(57)【要約】【課題】本発明は、エネルギー格納装置のための電極構造体に関する。【解決手段】本発明の実施形態による電極構造体は、電流コレクタ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）及び電流コレクタに形成された活物質層を含み、活物質層は、炭素材料及び炭素材料に形成された金属粒子を有する活物質を含む。【選択図】図１
2014107550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流コレクタと、
前記電流コレクタに形成された活物質層と、を含み、
前記活物質層は、炭素材料及び前記炭素材料に形成された金属粒子を有する活物質を含む電極構造体。
【請求項２】
前記金属粒子の含量は、前記活物質に対して４０ｗｔ％未満である請求項１に記載の電極構造体。
【請求項３】
前記金属粒子は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に局部的に形成される請求項１に記載の電極構造体。
【請求項４】
前記金属粒子は、前記活物質の表面全体を覆う請求項１に記載の電極構造体。
【請求項５】
前記金属粒子は、前記炭素材料に対して形成された錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行して形成されたものである請求項１に記載の電極構造体。
【請求項６】
電流コレクタを用意する段階と、
炭素材料に対して金属メッキ工程を実行し、炭素材料に金属粒子が形成された活物質を製造する段階と、
前記活物質、導電材、及びバインダーを混合して活物質組成物を製造する段階と、
前記電流コレクタ上に前記活物質組成物を塗布し、前記電流コレクタ上に活物質層を形成する段階と、を含む電極構造体の製造方法。
【請求項７】
前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記活物質に対する前記金属粒子の含量が４０ｗｔ％未満となるようにする請求項６に記載の電極構造体の製造方法。
【請求項８】
前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に前記金属粒子を局部的に形成させる段階を含む請求項６に記載の電極構造体の製造方法。
【請求項９】
前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記金属粒子が前記活物質の表面全体を均一な厚さで覆うように実行される請求項６に記載の電極構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記金属メッキ工程を実行する段階において、前記炭素材料に対して、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及び銅（Ｃｕ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行する請求項６に記載の電極構造体の製造方法。
【請求項１１】
陰極と、
前記陰極に対向される陽極と、
前記陰極と陽極との間に提供された電解液と、を含み、
前記陰極及び前記陽極の各々は、
電流コレクタと、
前記電流コレクタに形成された活物質層と、を含み、
前記活物質層は、炭素材料及び前記炭素材料に形成された金属粒子を有する活物質を含むエネルギー格納装置。
【請求項１２】
前記金属粒子の含量は、前記活物質に対して４０ｗｔ％未満である請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１３】
前記金属粒子は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に局部的に形成される請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１４】
前記金属粒子は、前記活物質の表面全体を覆う請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１５】
前記金属粒子は、前記炭素材料に対して形成された錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行して形成されたものである請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１６】
前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、
前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、及び（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくともいずれか一つを含み、
前記アンモニウム塩は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｂｉｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、及びスピロピペリジンピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）のうち少なくともいずれか一つを含む請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１７】
前記電解液は、リチウム塩またはアンモニウム塩を含み、
前記リチウム塩または前記アンモニウム塩の濃度は、前記電解液に対して０．１Ｍ〜２．０Ｍである請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１８】
前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、
前記リチウム塩と前記アンモニウム塩の濃度モル比は、５：５〜１：９である請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【請求項１９】
前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、
