リチウムイオンキャパシタ及びその製造方法
【課題】本発明は、リチウムイオンキャパシタの製造方法及びこれによって製造されたリチウムイオンキャパシタを提供する。
【解決手段】セパレータ１１３の一面にリチウム薄膜１１４を形成し、該リチウム薄膜１１４と負極１１２とを互いに接触させ、該セパレータ１１３を介して交互に負極１１２及び正極１１１を配設して電極セル１１０を形成し、該電極セル１１０及び電解液をハワジング１５０に収容し、負極１２にリチウム薄膜１１４からリチウムイオンをプレドーピングする。
【解決手段】セパレータ１１３の一面にリチウム薄膜１１４を形成し、該リチウム薄膜１１４と負極１１２とを互いに接触させ、該セパレータ１１３を介して交互に負極１１２及び正極１１１を配設して電極セル１１０を形成し、該電極セル１１０及び電解液をハワジング１５０に収容し、負極１２にリチウム薄膜１１４からリチウムイオンをプレドーピングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオンキャパシタに関し、一面に配設されたリチウム薄膜を備えるセパレータを用いて、負極のリチウムイオンプレドーピング工程を行うリチウムイオンキャパシタの製造方法及びこれによって製造されたリチウムイオンキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気化学的エネルギー保存装置は、全ての携帯用情報通信機器、電子機器に必須で用いられる完成品機器の核心部品である。また、電気化学的エネルギー保存装置は、未来型電気自動車及び携帯用電子装置等に適用可能な新再生エネルギー分野の高品質エネルギー源として確かに用いられるはずである。
【０００３】
電気化学的エネルギー保存装置のうち電気化学キャパシタは、電気二重層原理を用いる電気二重層キャパシタ(Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ)と電気化学的酸環−還元反応を用いるハイブリッドスーパーキャパシタ（Ｈｙｂｒｉｄ ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とに大別される。
【０００４】
電気二重層キャパシタは、高出力エネルギー特性を必要とする分野において多用されているが、小容量という問題を有している。これに比べて、ハイブリッドスーパーキャパシタは、電気二重層キャパシタの容量特性を改善するための新たな対案として多くの研究がなされている。
特に、ハイブリッドスーパーキャパシタのうちリチウムイオンキャパシタ（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）は、負極にリチウムイオンをドーピングすることによって、電気二重層キャパシタに比べて３〜４倍程度の充電容量を有して、大きいエネルギー密度を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特許出願公開第１９９９−０８６８４７号
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００８−００８０１３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
負極にリチウムイオンをプレドーピングするための工程は、電極セルの最上端層と最下端層とに各々リチウム金属膜を設けた後、電解質溶液に浸漬させることによって行われる。該リチウム金属膜は電極セルの両端に各々設けられるため、積層された負極全体にリチウムイオンが不均一にドーピングされるだけではなく、プレドーピング工程完了後にリチウム金属膜が残存し、リチウムイオンキャパシタの作動時に該リチウム金属が析出され、リチウムイオンキャパシタの信頼性が低下することがある。
【０００７】
また、リチウムイオンが電極セルの内部に設けられた負極に均一にドーピングされるまでの時間が２０日程度が要され、量産への適用に困難さがあった。即ち、リチウムイオンキャパシタは、容量特性を向上させるために負極にプレドーピング工程を必須で行わなければならないが、負極のプレドーピング工程によりリチウムイオンキャパシタの信頼性が低下するかまたは量産へ適用するのに限界があった。
【０００８】
そのため、高容量のリチウムイオンキャパシタを量産へ適用するために、負極にリチウムイオンを均一に且つ速やかにドーピング可能な新たな負極プレドーピング工程が要求されている。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、一面に配設されたリチウム薄膜を備えるセパレータを用いて、負極のリチウムイオンプレドーピング工程を行うリチウムイオンキャパシタの製造方法及びこれによって製造されたリチウムイオンキャパシタを提供するに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を解決するために、本実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造方法は、セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップと、前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップと、前記電極セル及び電解液をハウジングに収容して、前記負極に前記リチウム薄膜からリチウムイオンをプレドーピングするステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記負極は、負極集電体と該負極集電体の一面に負極活物質層とを備えることができる。
【００１２】
