 카본 에어로겔 50 ~ 87wt%.와, 활성탄 5 ~ 20wt%와, 도전제 3 ~ 10wt%가 되도록 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 슬러리를 제조하는 과정은 활물질에 결합제를 혼합하는 과정과;
상기 활물질에 결합제가 혼합되면 24 ~ 48시간 동안 에이징시켜 슬러리를 제조하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고출력 슈퍼 커패시터의 전극 제조방법.
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