前記リチウム塩と前記アンモニウム塩の濃度モル比は、９：１〜５：５である請求項１１に記載のエネルギー格納装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造体及びその製造方法、並びに前記電極構造体を具備するエネルギー格納装置に関し、より詳しくは、高出力及び高容量の具現が可能な電極構造体及びその製造方法、並びに前記電極構造体を具備するエネルギー格納装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代エネルギー格納装置のうちウルトラキャパシターまたはスーパーキャパシターと呼ばれる装置は、速い充放電速度、高い安定性、そして親環境的特性により、次世代エネルギー格納装置として脚光を浴びている。現在、代表的なスーパーキャパシターには、リチウムイオンキャパシター（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）、電気二重層キャパシター（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＥＤＬＣ）、疑似キャパシター（ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ）、及びハイブリッドキャパシター（ｈｙｂｒｉｄ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）などがある。
【０００３】
電気二重層キャパシターは、陽極と陰極の材料として活性炭を使用し、リチウムイオンキャパシターは、陽極の材料として活性炭を使用し、陰極の材料として黒鉛またはハードカーボンなどの電池用電極材料を使用する。その他、陽極の材料として電池用電極材料であるリチウム金属酸化物を使用し、陰極の材料として活性炭を使用する形態のスーパーキャパシター及び陽極と陰極を互いに異なる金属酸化物材料で構成する形態のスーパーキャパシターなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−００９９９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高出力及び高容量の具現が可能な電極構造体及びこれを具備するエネルギー格納装置を提供することである。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エネルギー格納装置の出力及び容量特性を向上させることができる電極構造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電極構造体は、電流コレクタ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）及び前記電流コレクタに形成された活物質層を含み、前記活物質層は、炭素材料及び前記炭素材料に形成された金属粒子を有する活物質を含む。
【０００８】
本発明の一形態によると、前記金属粒子の含量は、前記活物質に対して４０ｗｔ％未満である。
【０００９】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に局部的に形成される。
【００１０】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記活物質の表面全体を覆う。
【００１１】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記炭素材料に対して形成された錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行して形成されたものである。
【００１２】
本発明による電極構造体の製造方法は、電流コレクタを用意する段階と、炭素材料に対してメッキ工程を実行し、炭素材料に金属粒子が形成された活物質を製造する段階と、前記活物質、導電材及びバインダーを混合して活物質組成物を製造する段階と、前記電流コレクタ上に前記活物質組成物を塗布し、前記電流コレクタ上に活物質層を形成する段階と、を含む。
【００１３】
本発明の一形態によると、前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記活物質に対する前記金属粒子の含量が４０ｗｔ％未満となるようにする。
【００１４】
本発明の一形態によると、前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に前記金属粒子を局部的に形成させる段階を含む。
【００１５】
本発明の一形態によると、前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記金属粒子が前記活物質の表面全体を均一な厚さで覆うように実行される。
【００１６】
本発明の一形態によると、前記金属メッキ工程を実行する段階は、前記炭素材料に対して、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及び銅（Ｃｕ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行する段階を含む。
【００１７】
本発明によるエネルギー格納装置は、陰極、前記陰極に対向される陽極、及び前記陰極と陽極との間に提供された電解液を含み、前記陰極及び前記陽極の各々は、電流コレクタ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）及び前記電流コレクタに形成された活物質層を含み、前記活物質層は、炭素材料及び前記炭素材料に形成された金属粒子を有する活物質を含む。
【００１８】
本発明の一形態によると、前記金属粒子の含量は、前記活物質に対して４０ｗｔ％未満である。
【００１９】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記活物質の表面が一部露出されるように、前記活物質に局部的に形成される。
【００２０】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記活物質の表面全体を覆う。
【００２１】
本発明の一形態によると、前記金属粒子は、前記炭素材料に対して形成された錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程を実行して形成されたものである。
【００２２】
本発明の一形態によると、前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、及び（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくともいずれか一つを含み、前記アンモニウム塩は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＴＥＡＢＦ４）、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＴＥＭＡＢＦ４）、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＤＥＤＭＡＢＦ４）、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＤＥＭＥＢＦ４）、スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｂｉｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＳＢＰＢＦ４）、スピロピペリジンピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＳＰＰＢＦ４）のうち少なくともいずれか一つを含む。