また、前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップにて、前記負極集電体と前記リチウム薄膜とは互いに接触することができる。
【００１３】
また、前記負極集電体は、多数の貫通孔を備えるメッシュタイプに形成されることができる。
【００１４】
また、前記正極は、正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含むことができる。
【００１５】
また、前記正極集電体は、無孔のシート形態を有することができる。
【００１６】
また、前記リチウム薄膜は、１〜１０μｍの厚さ範囲を有することができる。
【００１７】
また、前記セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップにて、前記リチウム薄膜の形成は、真空蒸着法によって行われることができる。
【００１８】
また、上記目的を解決するために、他の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、セパレータを介して交互に配設された正極及び負極を含むリチウムイオンキャパシタであって、前記正極は、無孔の正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含み、前記負極は、メッシュタイプの負極集電体と該負極集電体の一面に配設された負極活物質層とを含むことができる。
【００１９】
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドーピングされることができる。
【００２０】
また、前記負極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。
【００２１】
また、前記正極活物質層は、活性炭を含むことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本実施形態によれば、セパレータに形成されたリチウム薄膜を用いて、負極に直接的にリチウムイオンをプレドーピングすることによって、プレドーピング工程時間を短縮すると共に該負極に均一にリチウムイオンをドーピングすることができる。
【００２３】
また、負極に均一に且つ速やかにリチウムイオンをドーピングして、高容量のリチウムイオンキャパシタの製造が可能であると共に信頼性及び量産性を確保することができる。
【００２４】
また、電極のプレドーピング工程は、電極セルを収容するハウジング内部で行われ、該工程を進行するために別途にグローブボックスを備えなくてもよく、リチウムイオンキャパシタの工程単価を減らすことができる。
【００２５】
また、正極は、無孔の形態を有する集電体を備え、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図２】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図３】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図４】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図５】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図６】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態では具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００２８】
図１〜図６は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【００２９】
図１を参照して、リチウムイオンキャパシタ１００を製造するために、まず、セパレータ１１３の一面にリチウム薄膜１１４を形成する。
【００３０】
該セパレータ１１３は、後述の負極１１２と正極１１１とを互いに電気的に分離する役割をする。セパレータ１１３はイオンの移動のために多孔性を有することができる。セパレータ１１３を形成する材料の例としては、紙、不織布及びセルロース系樹脂等が挙げられるが、本発明の実施形態ではこれに限定するものではない。
【００３１】
リチウム薄膜１１４は、後述の負極１１２にリチウムイオンを供給するための供給源の役割をする。該リチウム薄膜１１４は真空蒸着法によって形成されることができる。リチウム薄膜１１４は１〜１０μｍの厚さ範囲を有することができる。リチウム薄膜の厚さが１μｍ未満の場合、負極１１２にドーピングされるためのリチウムの量があまり少なく、負極活物質層１１２ｂとリチウム薄膜１１４との間の接触抵抗が増大して、プレドーピング工程が十分に行われなくなる。一方、リチウム薄膜の厚さが１０μｍ超の場合、負極１１２にプレドーピング工程を行った後セパレータ１１３上に残されることになる。リチウム薄膜１１４の厚さに対して限定するわけではなく、負極材料の材料や厚さによって変更されてもよい。
【００３２】
図２を参照して、セパレータ１１３上にリチウム薄膜１１４を形成することとは別途に、負極１１２を提供する。該負極１１２は、負極集電体１１２ａと該負極集電体１１２ａの一面に配設された負極活物質層１１２ｂとを含むことができる。
【００３３】
負極集電体１１２ａは金属、例えば銅、ニッケル及びステンレスのうちいずれか１つを含むことができる。負極集電体１１２ａはイオンの移動を効率よく行って均一なドーピング工程のために多数の貫通孔を備えるメッシュ形態を有することができる。
【００３４】
