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[중대형 전력저장 이차전지 시스템 기술]하이브리드 슈퍼커패시터 셀 및 그 제조방법

  • 기술번호 : KST2015020924
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은, 단락을 방지하기 위한 제1 분리막과, 충전 또는 방전 동작에 따라 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 물질을 포함하는 양극과, 상기 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 제2 분리막과, 활성탄을 포함하는 음극이, 순차적으로 적층되어 코일링된 롤 형태를 이루는 권취소자와, 상기 음극에 연결된 제1 리드선과, 상기 양극에 연결된 제2 리드선, 상기 권취소자를 수용하는 금속캡, 상기 금속캡의 바닥, 측면 또는 바닥과 측면에 부착된 리튬 호일을 포함하며, 상기 양극은 충전 또는 방전 동작에 따라 전해액에 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 양극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루고, 상기 음극은 활성탄을 포함하는 음극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍(개구)을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루며, 상기 리튬 호일 및 상기 권취소자는 리튬염이 용해되어 있는 전해액에 함침되어 있는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체를 이용하여 양극 및 음극이 제조되므로 집전체의 개구를 통해 리튬 이온이 원활하게 통과하여 이동할 수 있어 원통형으로 감긴 권취소자의 중앙부 내부까지도 리튬 이온의 침투가 원활하게 이루어질 수 있고, 작업전극에 리튬을 용이하게 도핑시킬 수 있으며, 작업전극에 리튬이 도핑됨으로써 전위가 낮아지고 단위 체적당 높은 에너지밀도를 가질 수 있다.
Int. CL H01G 11/04 (2013.01.01) H01G 11/78 (2013.01.01)
CPC H01G 11/04(2013.01) H01G 11/04(2013.01)
출원번호/일자 1020100115352 (2010.11.19)
출원인 비나텍주식회사, 한국세라믹기술원
등록번호/일자 10-1137707-0000 (2012.04.12)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20120425) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.11.19)
심사청구항수 9

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 비나텍주식회사 대한민국 전라북도 전주시 덕진구
2 한국세라믹기술원 대한민국 경상남도 진주시 소호로 ***