【００２３】
本発明の一形態によると、前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、前記リチウム塩と前記アンモニウム塩の濃度は、前記電解液に対して０．１Ｍ〜２．０Ｍである。
【００２４】
本発明の一形態によると、前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、前記リチウム塩と前記アンモニウム塩の濃度モル比は、５：５〜１：９である。
【００２５】
本発明の一形態によると、前記電解液は、リチウム塩及びアンモニウム塩を含み、前記リチウム塩と前記アンモニウム塩の濃度モル比は、９：１〜５：５である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による電極構造体及びこれを具備するエネルギー格納装置は、活物質材料として使われる炭素材料に対してメッキ工程処理を実行して金属粒子を形成させ、活物質自体の電気抵抗を低くして電気伝導度を高くすることで、エネルギー格納装置の蓄電容量及び電気伝導度特性を向上させることができる。
【００２７】
本発明による電極構造体の製造方法は、活物質材料である炭素材料にメッキ工程処理を実行して金属粒子を形成させて活物質組成物を製造し、活物質組成物自体の電気抵抗を低くして電気伝導度を高くすることで、エネルギー格納装置の蓄電容量及び電気伝導度特性を向上させることができる電極構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態による電極構造体を示す図面である。
【図２】図１に示すＡ領域の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態による電極構造体の製造方法を示す順序図である。
【図４】本発明の一実施形態によるエネルギー格納装置を示す図面である。
【図５】本発明の他の実施形態によるエネルギー格納装置を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の利点及び特徴、それらを達成する技術などは、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されることができる。明細書の全文にわたって同一参照符号は、同一構成要素を意味する。
【００３０】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するためのものではない。本明細書で、単数形は文章で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる‘含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）’及び／または‘含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）’は、言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００３１】
以下、添付された図面を参照して、本発明による電極構造体及びその製造方法、並びに前記電極構造体を具備するエネルギー格納装置に対して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態による電極構造体を示す図面であり、図２は、図１に示すＡ領域の拡大図である。
【００３３】
図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態による電極構造体１００は、所定のエネルギー格納装置のための電極である。一例として、前記電極構造体１００は、即ち、ウルトラキャパシターまたはスーパーキャパシターと呼ばれるエネルギー格納装置の陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）または陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）のうちいずれか一つである。他の例として、前記電極構造体１００は、リチウム二次電池の陽極または陰極のうちいずれか一つである。
【００３４】
前記電極構造体１００は、電流コレクタ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）１１０及び活物質層（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｌａｙｅｒ）１２０を有することができる。前記電流コレクタ１１０には、多様な種類の金属薄板が使われることができる。一例として、前記電流コレクタ１１０には、銅（Ｃｏｐｐｅｒ）、及びアルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）のうち少なくともいずれか一つの材質からなる金属フォイル（ｍｅｔａｌ  ｆｏｉｌ）が使われることができる。
【００３５】
前記活物質層１２０は、前記電流コレクタ１１０上に形成されることができる。前記活物質層１２０は、所定の活物質組成物をスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）形態で製造した後、前記スラリーを前記金属フォイルの表面に塗布させて形成された膜である。前記活物質層１２０は、活物質１２２、導電材１２４、及びバインダー１２６などからなることができる。
【００３６】
前記活物質１２２は、炭素材料１２２ａ及び前記炭素材料１２２ａに形成された金属粒子１２２ｂを含むことができる。前記炭素材料１２２ａは、活性炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭素エアロゲル（ｃａｒｂｏｎ  ａｅｒｏｇｅｌ）、ポリアクリロニトリル（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ：ＰＡＮ）、炭素ナノ繊維（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｆｉｂｅｒ：ＣＮＦ）、活性化炭素ナノ繊維（Ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｆｉｂｅｒ：ＡＣＮＦ）、及び気相成長炭素繊維（Ｖａｐｏｒ  Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ：ＶＧＣＦ）のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【００３７】