負極活物質層１１２ｂは、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、ＭＣＦ（Ｍｅｓｏｐｈａｓｅｐｉｔｃｈｂａｓｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）、ＭＣＭＢ（Ｍｅｓｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｂｅａｄ)、黒鉛ウイスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン、ポリアセン（ｐｏｌｙａｃｅｎｅ）系有機半導体、カーボンナノチューブ、炭素材料材料と黒鉛材料との複合炭素材料、フルフリルアルコール（ｆｕｒｆｕｒｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）樹脂の熱分解物、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃ）樹脂の熱分解物、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）及びコークス等の縮合多環炭化水素化物の熱分解物のうちのいずれか１つまたは２つ以上の混合物から成ることができる。
【００３５】
また、負極活物質層１１２ｂはバインダをさらに含むことができる。該バインダを形成する材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系樹脂、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリビニリピロリドン（ＰＶＰ）のうちのいずれか一つまたは２つ以上が挙げられる。
【００３６】
また、負極活物質層１１２ｂは、カーボンブラックのような導電材と溶媒とをさらに含むことができる。
【００３７】
負極１１２は、外部電源と接続するための負極端子１３０を備えることができる。該負極端子１３０は、負極集電体１１２ａから延びていることができる。該負極端子１３０は、各々の負極集電体１１２ａから延びて多数積層されるため、外部電源と容易に接触するために積層された負極端子１３０は超音波融着により一体化されることができる。また、負極端子１３０は別途の外部端子を備え、該外部端子と融着または溶接により接続されることができる。
【００３８】
図３を参照して、負極を提供することとは別途に、正極１１１を提供する。
【００３９】
正極１１１は、正極集電体１１１ａと該正極集電体１１１ａの両面に各々配設された正極活物質層１１１ｂとを含むことができる。
【００４０】
正極集電体１１１ａは、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、チタン、タンタル及びニオブのうちいずれか１つからなることができる。正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができる。これは、後続工程において負極にリチウム薄膜を直接接触してプレドーピング工程を進行するため、正極集電体１１１ａにリチウムイオンの移動のために貫通孔を備える必要がないためである。これにより、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することによって、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を減らすことができる。
【００４１】
正極活物質層１１１ｂは、イオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、即ち活性炭を含むことができる。また、正極活物質層１１１ｂはバインダをさらに含むことができる。該バインダを形成する材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系樹脂、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリビニリピロリドン（ＰＶＰ)等から１つまたは２つ以上が挙げられる。また、正極活物質層２２２は導電材、例えばカーボンブラック、溶媒などをさらに含むことができる。
【００４２】
正極１１１は、外部電源と接続するための正極端子１２０を備えることができる。該正極端子１２０は別途の端子を融着して形成されるか、または正極１１１の正極集電体１１１ａから延びて形成されることができる。
【００４３】
図４を参照して、リチウム薄膜１１４の形成されたセパレータ１１３、正極１１１及び負極１１２を提供した後、該セパレータ１１３を介して正極１１１及び負極１１２を順次配設して電極セル１１０を形成する。該負極１１２にリチウムイオンをプレドーピングするために、セパレータ１１３のリチウム薄膜１１４と負極１１２の負極集電体１１２ａとを互いに接触させる。これは、負極活物質層１１２ｂは炭素素材からなるため、リチウム薄膜１１４と直接接触する場合、抵抗の発生で負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンをドーピングしにくいためである。ここで、導体からなる負極集電体１１２ａとリチウム薄膜１１４とを互いに接触させて、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンをドーピングすることによって、ドーピング時の抵抗を低くし、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンが均一にドーピングすることができる。
【００４４】
本発明の実施形態では、電極セル１１０はパウチタイプであると示したが、これに限定されるわけではない。例えば、電極セル１１０は正極１１１、負極１１２及びセパレータ１１３がロール形態で巻き取られた巻取タイプであってもよい。
【００４５】
