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초극세 탄소 섬유에 축적한 금속산화물로 이루어진슈퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법

  • 기술번호 : KST2015123645
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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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 슈퍼커패시터용 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 슈퍼커패시터용 전극은 집전체와, 이 집전체 위에 형성되며 비표면적이 적어도 200 ㎡/g(BET)이고 d002가 0.36 ㎚ 이하인 초극세 탄소 섬유를 포함하여 이루어진 탄소 기판과, 이 탄소 기판 위에 형성된 금속산화물 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해 제조된 슈퍼커패시터용 전극은 초극세 탄소 섬유의 높은 비표면적과 우수한 전기 전도도로 인해 고속의 충·방전에서도 높은 비용량을 유지할 수 있다.슈퍼커패시터, 금속산화물, 초극세 탄소 섬유, 비표면적, 전기 전도도, 고속 충·방전, 비용량
Int. CL C01B 31/02 (2011.01) H01G 9/042 (2011.01)
CPC H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01) H01G 11/36(2013.01)
출원번호/일자 1020070037096 (2007.04.16)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자 10-0894481-0000 (2009.04.15)
공개번호/일자 10-2008-0093309 (2008.10.21) 문서열기
공고번호/일자 (20090422) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2007.04.16)
심사청구항수 24

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김동영 대한민국 서울 동대문구
2 조성무 대한민국 서울 성북구
3 장성연 대한민국 대구 중구
4 안영락 대한민국 서울 동작구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박장원 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로 ***, *층~*층 (논현동, 비너스빌딩)(박장원특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application		 2007.04.16 수리 (Accepted) 1-1-2007-0289333-87
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2008.02.04 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2008.03.13 수리 (Accepted) 9-1-2008-0014553-31
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2008.08.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2008-0418865-28
5 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2008.10.10 수리 (Accepted) 1-1-2008-0708873-16
6 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2008.11.11 수리 (Accepted) 1-1-2008-0780470-08
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2008.12.11 수리 (Accepted) 1-1-2008-0854397-20
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2008.12.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2008-0854402-72
9 등록결정서
Decision to grant		 2009.04.09 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0151878-16
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2009.12.15 수리 (Accepted) 4-1-2009-5247056-16
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
집전체와,상기 집전체 위에 형성되며, 비표면적이 적어도 200 ㎡/g(BET)이고 d002가 0
2 2
제1항에 있어서, 상기 탄소 기판은 전기 방사된 상기 초극세 탄소 섬유로 이루어진 탄소 매트로서 바인더에 의해 상기 집전체에 부착된 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
3 3
제1항에 있어서, 상기 탄소 기판은 전기 방사 후 분쇄된 초극세 탄소 섬유와 바인더의 혼합물로서 상기 집전체에 코팅된 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
4 4
제1항에 있어서, 상기 초극세 탄소 섬유의 표면에 탄소나노튜브 또는 탄소나노섬유가 솜털 형상으로 성장한 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
5 5
삭제
6 6
제1항에 있어서, 상기 탄소 기판의 두께는 1∼30 ㎛인 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
7 7
제1항에 있어서, 상기 집전체는 티타늄, 팔라듐, 백금, 스테인리스 스틸, 탄탈륨 및 이들의 합금들로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
8 8
제1항에 있어서, 상기 금속산화물 박막은 산화루테늄, 산화망간, 산화니켈, 산화바나듐, 산화코발트, 산화텅스텐, 산화이리듐, 산화루비듐으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극
9 9
(가) 탄소 섬유의 전구체 고분자를 함유하는 용융체 또는 용액을 전기 방사하여 얻은 초극세 고분자 섬유를 탄화시켜 초극세 탄소 섬유를 형성하는 단계와,(나) 집전체 위에 상기 초극세 탄소 섬유로 이루어진 매트형 탄소 기판을 바인더를 이용하여 부착하는 단계와,(다) 상기 탄소 기판 위에 금속산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
10 10
(가) 탄소 섬유의 전구체 고분자를 함유하는 용융체 또는 용액을 전기 방사하여 얻은 초극세 고분자 섬유를 탄화시켜 초극세 탄소 섬유를 형성하는 단계와,(나) 상기 초극세 탄소 섬유를 분쇄하여 바인더와 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 이 혼합 용액을 집전체 위에 코팅하여 탄소 기판을 형성하는 단계와,(다) 상기 탄소 기판 위에 금속산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
11 11
제10항에 있어서, 상기 바인더는 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 및 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스틸렌 및 폴리스틸렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO) 및 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐피롤리돈 (PVP), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 및 이들의 공중합체, 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