前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質１２２の電気抵抗を低くし、電気伝導度を高くし、容量特性を向上させるために提供されるものである。前記金属粒子１２２ｂは、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属またはこれらの合金などを含むことができる。
【００３８】
前記導電材１２４は、前記活物質組成物に導電性を付与するためのものである。前記導電材には、電気伝導度が高い炭素系物質及び多様な種類の金属ナノ粒子が使われることができる。一例として、前記導電材１２４は、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）、ケッチェンブラック（ｋｅｔｊｅｎ  ｂｌａｃｋ）、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）、及びグラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）のうち少なくともいずれか一つが使われることができる。
【００３９】
前記バインダー１２６は、前記スラリー組成物の物質特性を向上させるために提供される。一例として、前記バインダー１２６には、ポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＤＦ）またはセルロース系列の物質が使われることができる。
【００４０】
一方、前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質層１２０内に多様な形態で提供されることができる。一例として、前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質１２２の表面に不規則または規則的に分布した形態で提供されることができる。前記活物質１２２が炭素材料、特に活性炭である場合、前記活物質１２２には微細孔１２２ａ’が形成されている。このような微細孔１２２ａ’は、前記エネルギー格納装置の充放電メカニズムのためのキャリアイオンが移動するための経路として使われることができる。これにより、前記金属粒子１２２ｂは、前記微細孔１２２ａ’を塞がない形態で提供されることが好ましい。即ち、前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質１２２の表面を完全に覆う被膜形態で提供されず、前記活物質１２２の表面を局部的に露出させる形態で分布した形態が好ましい。
【００４１】
しかし、他の例として、前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質１２２の表面を完全に覆う形態で提供されることもできる。前記金属粒子１２２ｂは、粒子形態で提供されるため、前記活物質１２２の表面を完全に覆っても前記金属粒子１２２ｂからなる膜は、前記キャリアイオンの移動を妨害しない。これにより、前記金属粒子１２２ｂは、前記キャリアイオンの移動を妨害しない条件下で、前記活物質１２２の表面全体を均一な厚さで覆う形態で提供されることができる。
【００４２】
前記金属粒子１２２ｂの含量は、前記活物質１２２に対してほぼ４０ｗｔ％未満で提供されることが好ましい。前記金属粒子１２２ｂは、充放電時、相対的に大きい体積変化が発生することもできるため、前記金属粒子１２２ｂの含量が前記活物質１２２に対して４０ｗｔ％を超過すると、体積変化によるエネルギー格納装置のサイクル寿命特性を低下させることができる。ここで、前記金属粒子１２２ｂの含量が前記活物質１２２に対してほぼ２０〜３０ｗｔ％以上であると、前記活物質１２２の表面を均一な厚さで完全に覆う構造になることができる。
【００４３】
さらに、前記金属粒子１２２ｂの含量が増加すると、エネルギー格納装置の製造コストが高くなることができる。このようなエネルギー格納装置の寿命特性及び製造コスト節減側面を考慮すると、前記金属粒子１２２ｂの含量は、前記活物質１２２に対してほぼ２０ｗｔ％未満で提供されることがさらに好ましい。これに対し、前記金属粒子１２２ｂの含量が極めて低い場合、本発明が解決しようとする活物質１２２自体の電気抵抗を低くして電気伝導度を高くする効果、及び容量を増加させようとする効果が十分に発揮されることができない。これにより、前記金属粒子１２２ｂの含量は、前記活物質１２２に対してほぼ１ｗｔ％以上になるように提供されることが好ましい。
【００４４】
また、前記金属粒子１２２ｂは、前記活物質１２２自体の電気抵抗を低くし、電気伝導度を高くする形態で提供されることができる。より具体的に、前記活物質層１２０の電気伝導度を高くするための方法には、前記導電材１２４の含量を増加させる方法がある。しかし、前記導電材１２４の含量を増加させる場合、相対的に前記活物質層１２０内で前記活物質１２２の含量が減少するようになってエネルギー格納装置の蓄電容量を減少させることができる。従って、エネルギー格納装置の抵抗及び容量特性側面において、前記活物質１２２自体の電気抵抗を低くして、電気伝導度を高くする方法が好ましい。このために、前記金属粒子１２２ｂが前記炭素材料１２２ａに直接形成されて分布する形態を具現するために、前記活物質１２２として使われる炭素材料１２２ａに対して直接所定のメッキ工程を実行することができる。このような活物質１２２の製造方法に対する具体的な内容は後述する。
【００４５】
以下、前述した本発明の実施形態による電極構造体の製造方法に対して詳細に説明する。ここで、前述した電極構造体１００に対して重複する内容は、省略したり簡素化することができる。
【００４６】
図３は、本発明の実施形態による電極構造体の製造方法を示す順序図である。図１乃至図３を参照すると、電流コレクタ１１０を用意することができる（Ｓ１１０）。前記電流コレクタ１１０を用意する段階は、アルミニウムフォイルまたは銅フォイルのうちいずれか一つを用意する段階を含むことができる。
【００４７】
炭素材料１２２ａに金属粒子１２２ｂが形成された活物質１２２を製造することができる（Ｓ１２０）。前記活物質１２２を製造する段階は、活性炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、炭素エアロゲル（ｃａｒｂｏｎ  ａｅｒｏｇｅｌ）、ポリアクリロニトリル（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ：ＰＡＮ）、炭素ナノ繊維（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｆｉｂｅｒ：ＣＮＦ）、活性化炭素ナノ繊維（Ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｆｉｂｅｒ：ＡＣＮＦ）、及び気相成長炭素繊維（Ｖａｐｏｒ  Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ：ＶＧＣＦ）のうち少なくともいずれか一つの炭素材料を用意する段階、及び前記炭素材料１２２ａに対してメッキ工程を実行する段階を含むことができる。前記メッキ工程を実行する段階は、前記炭素材料に対して前記メッキ工程には、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びマンガン（Ｍｎ）のうち少なくともいずれか一つの金属無電解メッキ工程が使われることができる。