図５を参照して、多数に積層された負極端子１３０及び多数に積層された正極端子１２０を融着して各々一体化する。該融着工程方法の例としては、超音波溶接、レーザ溶接及びスポット溶接等が挙げられるが、本発明の実施形態ではこれに限定するわけではない。また、融着した負極端子１３０と正極端子１２０との各々に別途に外部端子を接続することができる。
【００４６】
電極セル１１０を形成した後、電極セル１１０及び電解液をハウジング１５０で封止することによって、リチウムイオンキャパシタ１００を形成することができる。
【００４７】
電極セル１１０の封止工程を具体的に説明する。まず、電極セル１１０を挟んで２枚のラミネートフィルムを提供する。続いて、該２枚のラミネートフィルムを熱融着することにより、電極セル１１０はハウジング１５０に収容されることができる。該融着した正極端子１２０及び負極端子１３０は外部電源と電気的に接続されるためにハウジング１５０から露出されている。
【００４８】
該熱融着工程は、２枚のラミネートフィルムのエッジに沿って行われる。また、該工程は、該２枚のラミネートフィルム間に介在する電極セル１１０に電解液を投入するためのスキ間を残すように行われる。該スキ間を通じて、ハウジング１５０の内部に電解液を充填する場合、該電解液は電極セル１１０、即ちセパレータ１１３、負極活物質層１１２ｂ及び正極活物質層１１１ｂに含浸されることができる。
【００４９】
また、互いに電気的に短絡したリチウム薄膜１１４と負極活物質層１１２ｂとの電位差によって、リチウムイオンはリチウム薄膜１１４から負極集電体１１２ａの貫通孔を通過して負極活物質層１１２ｂにプレドーピングされることになる。
【００５０】
該電解液は、電解質及び溶媒を含むことができる。該電解質は、塩の状態で、例えばリチウム塩またはアンモニウム塩等であってもよい。該溶媒は、非プロトン性有機溶媒を用いてもよい。該溶媒は、電解質の溶解性、電極との反応性、粘性及び使用温度範囲を考慮して選択することができる。該溶媒の例としては、プロピレンカルボネート、ジエチルカルボネート、エチレンカルボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン及びテトラヒドロフラン、エチルメチルカルボネート等が挙げられる。ここで、溶媒は、１つまたは２つ以上を混合して用いられてもよい。例えば、該溶媒は、エチレンカーボンとエチルメチルカルボネートとを混合して用いてもよい。ここで、エチレンカーボンとエチルメチルカルボネートとの混合比は、１：１〜１：２であってもよい。
【００５１】
電解液の充填を完了した後、スキ間を真空封止することによって、リチウムイオンキャパシタ１００を形成することができる。
【００５２】
ここで、ハウジング１５０はラミネートフィルムを用いて形成することと示したが、これに限定するものではなく、金属缶を用いてもよい。
【００５３】
本発明の実施形態のように、セパレータを介して積層された負極１１２に各々リチウム薄膜を直接接触してリチウムイオンをプレドーピングさせることによって、プレドーピング工程時間を短縮することができる。これにより、リチウムイオンキャパシタの量産性を高めることができる。
【００５４】
また、負極１１２のプレドーピング工程は、ハウジング１５０の内部で行われ、負極１１２のプレドーピング工程のためのグローブボックスを備えなくてもよく、生産設備の投資を縮小でき、リチウムイオンキャパシタの生産コストを減らすことができる。
【００５５】
また、負極１１２にリチウム薄膜１１４を直接接触してリチウムイオンをプレドーピングさせることによって、リチウムイオンが正極集電体１１１ａで移動しなくてもよく、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができ、リチウムイオンキャパシタの抵抗を減らすことができる。
【００５６】
本発明の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、３．８Ｖ〜２．０の高電圧範囲で６０℃サイクルに優れて大容量を得ることができる。これにより、２次のプレドーピング工程で負極にリチウムイオンをプレドーピングすることによって、エネルギー密度を向上させ、信頼性を確保することができるものが認められた。
【００５７】
以下、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造方法によって製造されたリチウムイオンキャパシタについて説明することにする。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの断面図である。
【００５９】
図７を参照して、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、電極セル１１０と、電解液に含浸された電極セル１１０を封止するハウジング(図６の１５０)とを含むことができる。
【００６０】
該電極セル１１０は、セパレータ１１０を介して交互に配設された正極１１１と負極１１２とを備えることができる。
【００６１】
正極１１１は、正極集電体１１１ａと該正極集電体１１１ａの両面に各々配設された正極活物質層１１１ｂとを含むことができる。ここで、負極１１２のプレドーピング工程が負極１１２にリチウム薄膜１１４を直接接触して行われるため、リチウムイオンが正極集電体１１１ａを通過する必要がなく、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができる。これにより、リチウムイオンキャパシタ１００の内部抵抗を低くすることができる。
【００６２】
正極活物質層１１１ｂは、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば活性炭を含むことができる。
【００６３】
正極１１１は、正極集電体１１１ａの一側に配設された正極端子１２０を備えることができる。
【００６４】
