슈퍼커패시터 셀 전극용 탄소계 조성물, 전극, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 셀

[청구항1] 수성 이온 전해질과 접촉하는 슈퍼커패시터 전극을 구성하기 위해 사용 가능하며, 전기에너지를 저장 및 방출할 수 있는 탄소계 분말을 기초로 하고 친수성 바인더 형성 시스템을 포함하는 탄소계 조성물로서, 상기 시스템이, - 수평균 분자량(mn)이 1,000 g/mol보다 크고 알코올기를 포함하는 적어도 하나의 제1 가교 폴리머를 3%와 10% 사이의 조성물 중량분율로 포함하고, - 적어도 하나의 산으로 이루어지고 0과 6 사이의 pka와 500 g/mol보다 큰 수평균 분자량(mn)을 가지는 적어도 하나의 제2 폴리머를 0.3%와 3% 사이의 조성물 내 중량분율로 포함하되, 상기 적어도 하나의 제1 폴리머는 상기 적어도 하나의 제2 폴리머의 존재 하에서 열에 의해 가교결합되는 것을 특징으로 하는 탄소계 조성물 [청구항2] 제1항에 있어서,적어도 하나의 제1 폴리머는 수평균 분자량(mw)이 10,000 g/mol보다 크고, 적어도 부분적으로 가수분해된 폴리(비닐 아세테이트) 유형의 에스테르로 이루어진폴리머인것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항3] 제1항에 있어서,상기 제1 폴리머(들)은 폴리비닐 알코올(pva), 폴리(하이드록시에틸 아크릴레이트), 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트) 및 이들의 혼합물로 이루어진그룹선택되는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항4] 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,상기 제1 폴리머(들)은 4%와 8% 사이의 중량분율로조성물내존재하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항5] 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,상기 산(들)은 카르복실산, 술폰산, 포스폰산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 적어도 하나의 제2 폴리머는 2와 5 사이의 pka와 2,000 g/mol보다 큰수평균 분자량갖는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항6] 제5항에 있어서,상기 제2 폴리머(들)는 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 폴리(스티렌 술폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판-술폰산), 에틸렌/말레산 공중합체, 스티렌/말레산 공중합체, 스티렌-술폰산/말레산 공중합체, 폴리(하이드록시부틸산), 폴리(비닐-술폰산), 폴리(비닐-포스폰산) 및 이들의 혼합으로 이루어진그룹선택되는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항7] 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,상기 제2 폴리머(들)는 0.4%와 2% 사이의 중량분율로조성물내존재하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항8] 제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서,상기 바인더 형성 시스템은 제1 폴리머로서 폴리비닐 알코올을, 제2 폴리머로서 폴리(아크릴산)을 조합하여포함하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항9] 제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서,상기 바인더 형성 시스템은 0.1% 와 1% 사이, 바람직하게는 0.2%와 0.5% 사이의 중량분율로 조성물에 존재하는 것으로, 수평균 분자량(mn)이 10,000 g/mol보다 큰 셀룰로오스 유도체 및/또는알긴산염을추가포함하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항10] 제9항에 있어서,상기 바인더 형성 시스템은 셀룰로오스 유도체로 카르복시메틸 셀룰로오스 및/또는 알긴산염으로알긴산나트륨포함하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항11] 제1항 내지 제10항 중 한 항에 있어서,상기 탄소계 분말은,- 비표면적이 100 ㎡/g 이상이고, 바람직하게는 200 ㎡/g과 2,000 ㎡/g 사이인 적어도 한 종의 분쇄 탄소를 80%와 86% 사이의 조성물 중량분율로 포함하고,- 탄소계 분말의 전기 도전성을 향상시키기 위해 예컨대 "super-pli"이라는 명칭을 갖는 비표면적이 100 ㎡/g 이하인 적어도 한 종의 카본 블랙이나 다른 형태의 활성 탄소를 10%와 11%사이의조성물중량분율포함하는것을특징으로 하는탄소계 조성물. [청구항17] 제16항에 있어서,상기 전극은 수성 매체,예컨대황산내의적어도하나의산또는염기초로하는것을특징으로 하는슈퍼커패시터 셀.