【００４８】
前記活物質１２２に導電材１２４及びバインダー１２６を混合して活物質組成物を形成することができる（Ｓ１３０）。前記導電材１２４には、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）、ケッチェンブラック（ｋｅｔｊｅｎ  ｂｌａｃｋ）、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）、及びグラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）のうち少なくともいずれか一つが使われ、前記バインダー１２６には、ポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＤＦ）、ＳＢＲ（Ｓｔｙｒｅｎｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）、またはカルボキシメチルセルロース（Ｃａｒｂｏｘｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）のようなセルロース系列の物質が使われることができる。ここで、前記金属粒子１２２ｂは、前記導電材１２４に比べて相対的に電気伝導度が相当高いため、前記導電材１２４の含量を相対的に減少させても、前記活物質１２２の電気伝導度を高くすることができる。従って、前記導電材１２４の含量は、前記金属粒子１２２ｂの含量を考慮して調節され、前記金属粒子１２２ｂを使用しない場合に比べて相対的に減少されることができ、さらに、前記導電材１２４を使用しないこともある。
【００４９】
前記電流コレクタ１１０上に活物質組成物を塗布及び乾燥させることができる（Ｓ１４０）。前記活物質組成物は、スラリー形態で製造され、前記スラリーを前記電流コレクタ１１０上にコーティングさせることができる。また、前記スラリーを一定温度で熱処理して乾燥することができる。これにより、前記電流コレクタ１１０上に活物質層１２０が形成されることによって、電極構造体１００が製造することができる。
【００５０】
前述したように、本発明の実施形態による電極構造体１００は、電流コレクタ１１０及び前記電流コレクタ１１０上に形成された活物質層１２０を具備し、前記活物質層１２０は、金属粒子１２２ｂが形成された炭素材料１２２ａからなる活物質１２２で具現することができる。この場合、前記金属粒子１２２ｂにより前記活物質１２２自体の電気抵抗を低くすると共に、電気伝導度を向上させることができるため、これを具備したエネルギー格納装置２００は、蓄電容量が大きく向上することができる。これにより、本発明による電極構造体は、活物質材料として使われる炭素材料に対してメッキ工程処理を実行して炭素材料に金属粒子を形成させ、活物質自体の電気抵抗を低くして電気伝導度を高くすることで、エネルギー格納装置の出力及び容量特性を向上させることができる。
【００５１】
また、本発明の実施形態による電極構造体の製造方法は、前記炭素材料１２２ａに対してメッキ工程を実行して前記炭素材料１２２ａに前記金属粒子１２２ｂが形成された前記活物質１２２を用意し、これを前記導電材１２４と前記バインダー１２６と共に混合して活物質組成物を製造した後、前記活物質組成物を前記電流コレクタ１１０上に塗布及び乾燥させ、電極構造体１００を製造することができる。このように製造された電極構造体１００は、前記金属粒子１２２ｂにより前記活物質１２２自体の電気抵抗を低くすると共に、電気伝導度を向上させることができる。これにより、本発明による電極構造体の製造方法は、活物質材料である炭素材料にメッキ工程処理を実行して金属粒子を形成させて活物質組成物を製造し、活物質組成物自体の電気抵抗を低くして電気伝導度を高くすることで、エネルギー格納装置の蓄電容量及び電気伝導度特性を向上させることができる電極構造体を製造することができる。
【００５２】
以下、本発明の実施形態によるエネルギー格納装置を詳細に説明する。ここで、前記図１及び図２を参照して説明した電極構造体１００に対して重複する内容は、省略したり簡素化することができる。
【００５３】
図４は、本発明の一実施形態によるエネルギー格納装置を示す図面である。図１、図２及び図４を参照すると、本発明の一実施形態によるエネルギー格納装置２００は、電極構造体１００ａ、１００ｂ、分離膜２１０、及び電解液２２０を含むことができる。
【００５４】
前記電極構造体１００ａ、１００ｂの各々は、前記図１及び図２を参照して説明した電極構造体１００とほぼ同一構造を有することができる。前記電極構造体１００ａ、１００ｂは、前記分離膜２１０を挟んで互いに対向するように配置されることができる。前記電極構造体１００ａ、１００ｂのうち、前記分離膜２１０の一側に配置される電極構造体１００ａは、前記エネルギー格納装置２００の陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として使われ、前記電極構造体１００ａ、１００ｂのうち、前記分離膜２１０の他側に配置される電極構造体１００ｂは、前記エネルギー格納装置２００の陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として使われることができる。
【００５５】
前記陰極１００ａ及び前記陽極１００ｂは、各々、電流コレクタ１１０及び前記電流コレクタ１１０にコーティングされた活物質層１２０を含むことができる。ここで、前記電流コレクタ１１０は、アルミニウムフォイル（Ａｌ  ｆｏｉｌ）を含み、前記活物質層１２０は、活物質として活性炭素（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）を含むことができる。また、前記活物質層１２０は、前記図１及び図２を参照して説明したように、活物質１２２及び前記活物質１２２に対してメッキ工程を実行して形成された金属粒子１２２ｂ、導電材１２４、及びバインダー１２６などからなることができる。
【００５６】
前記分離膜２１０は、前記電極構造体１００ａ、１００ｂの間に配置されることができる。前記分離膜２１０は、前記陰極１００ａ及び前記陽極１００ｂを電気的に分離させることができる。前記分離膜２１０には、不織布、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙ  ｔｅｔｒａ  ｆｌｕｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＴＦＥ）、多孔性フィルム、クラフト紙、セルロース系電解紙、レーヨン繊維、及びその他の多様な種類のシートのうち少なくともいずれか一つが使われることができる。