負極１１２は、負極集電体１１２ａと該負極集電体１１２ａの一面に配設された負極活物質層１１２ｂとを含むことができる。これは負極のプレドーピング工程で負極活物質層１１２ｂとリチウム薄膜との間の抵抗を低くするために、負極集電体１１２ａとリチウム薄膜とを互いに接触させるためである。
【００６５】
ここで、負極集電体１１２ａに用いられる材料の例としては、銅及びニッケルのうちの少なくともいずれか一つからなるホイルが挙げられる。負極集電体１１２ａは、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンを移動させるために多数の貫通孔を有するメッシュ形態を有することができる。
【００６６】
負極活物質層は、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンがプレドーピングされており、負極活物質層１１２ｂの電位は、リチウムを基準に０Ｖに近接し、リチウムイオンキャパシタのエネルギー密度を増大させて充放電サイクルの信頼性を向上させることができる。ここで、負極活物質層１１２ｂの電位は、リチウムイオンのプレドーピング工程の制御で適用製品によって多様に変更されてもよい。
【００６７】
負極１１２は、負極集電体１１２ａの一側に配設された負極端子１３０を備えることができる。
【００６８】
従って、本発明の実施形態のように、負極は負極集電体の一面にのみ負極活物質層を備えることによって、従来厚さを維持しつつリチウムイオンキャパシタに積層される電極数を増大させることができ、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を低くすることができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１００ リチウムイオンキャパシタ
１１０ 電極セル
１１１ 正極
１１２ 負極
１１３ セパレータ
１１４ リチウム薄膜
１２０ 正極端子
１３０ 負極端子
１５０ ハウジング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオンキャパシタに関し、一面に配設されたリチウム薄膜を備えるセパレータを用いて、負極のリチウムイオンプレドーピング工程を行うリチウムイオンキャパシタの製造方法及びこれによって製造されたリチウムイオンキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気化学的エネルギー保存装置は、全ての携帯用情報通信機器、電子機器に必須で用いられる完成品機器の核心部品である。また、電気化学的エネルギー保存装置は、未来型電気自動車及び携帯用電子装置等に適用可能な新再生エネルギー分野の高品質エネルギー源として確かに用いられるはずである。
【０００３】
電気化学的エネルギー保存装置のうち電気化学キャパシタは、電気二重層原理を用いる電気二重層キャパシタ(Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ)と電気化学的酸環−還元反応を用いるハイブリッドスーパーキャパシタ（Ｈｙｂｒｉｄ ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とに大別される。
【０００４】
電気二重層キャパシタは、高出力エネルギー特性を必要とする分野において多用されているが、小容量という問題を有している。これに比べて、ハイブリッドスーパーキャパシタは、電気二重層キャパシタの容量特性を改善するための新たな対案として多くの研究がなされている。
特に、ハイブリッドスーパーキャパシタのうちリチウムイオンキャパシタ（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）は、負極にリチウムイオンをドーピングすることによって、電気二重層キャパシタに比べて３〜４倍程度の充電容量を有して、大きいエネルギー密度を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特許出願公開第１９９９−０８６８４７号
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００８−００８０１３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
負極にリチウムイオンをプレドーピングするための工程は、電極セルの最上端層と最下端層とに各々リチウム金属膜を設けた後、電解質溶液に浸漬させることによって行われる。該リチウム金属膜は電極セルの両端に各々設けられるため、積層された負極全体にリチウムイオンが不均一にドーピングされるだけではなく、プレドーピング工程完了後にリチウム金属膜が残存し、リチウムイオンキャパシタの作動時に該リチウム金属が析出され、リチウムイオンキャパシタの信頼性が低下することがある。
【０００７】
また、リチウムイオンが電極セルの内部に設けられた負極に均一にドーピングされるまでの時間が２０日程度が要され、量産への適用に困難さがあった。即ち、リチウムイオンキャパシタは、容量特性を向上させるために負極にプレドーピング工程を必須で行わなければならないが、負極のプレドーピング工程によりリチウムイオンキャパシタの信頼性が低下するかまたは量産へ適用するのに限界があった。
【０００８】