12 12
제10항에 있어서, 상기 (나) 단계에서의 상기 혼합 용액은 도전재를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
13 13
제10항에 있어서, 상기 (나) 단계에서 상기 탄소 기판은 닥터 블레이드법 또는 정전 스프레이법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
14 14
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (다) 단계에서 상기 금속산화물 박막은 일정 전류법 또는 순환전위 전류법을 이용하여 상기 탄소 기판 위에 증착하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
15 15
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (다) 단계 후 상기 금속산화물 박막을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
16 16
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 전기 방사 후 상기 탄화 전에 300℃ 이하의 온도에서 열처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
17 17
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 탄화된 초극세 탄소 섬유를 산화성 분위기하에서 활성화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
18 18
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 초극세 탄소 섬유의 비표면적은 적어도 200 ㎡/g(BET)이고, d002는 0
19 19
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 탄소 섬유의 전구체 고분자는, 1) 석유 피치 또는 석탄 피치, 2) 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile) 또는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 3) 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체, 4) 할로겐화 고분자 (halogenated polymers) 중 적어도 어느 하나이고,상기 할로겐화 고분자는 ① 폴리비닐리덴 플루오라이드 [Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) [Poly(vinylidenefluoride- co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌) [Poly(vinylidenefluoride-co-tetrafluoro ethylene)], 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌) [Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)], 퍼풀루오로폴리 (Perfluoropolymers)를 포함하는 불소고분자 단독중합체와 공중합체와, ② 폴리비닐클로라이드 [Poly(vinyl chloride)], 폴리비닐리덴클로라이드 [Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴클로라이드-코-비닐클로라이드) [Poly(vinylidenechloride-co-vinylchloride)], 사란고분자(saran polymers)를 포함하는 할로겐화 단량체의 단독중합체 및 공중합체와, ③ 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
20 20
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 전기 방사는 멜트 브로운 (melt-blown) 또는 정전 블로운 (electrostatic blown) 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
21 21
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 초극세 탄소 섬유는 진공 또는 불활성 분위기하에서 흑연화 반응을 수반하는 탄화 과정을 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
22 22
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 초극세 탄소 섬유는 탄소수 10개 이하의 저분자량의 탄화수소화합물 가스 분위기하에서 제조하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
23 23
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 탄소 섬유의 전구체 고분자를 함유하는 용융체 또는 용액은 흑연화 반응 촉매를 함유하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
24 24
제23항에 있어서, 상기 흑연화 반응 촉매는, 1) Pt, Ru, Cu, Fe, Ni, Co, Pd, W, Ir, Rh, Sr, Ce, Pr, Nd, Sm, Re 등을 포함하는 전이금속과 이들의 혼합, 2) Mg, B, Al을 포함하는 비전이금속, 3) Mg과 상기 전이금속의 혼합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 나노 입자이거나, 혹은 상기 탄화 과정에서 금속 나노 입자를 형성할 수 있는 금속 전구체로서 1) CuCl2, CoCl2, OsCl3, CrCl2, VCl3, TaCl2, TiCl4, (NH3)6RuCl3, ZrCl4, HfCl4, MnCl2, ZnCl2, FeCl3, NiCl2, PdCl2, MgCl2 등을 포함하는 금속염화물, 2) Pd(NO3)2, (NH3)4Pt(NO3)2, Fe(NO3)3, Ni(NO3)2, Mg(NO3)2 등과 같은 금속질산화물, 3) Iron acetylacetonate, ferrocene, Pd-trioctylphosphine, Ni(cyclooctadiene)2 등의 유기금속화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속화합물인 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
25 25
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 탄소 섬유의 전구체 고분자를 함유하는 용융체 또는 용액은 균일하게 분산된 카본블랙 또는 탄소나노튜브를 함유하는 것을 특징으로 하는 슈퍼커패시터용 전극의 제조 방법
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1 JP05209360 JP 일본 FAMILY
2 JP20270807 JP 일본 FAMILY
3 US08120892 US 미국 FAMILY
4 US20080251971 US 미국 FAMILY
5 US20120113565 US 미국 FAMILY

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1 CN101290835 CN 중국 DOCDBFAMILY
2 CN101290835 CN 중국 DOCDBFAMILY
3 JP2008270807 JP 일본 DOCDBFAMILY
4 JP5209360 JP 일본 DOCDBFAMILY
5 US2008251971 US 미국 DOCDBFAMILY
6 US2012113565 US 미국 DOCDBFAMILY
7 US8120892 US 미국 DOCDBFAMILY
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