【００５７】
前記電解液２２０は、所定の溶媒に電解質を溶解させて製造された組成物である。前記電解質は、前記陰極１００ａの活物質層１２０の表面で吸脱着される充放電反応メカニズムを有する陽イオン２２２を含むことができる。このような前記電解質塩には、非リチウム系電解質塩が使われることができる。前記非リチウム系電解質塩は、前記エネルギー格納装置２００の充放電動作時、前記陰極１００ａと前記陽極１００ｂとの間にキャリアイオンとして使われる非リチウムイオンを含む塩である。例えば、前記非リチウム系電解質塩は、アンモニウム系陽イオン（ＮＲ４＋）を含むことができる。より具体的に、前記非リチウム系電解質塩（以下、‘アンモニウム塩’という）は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＴＥＡＢＦ４）、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＴＥＭＡＢＦ４）、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＤＥＤＭＡＢＦ４）、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ｄｉｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＤＥＭＥＢＦ４）のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。または、前記非リチウム系電解質塩は、スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｂｉｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＳＢＰＢＦ４）、及びスピロピペリジンピロリジニウムテトラフルオロボレート（ｓｐｉｒｏｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ：ＳＰＰＢＦ４）などを含むことができる。
【００５８】
また、前記電解質は、リチウム系電解質塩（以下、‘リチウム塩’という）をさらに含むことができる。前記リチウム塩は、エネルギー格納装置２００の充放電動作時、前記陰極１００ａと前記陽極１００ｂとの間のキャリアイオンとして、リチウムイオン（Ｌｉ＋）を含む塩である。前記リチウム塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、及び（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【００５９】
前記のように、前記電解質塩は、前記アンモニウム塩とリチウム塩うちいずれか一つを単独に使用したり、２つの塩を混合して使用することができる。前記アンモニウム塩と前記リチウム塩を混合して使用する場合、前記リチウム塩と前記非リチウム塩は、ほぼ類似したモル濃度で混合して使用し、前記エネルギー格納装置２００の種類及び応用分野に応じて、前記リチウム塩と前記非リチウム塩の相対的な含量比率が調節されることができる。例えば、前記エネルギー格納装置２００が出力特性が強調される分野に使われる場合、前記アンモニウム塩の重量比（ｗｔ％）を前記リチウム塩の重量比（ｗｔ％）に比べて同じ或いは増加させることが好ましい。一例として、前記電解液２２０のうち、前記リチウム塩と前記アンモニウム塩のモル濃度は、各々、０．３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５ｍｏｌ／Ｌで調節され、前記リチウム塩の重量比（ｗｔ％）と前記アンモニウム塩の重量比（ｗｔ％）は、ほぼ５：５〜１：９濃度に調節されることができる。他の例として、前記エネルギー格納装置２００が容量特性を強調する分野に使われる場合には、前記リチウム塩の重量比（ｗｔ％）と前記アンモニウム塩の重量比（ｗｔ％）は、ほぼ９：１〜５：５濃度に調節されることができる。
【００６０】
前記電解液２２０内の前記リチウム塩の含量が前記比率基準に比べて少ない場合、前記エネルギー格納装置２００の容量が減少されることができる。特に、前記エネルギー格納装置２００がリチウムイオンキャパシター（ＬＩＣ）である場合、初期充放電時、初期ＳＥＩ皮膜形成（ｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）によるリチウムイオンの消耗により、電極の非可逆容量が大きくなり、前記エネルギー格納装置２００の溶液安定性が低くなることができる。これに対し、前記電解液２２０内の前記リチウム塩の含量が前記比率基準に比べて多い場合、前記リチウム塩の加水分解により前記エネルギー格納装置２００の充放電特性が低下される問題点が発生されることができる。また、一般的にリチウム塩を使用した場合がアンモニウム塩を使用した場合に比べて電解液のイオン伝導度が小さいため、エネルギー格納装置の出力特性も低下されることができる。
【００６１】
ここで、前記アンモニウム塩と前記リチウム塩を含む電解質塩の濃度は、２．０Ｍ未満であることが好ましい。前記電解液の濃度が増加するほどエネルギー格納装置２００の出力及び容量特性が増加するが、２．０Ｍを超過する場合、却って電解質塩の溶解度及び伝導度の上昇が飽和され、エネルギー格納装置の特性が低下されることができる。また、過度な電解質塩の使用は、エネルギー格納装置の製造コストを上昇させる原因になることができる。これに対し、前記電解質塩の濃度が顕著に少ない場合、エネルギー格納装置２００の出力及び容量特性を十分に発揮することができないため、前記電解質塩の濃度は、０．１Ｍ以上であることが好ましい。これにより、前記電解質塩の濃度は、ほぼ０．１Ｍ〜２．０Ｍで調節されることができる。
【００６２】
前記溶媒は、環形カーボネート及び線形カーボネートのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。例えば、前記環形カーボネートには、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、及びビニールエチレンカーボネート（ＶＥＣ）のうち少なくともいずれか一つが使われることができる。前記線形カーボネートには、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルブチルカーボネート（ＭＢＣ）、及びジブチルカーボネート（ＤＢＣ）のうち少なくともいずれか一つが使われることができる。その他、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、プロピオニトリル（ｐｒｏｐｉｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ガンマブチロラクトン（Ｇａｍｍａｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、スルホラン（ｓｕｌｆｏｌａｎｅ）、エチルアセテート（ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、メチルアセテート（ｍｅｔｈｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）、メチルプロピオネート（ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）等、多様な種類のエーテル、エステル、及びアミド系列の溶媒が使われることができる。