そのため、高容量のリチウムイオンキャパシタを量産へ適用するために、負極にリチウムイオンを均一に且つ速やかにドーピング可能な新たな負極プレドーピング工程が要求されている。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、一面に配設されたリチウム薄膜を備えるセパレータを用いて、負極のリチウムイオンプレドーピング工程を行うリチウムイオンキャパシタの製造方法及びこれによって製造されたリチウムイオンキャパシタを提供するに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を解決するために、本実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造方法は、セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップと、前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップと、前記電極セル及び電解液をハウジングに収容して、前記負極に前記リチウム薄膜からリチウムイオンをプレドーピングするステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記負極は、負極集電体と該負極集電体の一面に負極活物質層とを備えることができる。
【００１２】
また、前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップにて、前記負極集電体と前記リチウム薄膜とは互いに接触することができる。
【００１３】
また、前記負極集電体は、多数の貫通孔を備えるメッシュタイプに形成されることができる。
【００１４】
また、前記正極は、正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含むことができる。
【００１５】
また、前記正極集電体は、無孔のシート形態を有することができる。
【００１６】
また、前記リチウム薄膜は、１〜１０μｍの厚さ範囲を有することができる。
【００１７】
また、前記セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップにて、前記リチウム薄膜の形成は、真空蒸着法によって行われることができる。
【００１８】
また、上記目的を解決するために、他の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、セパレータを介して交互に配設された正極及び負極を含むリチウムイオンキャパシタであって、前記正極は、無孔の正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含み、前記負極は、メッシュタイプの負極集電体と該負極集電体の一面に配設された負極活物質層とを含むことができる。
【００１９】
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドーピングされることができる。
【００２０】
また、前記負極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。
【００２１】
また、前記正極活物質層は、活性炭を含むことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本実施形態によれば、セパレータに形成されたリチウム薄膜を用いて、負極に直接的にリチウムイオンをプレドーピングすることによって、プレドーピング工程時間を短縮すると共に該負極に均一にリチウムイオンをドーピングすることができる。
【００２３】
また、負極に均一に且つ速やかにリチウムイオンをドーピングして、高容量のリチウムイオンキャパシタの製造が可能であると共に信頼性及び量産性を確保することができる。
【００２４】
また、電極のプレドーピング工程は、電極セルを収容するハウジング内部で行われ、該工程を進行するために別途にグローブボックスを備えなくてもよく、リチウムイオンキャパシタの工程単価を減らすことができる。
【００２５】
また、正極は、無孔の形態を有する集電体を備え、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図２】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図３】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図４】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図５】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図６】同じく、リチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態では具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【００２８】
図１〜図６は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造工程を示す斜視図である。
【００２９】
図１を参照して、リチウムイオンキャパシタ１００を製造するために、まず、セパレータ１１３の一面にリチウム薄膜１１４を形成する。
【００３０】
該セパレータ１１３は、後述の負極１１２と正極１１１とを互いに電気的に分離する役割をする。セパレータ１１３はイオンの移動のために多孔性を有することができる。セパレータ１１３を形成する材料の例としては、紙、不織布及びセルロース系樹脂等が挙げられるが、本発明の実施形態ではこれに限定するものではない。
【００３１】
リチウム薄膜１１４は、後述の負極１１２にリチウムイオンを供給するための供給源の役割をする。該リチウム薄膜１１４は真空蒸着法によって形成されることができる。リチウム薄膜１１４は１〜１０μｍの厚さ範囲を有することができる。リチウム薄膜の厚さが１μｍ未満の場合、負極１１２にドーピングされるためのリチウムの量があまり少なく、負極活物質層１１２ｂとリチウム薄膜１１４との間の接触抵抗が増大して、プレドーピング工程が十分に行われなくなる。一方、リチウム薄膜の厚さが１０μｍ超の場合、負極１１２にプレドーピング工程を行った後セパレータ１１３上に残されることになる。リチウム薄膜１１４の厚さに対して限定するわけではなく、負極材料の材料や厚さによって変更されてもよい。