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 노광철 대한민국 경기도 광명시 광명로 ***,
2 박선민 대한민국 경기도 광명시 철산로 **,
3 이재원 대한민국 경기도 광명시 도덕공원로 **,
4 조민영 대한민국 서울특별시 은평구
5 주용택 대한민국 서울특별시 강서구
6 이동렬 대한민국 서울특별시 금천구
7 한상진 대한민국 경기도 김포시
8 우대중 대한민국 서울특별시 도봉구
9 이창협 대한민국 전라북도 전주시 완산구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 고길수 대한민국 서울특별시 서초구 서초대로**길 **, *층 (서초동)(정석국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 비나텍주식회사 전라북도 전주시 덕진구
2 한국세라믹기술원 경상남도 진주시 소호로 ***
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2010.11.19 수리 (Accepted) 1-1-2010-0756246-27
2 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.12.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0724443-13
3 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.12.23 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-1028771-13
4 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.12.23 수리 (Accepted) 1-1-2011-1028925-58
5 등록결정서
Decision to grant		 2012.04.05 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2012-0206013-12
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.04.17 수리 (Accepted) 4-1-2013-5060141-42
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.01.03 수리 (Accepted) 4-1-2014-0000353-25
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.31 수리 (Accepted) 4-1-2015-5040685-78
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.26 수리 (Accepted) 4-1-2020-5142576-21
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
단락을 방지하기 위한 제1 분리막과, 충전 또는 방전 동작에 따라 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 양극물질을 포함하는 양극과, 상기 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 제2 분리막과, 활성탄을 포함하는 음극이, 순차적으로 적층되어 코일링된 롤 형태를 이루는 권취소자; 상기 음극에 연결된 제1 리드선;상기 양극에 연결된 제2 리드선; 상기 권취소자를 수용하는 금속캡; 및상기 금속캡의 바닥, 측면 또는 바닥과 측면에 부착된 리튬 호일을 포함하며,상기 양극은 충전 또는 방전 동작에 따라 전해액에 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 양극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루고, 상기 음극은 활성탄을 포함하는 음극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍(개구)을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루며,상기 리튬 호일 및 상기 권취소자는 리튬염이 용해되어 있는 전해액에 함침되어 있으며, 상기 집전체는, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 프레임과 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 프레임을 포함하며, 상기 양극을 형성하는 상기 집전체의 개구율은 집전체의 전체 면적에 대하여 30～80% 범위이고, 상기 음극을 형성하는 상기 집전체의 개구율은 집전체의 전체 면적에 대하여 30～70% 범위인 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀
2 2
삭제
3 3
제1항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 수직되고, 상기 복수의 제1 프레임은 동일한 선폭을 갖고 주기적으로 배열된 라인들로 이루어지고, 상기 복수의 제2 프레임은 동일한 선폭을 갖고 주기적으로 배열된 라인들로 이루어지며, 상기 복수의 제1 프레임과 상기 복수의 제2 프레임은 격자형의 그리드를 이루고, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이들을 포함하는 금속합금 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀
4 4
제1항에 있어서, 상기 활성탄에 형성된 기공들의 단차를 따라 상기 활성탄의 표면과 내부가 리튬으로 도핑되어 있으며, 충전 또는 방전 동작에 따라 상기 활성탄의 표면과 내부 모두에서 리튬의 삽입 또는 탈리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀
5 5
제1항에 있어서, 상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, Li(CF3SO2)2, LiCF3SO3, LiSbF6 및 LiAsF6 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 염으로 이루어지고, 상기 양극물질은 리튬 및 전이금속을 포함하는 리튬전이금속산화물을 포함하며, 상기 전이금속은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속이고, 상기 리튬전이금속산화물의 비표면적은 0
6 6
제1항에 있어서, 상기 하이브리드 슈퍼커패시터 셀은 작동전압이 2
7 7
활성탄을 포함하는 음극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루는 음극을 제조하고, 상기 음극에 제1 리드선을 연결하는 단계;충전 또는 방전 동작에 따라 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 양극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루는 양극을 제조하고, 상기 양극에 제2 리드선을 연결하는 단계;단락을 방지하기 위한 제1 분리막과, 상기 양극과, 상기 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 제2 분리막과, 상기 음극을, 순차적으로 적층하고 코일링하여 롤 형태의 권취소자를 형성하는 단계; 금속캡의 바닥, 측면 또는 바닥과 측면에 리튬 호일을 부착하는 단계; 상기 금속캡에 상기 권취소자를 삽착시키는 단계; 및상기 권취소자와 상기 리튬 호일이 함침되게 리튬염이 용해되어 있는 전해액을 상기 금속캡 내에 주입하는 단계를 포함하며, 상기 양극의 제조는, 리튬전이금속산화물, 도전재, 바인더 및 분산매를 혼합하여 양극물질을 제조하고, 상기 양극물질을 상기 집전체에 양면 코팅하거나 상기 양극물질을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 상기 집전체 양면에 붙이거나 압착하여 제조하는 단계를 포함하며, 상기 양극물질은 리튬전이금속산화물 100중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 도전재 2～15중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 바인더 2～10중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 200중량부 보다 크고 300 중량부 보다 작은 함량의 분산매를 첨가하여 제조되며,상기 금속캡에 전압을 인가함에 따라 상기 리튬 호일 및 상기 리튬염으로부터 나온 리튬이 상기 전해액을 통하여 활성탄 표면에 도달하여 활성탄의 표면에 도핑되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀의 제조방법
8 8
제7항에 있어서, 상기 금속캡에 -0
9 9
제7항에 있어서, 상기 양극의 제조는, 리튬전이금속산화물, 도전재, 바인더 및 분산매를 혼합하여 양극물질을 제조하고, 상기 양극물질을 상기 집전체에 양면 코팅하거나 상기 양극물질을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 상기 집전체 양면에 붙이거나 압착하여 제조하는 단계를 포함하며, 상기 양극물질은 리튬전이금속산화물 100중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 도전재 2～15중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 바인더 2～10중량부와, 리튬전이금속산화물 100중량부에 대하여 200중량부 보다 크고 300 중량부 보다 작은 함량의 분산매를 첨가하여 제조되며,상기 금속캡에 전압을 인가함에 따라 상기 리튬 호일 및 상기 리튬염으로부터 나온 리튬이 상기 전해액을 통하여 활성탄 표면에 도달하여 활성탄의 표면에 도핑되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀의 제조방법
10 10
활성탄을 포함하는 음극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루는 음극을 제조하고, 상기 음극에 제1 리드선을 연결하는 단계;충전 또는 방전 동작에 따라 양이온의 삽입 또는 탈리가 가능한 양극물질이 표리면을 관통하는 복수의 구멍을 갖는 집전체 양면에 적층된 구조를 이루는 양극을 제조하고, 상기 양극에 제2 리드선을 연결하는 단계;단락을 방지하기 위한 제1 분리막과, 상기 양극과, 상기 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 제2 분리막과, 상기 음극을, 순차적으로 적층하고 코일링하여 롤 형태의 권취소자를 형성하는 단계; 금속캡의 바닥, 측면 또는 바닥과 측면에 리튬 호일을 부착하는 단계; 상기 금속캡에 상기 권취소자를 삽착시키는 단계; 및상기 권취소자와 상기 리튬 호일이 함침되게 리튬염이 용해되어 있는 전해액을 상기 금속캡 내에 주입하는 단계를 포함하며, 상기 음극의 제조는, 활성탄, 도전재, 바인더 및 분산매를 혼합하여 음극물질을 제조하고, 상기 음극물질을 상기 집전체에 양면 코팅하거나 상기 음극물질을 롤러로 밀어 시트 상태로 만들고 상기 집전체 양면에 붙이거나 압착하여 제조하는 단계를 포함하며, 상기 음극물질은 활성탄 100중량부와, 활성탄 100중량부에 대하여 도전재 2～20중량부와, 활성탄 100중량부에 대하여 바인더 2～10중량부와, 활성탄 100중량부에 대하여 200중량부 보다 크고 300중량부 보다 작은 함량의 분산매를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 슈퍼커패시터 셀의 제조방법
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1 지식경제부 비나텍주식회사 우수제조기술연구센터(ATC)사업 태양광 미러 트랙킹용 하이브리드 초고용량 커패시터 개발