【００６３】
前記のような構造のエネルギー格納装置２００は、電流コレクタ１１０、及び前記電流コレクタ１１０に形成され、炭素材料１２２ａにメッキ工程を実行して形成された金属粒子１２２ｂが形成された活物質層１２０を有する陰極１００ａ及び陽極１００ｂを具備し、前記電流コレクタ１１０にはアルミニウムフォイルが使われ、前記活物質層１２０は、活性炭素１２２を含むことができる。このような構造のエネルギー格納装置２００は、活性炭素を利用する電気二重層電荷吸着（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）を充放電反応メカニズムとして駆動される電気二重層キャパシター（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＥＤＬＣ）として使われることができる。
【００６４】
図５は、本発明の他の実施形態によるエネルギー格納装置を示す図面である。図１、図２及び図４を参照すると、本発明の他の実施形態によるエネルギー格納装置３００は、電極構造体１００ｃ、１００ｄ、分離膜３１０、及び電解液３２０を含むことができる。
【００６５】
前記電極構造体１００ｃ、１００ｄの各々は、前記図１及び図２を参照して説明した電極構造体１００とほぼ同一構造を有し、前記分離膜３１０を挟んで互いに対向するように配置されることができる。前記電極構造体１００ｃ、１００ｄのうち一つは、前記エネルギー格納装置３００の陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１００ｃとして使われ、前記電極構造体１００ｃ、１００ｄのうち他の一つは、前記エネルギー格納装置３００の陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１００ｄとして使われることができる。
【００６６】
前記陰極１００ｃ及び前記陽極１００ｄの各々は、互いに異なる種類の電流コレクタ及び前記電流コレクタにコーティングされた活物質層で構成されることができる。一例として、前記陰極１００ｃは、銅フォイル（ｃｏｐｐｅｒ  ｆｏｉｌ）を含む電流コレクタ１１０ｃ及びグラファイトを含む活物質層１２０ｃで構成されることができる。これに対し、前記陽極１００ｄは、アルミニウムフォイル（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｆｏｉｌ）を含む電流コレクタ１１０ｄ及び活性炭素を含む活物質層１２０ｄで構成されることができる。
【００６７】
前記電解液３２０は、溶媒に所定の電解質塩を溶解させて製造された組成物である。前記電解質塩は、前記陰極１００ｃの活物質層１２０ｃの内部に吸蔵される充電反応メカニズムを有する陽イオン３２２を含むことができる。また、前記陽イオン３２２は、前記陽極１００ｄの活物質層１２０ｄの表面に吸着される充電反応メカニズムを有するように動作されることができる。このような前記電解質塩には、リチウム塩を単独に使用することができる。または、選択的に、前記電解質塩には、リチウム塩とアンモニウム塩を一定割合で混合して使用することもできる。前記電解質塩の含量は、前記電解液の濃度がほぼ０．１Ｍ〜２．０Ｍとなるように調節されることができる。前記溶媒には、環形カーボネート、線形カーボネート、多様な種類のエーテル、エステル、及びアミド系列の溶媒が選択的に使われることができる。
【００６８】
前記のような構造のエネルギー格納装置３００は、銅フォイルを含む電流コレクタ１１０ｃとグラファイトを含む活物質層１２０ｃとで構成された陰極１００ｃ、アルミニウムフォイルを含む電流コレクタ１１０ｄと活性炭素を含む活物質層１２０ｄとで構成された陽極１００ｄ、及びリチウム塩を有する電解液３２０を具備することができる。このような構造のエネルギー格納装置３００は、リチウムイオン（Ｌｉ＋）を電気化学反応メカニズムのキャリアイオンとして使用するリチウムイオンキャパシター（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）として使われることができる。
【００６９】
（実施例１）
活性炭粉末を用意し、前記活性炭粉末に銀（Ａｇ）無電解メッキ工程を実行した。銀無電解メッキ工程時に使われたメッキ液には、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）９．７ｇ、水酸化アンモニウム（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）４．４ｇ、硫酸ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ  ｓｕｌｆａｔｅ）１９．２ｇ、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）４．８ｇを溶解させたメッキ液を使用した。前記活性炭粉末６２ｇを前記メッキ液に反応させて無電解メッキ工程を実行した。また、水洗、フィルタリング、及び真空乾燥などの作業を順に実行し、活物質を得た。このように得た活物質をアセチレンブラック（Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ  Ｂｌａｃｋ：ＡＢ）導電材及びポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＤＦ）バインダーとほぼ８０：１０：１０割合で混合してスラリー形態の活物質組成物を製造し、これを金属フォイル上にコーティング及び乾燥して陰極を製造した。一方、陽極は、無電解メッキ処理されない活性炭粉末を使用して前記のような陰極の製造方法とほぼ同一方法により製造した。
【００７０】
電解液は、アンモニウム塩として１Ｍ  ＴＥＡＢＦ４、リチウム塩として０．５Ｍ  ＬｉＢＦ４を用意した後、これらの電解質をアセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌ：ＡＣＮ）溶媒に溶解させて電解液を製造した。前記のような電極構造物を５ｃｍ×１０ｃｍ大きさに切って積層し、前記電解液を注入してパウチ形態の電気二重層キャパシター（ＥＤＬＣ）を製造した。このように製造された電気二重層キャパシターに対して容量及び抵抗特性をほぼ０．１〜２．７Ｖ電圧範囲で評価した。