【００３２】
図２を参照して、セパレータ１１３上にリチウム薄膜１１４を形成することとは別途に、負極１１２を提供する。該負極１１２は、負極集電体１１２ａと該負極集電体１１２ａの一面に配設された負極活物質層１１２ｂとを含むことができる。
【００３３】
負極集電体１１２ａは金属、例えば銅、ニッケル及びステンレスのうちいずれか１つを含むことができる。負極集電体１１２ａはイオンの移動を効率よく行って均一なドーピング工程のために多数の貫通孔を備えるメッシュ形態を有することができる。
【００３４】
負極活物質層１１２ｂは、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、ＭＣＦ（Ｍｅｓｏｐｈａｓｅｐｉｔｃｈｂａｓｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）、ＭＣＭＢ（Ｍｅｓｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ｂｅａｄ)、黒鉛ウイスカ（ｗｈｉｓｋｅｒ）、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン、ポリアセン（ｐｏｌｙａｃｅｎｅ）系有機半導体、カーボンナノチューブ、炭素材料材料と黒鉛材料との複合炭素材料、フルフリルアルコール（ｆｕｒｆｕｒｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）樹脂の熱分解物、ノボラック（ｎｏｖｏｌａｃ）樹脂の熱分解物、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）及びコークス等の縮合多環炭化水素化物の熱分解物のうちのいずれか１つまたは２つ以上の混合物から成ることができる。
【００３５】
また、負極活物質層１１２ｂはバインダをさらに含むことができる。該バインダを形成する材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系樹脂、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリビニリピロリドン（ＰＶＰ）のうちのいずれか一つまたは２つ以上が挙げられる。
【００３６】
また、負極活物質層１１２ｂは、カーボンブラックのような導電材と溶媒とをさらに含むことができる。
【００３７】
負極１１２は、外部電源と接続するための負極端子１３０を備えることができる。該負極端子１３０は、負極集電体１１２ａから延びていることができる。該負極端子１３０は、各々の負極集電体１１２ａから延びて多数積層されるため、外部電源と容易に接触するために積層された負極端子１３０は超音波融着により一体化されることができる。また、負極端子１３０は別途の外部端子を備え、該外部端子と融着または溶接により接続されることができる。
【００３８】
図３を参照して、負極を提供することとは別途に、正極１１１を提供する。
【００３９】
正極１１１は、正極集電体１１１ａと該正極集電体１１１ａの両面に各々配設された正極活物質層１１１ｂとを含むことができる。
【００４０】
正極集電体１１１ａは、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、チタン、タンタル及びニオブのうちいずれか１つからなることができる。正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができる。これは、後続工程において負極にリチウム薄膜を直接接触してプレドーピング工程を進行するため、正極集電体１１１ａにリチウムイオンの移動のために貫通孔を備える必要がないためである。これにより、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することによって、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を減らすことができる。
【００４１】
正極活物質層１１１ｂは、イオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、即ち活性炭を含むことができる。また、正極活物質層１１１ｂはバインダをさらに含むことができる。該バインダを形成する材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系樹脂、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリビニリピロリドン（ＰＶＰ)等から１つまたは２つ以上が挙げられる。また、正極活物質層２２２は導電材、例えばカーボンブラック、溶媒などをさらに含むことができる。
【００４２】
正極１１１は、外部電源と接続するための正極端子１２０を備えることができる。該正極端子１２０は別途の端子を融着して形成されるか、または正極１１１の正極集電体１１１ａから延びて形成されることができる。
【００４３】
