전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용전극, 전기 이중층 커패시터, 및 그들의 제조 방법

전기 이중층 커패시터는 급속 충방전이 가능하고 과충방전에 강하며, 화학반응을 수반하지 않기 때문에 장수명, 넓은 온도 범위에서 사용 가능하고, 또 중금속을 함유하지 않기 때문에 환경 친화적인 점 등의 배터리에는 없는 특성을 가지고 있다. 전기 이중층 커패시터는 메모리 백업 전원 등에 주로 사용되고 있다. 또한 전기 이중층 커패시터는 태양전지나 연료전지와 조합시킨 전력 저장 시스템, 하이브리드카의 엔진 보조 등에의 활용도 검토되고 있다. 전기 이중층 커패시터는 활성탄 등을 함유하는 혼합제를 알루미늄박 등의 집전체에 적층시켜 이루어지는 한 쌍의 분극성 전극을, 전해질 이온을 함유하는 용액 속에서 세퍼레이터를 사이에 두고 대향시킨 구조로 되어 있다. 전극에 직류 전압을 인가하면 플러스(+)측으로 분극한 전극에는 용액 속의 음이온이, 마이너스(-)측으로 분극한 전극에는 용액 속의 양이온이 끌어당겨진다. 이것에 의해 전극과 용액의 계면에 형성된 전기 이중층을 전기 에너지로서 이용할 수 있다. 고출력 고용량의 전기 이중층 커패시터를 얻기 위해서는 커패시터가 갖는 내부 저항을 가능한 한 작게 하는 것이 필요하다. 커패시터의 내부 저항은 전해액, 분극성 전극, 집전체나 이들의 계면 등에 의해 생기는 것이 알려져 있어, 예를 들면 집전체 또는 전극이 갖는 체적 저항치를 작게 함으로써 커패시터의 내부 저항을 작게 하는 시도가 종래부터 행해져 왔다. 특허문헌1에는 두께 10∼50㎛의 알루미늄박, 두께 0.2∼20㎛의 도전층 및 두께 80∼500㎛의 전극층이 이 순서대로 적층된 전기 이중층 커패시터용 전극이 개시되어 있다. 이 도전층은 도전재로서 흑연분말 및 바인더로서 폴리아미드이미드 수지를 함유하는 도전성 도료로 이루어지는 것이다. 특허문헌1 : 일본 특허 공개 2002-270470호 공보 특허문헌2에는 전극 집전체 위에 비표면적 100∼2500㎡/g의 탄소재료를 함유하는 전극층과, 상기 전극층보다 도전성이 높고 다공질인 고(高)도전층이 이 순서대로 적층되어 이루어지는 전기 이중층 커패시터용 전극이 개시되어 있다. 전극 집전체 위에 비표면적 100∼2500㎡/g의 탄소재료를 함유하는 전극층을 카본을 함유하는 도전성 접착제를 이용해 서로 붙여 접합한다고 기재되어 있다. 특허문헌2 : 일본 특허 공개 2003-309045호 공보 또한 특허문헌3에는 도전제와 열가소성 수지로 이루어지는 필름과, 상기 필름 표면에 형성된 저(低)전기 저항층으로 이루어지는 전기 이중층 커패시터용 집전체가 개시되어 있다. 특허문헌3 : 일본 특허 공개 2004-31468호 공보