【００７１】
（実施例２）
前記実施例１と比較して、メッキ工程として錫（Ｓｎ）無電解メッキ工程を実行すること以外に、他の条件を全部同一にして電気二重層キャパシターを製造し、同一条件でテストを進行した。前記錫無電解メッキ工程で使われるメッキ液には、塩化第一錫（ＳｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）４．９ｇ、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）５．２ｇ、シアン化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｃｙａｎｉｄｅ、ＮａＣＮ）５０ｇを溶解させたメッキ液を使用した。
【００７２】
（比較例１）
前記実施例１及び２と比較して、陽極と陰極の両方とも無電解メッキ工程を実行せず、活性炭だけを活物質にした後、他の条件を全部同一にして電気二重層キャパシターを製造し、同一条件でテストを進行した。
【００７３】
（実施例３）
黒鉛粉末を用意し、前記黒鉛粉末に銀（Ａｇ）無電解メッキ工程を実行した。銀無電解メッキ工程時に使われたメッキ液には、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）９．７ｇ、水酸化アンモニウム（Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）４．４ｇ、硫酸ヒドラジン（Ｈｙｄｒａｚｉｎｅ  ｓｕｌｆａｔｅ）１９．２ｇ、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）４．８ｇを溶解させたメッキ液を使用した。その他の条件は、実施例１の無電解メッキ工程条件と同一に進行した。
【００７４】
また、水洗、フィルタリング、及び真空乾燥などの作業を順に実行し、活物質を得た。このように得た活物質をアセチレンブラック（Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ  Ｂｌａｃｋ：ＡＢ）導電材及びポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＤＦ）バインダーとほぼ８０：１０：１０割合で混合してスラリー形態の活物質組成物を製造し、これを金属フォイル上にコーティングして乾燥させて陰極を製造した。一方、陽極は、無電解メッキ処理されない活性炭粉末を使用して前記のような陰極の製造方法とほぼ同一方法により製造した。電解液は、アンモニウム塩として０．５Ｍ  ＴＥＡＢＦ４、リチウム塩として１．０Ｍ  ＬｉＰＦ６を用意した後、これらの電解質は、溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を使用した。
【００７５】
前記のように製造された電極構造物を５ｃｍ×１０ｃｍ大きさに切って積層し、前記電解液を注入してパウチ形態のリチウムイオンキャパシター（ＬＩＣ）を製造した。このように製造されたリチウムイオンキャパシターに対して容量及び抵抗特性をほぼ２．２〜３．８Ｖ電圧範囲で評価した。
【００７６】
（実施例４）
前記実施例３と比較して、メッキ工程を錫（Ｓｎ）無電解メッキ工程を実行すること以外に、他の条件を全部同一にしてリチウムイオンキャパシターを製造し、同一条件でテストを進行した。前記錫無電解メッキ工程で使われるメッキ液には、塩化第一錫（ＳｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）４．９ｇ、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）５．２ｇ、シアン化ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｃｙａｎｉｄｅ、ＮａＣＮ）５０ｇを溶解させたメッキ液を使用した。
【００７７】
（比較例２）
前記実施例３及び４と比較して、陽極と陰極の両方とも無電解メッキ工程を実行せず、黒鉛だけを活物質にした後、他の条件を全部同一にしてリチウムイオンキャパシターを製造し、同一条件でテストを進行した。
【００７８】
前述した実施例１〜４、及び比較例１〜２に対する内容を下記の表１に概略的に整理し、そのテスト結果を下記の表２に整理した。
【００７９】
【表１】
2014107550.tif 000003
【００８０】
【表２】
2014107550.tif 000004
【００８１】
前述したように、本発明の一実施形態によるエネルギー格納装置２００である電気二重層キャパシターは、ほぼ０．１〜２．７Ｖテスト電圧範囲で２８０Ｆ以上の高い静電容量を有し、３．５ｍΩ未満の低いＡＣ抵抗を有することを確認した。これは炭素材料にメッキ処理を実行しない比較例１による電気二重層キャパシターの静電容量が２４９Ｆであり、ＡＣ抵抗が３．８ｍΩを有することに比べて、静電容量をほぼ１５％程度向上させ、電気抵抗を１６％以上減少させた効果を発揮した。
【００８２】
また、本発明の他の実施形態によるエネルギー格納装置３００であるリチウムイオンキャパシターは、ほぼ２．２〜３．８Ｖテスト電圧範囲で５６０Ｆ以上の高い静電容量を有し、５．０ｍΩ未満の低いＡＣ抵抗を有することを確認した。これは炭素材料にメッキ処理を実行しない比較例２によるリチウムイオンキャパシターの静電容量が４９６Ｆであり、ＡＣ抵抗が５．７ｍΩを有することに比べて、静電容量をほぼ１５％程度向上させ、電気抵抗を１６％以上減少させた効果を発揮した。
【００８３】
以上の詳細な説明は、本発明を例示するものである。また、前述した内容は、本発明の好ましい実施形態を示して説明することに過ぎず、本発明は、多様な他の組合せ、変更及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。前述した実施形態は、本発明を実施するにあたって最良の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を利用するとき、当業界に知られた他の状態への実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は、開示された実施形態に本発明を制限するものではない。また、添付された特許請求の範囲は、他の実施形態も含むと解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００８４】
１００  電極構造体
１１０  電流コレクタ
１２０  活物質層
１２２  活物質
１２４  導電材
１２６  バインダー
【図１】
2014107550.tif 000005
【図２】
2014107550.tif 000006
【図３】
2014107550.tif 000007
【図４】
2014107550.tif 000008
【図５】
2014107550.tif 000009