図４を参照して、リチウム薄膜１１４の形成されたセパレータ１１３、正極１１１及び負極１１２を提供した後、該セパレータ１１３を介して正極１１１及び負極１１２を順次配設して電極セル１１０を形成する。該負極１１２にリチウムイオンをプレドーピングするために、セパレータ１１３のリチウム薄膜１１４と負極１１２の負極集電体１１２ａとを互いに接触させる。これは、負極活物質層１１２ｂは炭素素材からなるため、リチウム薄膜１１４と直接接触する場合、抵抗の発生で負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンをドーピングしにくいためである。ここで、導体からなる負極集電体１１２ａとリチウム薄膜１１４とを互いに接触させて、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンをドーピングすることによって、ドーピング時の抵抗を低くし、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンが均一にドーピングすることができる。
【００４４】
本発明の実施形態では、電極セル１１０はパウチタイプであると示したが、これに限定されるわけではない。例えば、電極セル１１０は正極１１１、負極１１２及びセパレータ１１３がロール形態で巻き取られた巻取タイプであってもよい。
【００４５】
図５を参照して、多数に積層された負極端子１３０及び多数に積層された正極端子１２０を融着して各々一体化する。該融着工程方法の例としては、超音波溶接、レーザ溶接及びスポット溶接等が挙げられるが、本発明の実施形態ではこれに限定するわけではない。また、融着した負極端子１３０と正極端子１２０との各々に別途に外部端子を接続することができる。
【００４６】
電極セル１１０を形成した後、電極セル１１０及び電解液をハウジング１５０で封止することによって、リチウムイオンキャパシタ１００を形成することができる。
【００４７】
電極セル１１０の封止工程を具体的に説明する。まず、電極セル１１０を挟んで２枚のラミネートフィルムを提供する。続いて、該２枚のラミネートフィルムを熱融着することにより、電極セル１１０はハウジング１５０に収容されることができる。該融着した正極端子１２０及び負極端子１３０は外部電源と電気的に接続されるためにハウジング１５０から露出されている。
【００４８】
該熱融着工程は、２枚のラミネートフィルムのエッジに沿って行われる。また、該工程は、該２枚のラミネートフィルム間に介在する電極セル１１０に電解液を投入するためのスキ間を残すように行われる。該スキ間を通じて、ハウジング１５０の内部に電解液を充填する場合、該電解液は電極セル１１０、即ちセパレータ１１３、負極活物質層１１２ｂ及び正極活物質層１１１ｂに含浸されることができる。
【００４９】
また、互いに電気的に短絡したリチウム薄膜１１４と負極活物質層１１２ｂとの電位差によって、リチウムイオンはリチウム薄膜１１４から負極集電体１１２ａの貫通孔を通過して負極活物質層１１２ｂにプレドーピングされることになる。
【００５０】
該電解液は、電解質及び溶媒を含むことができる。該電解質は、塩の状態で、例えばリチウム塩またはアンモニウム塩等であってもよい。該溶媒は、非プロトン性有機溶媒を用いてもよい。該溶媒は、電解質の溶解性、電極との反応性、粘性及び使用温度範囲を考慮して選択することができる。該溶媒の例としては、プロピレンカルボネート、ジエチルカルボネート、エチレンカルボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン及びテトラヒドロフラン、エチルメチルカルボネート等が挙げられる。ここで、溶媒は、１つまたは２つ以上を混合して用いられてもよい。例えば、該溶媒は、エチレンカーボンとエチルメチルカルボネートとを混合して用いてもよい。ここで、エチレンカーボンとエチルメチルカルボネートとの混合比は、１：１〜１：２であってもよい。
【００５１】
電解液の充填を完了した後、スキ間を真空封止することによって、リチウムイオンキャパシタ１００を形成することができる。
【００５２】
ここで、ハウジング１５０はラミネートフィルムを用いて形成することと示したが、これに限定するものではなく、金属缶を用いてもよい。
【００５３】
本発明の実施形態のように、セパレータを介して積層された負極１１２に各々リチウム薄膜を直接接触してリチウムイオンをプレドーピングさせることによって、プレドーピング工程時間を短縮することができる。これにより、リチウムイオンキャパシタの量産性を高めることができる。
【００５４】
また、負極１１２のプレドーピング工程は、ハウジング１５０の内部で行われ、負極１１２のプレドーピング工程のためのグローブボックスを備えなくてもよく、生産設備の投資を縮小でき、リチウムイオンキャパシタの生産コストを減らすことができる。
【００５５】
また、負極１１２にリチウム薄膜１１４を直接接触してリチウムイオンをプレドーピングさせることによって、リチウムイオンが正極集電体１１１ａで移動しなくてもよく、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができ、リチウムイオンキャパシタの抵抗を減らすことができる。
【００５６】
本発明の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、３．８Ｖ〜２．０の高電圧範囲で６０℃サイクルに優れて大容量を得ることができる。これにより、２次のプレドーピング工程で負極にリチウムイオンをプレドーピングすることによって、エネルギー密度を向上させ、信頼性を確保することができるものが認められた。
【００５７】
以下、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの製造方法によって製造されたリチウムイオンキャパシタについて説明することにする。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタの断面図である。
【００５９】
図７を参照して、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオンキャパシタは、電極セル１１０と、電解液に含浸された電極セル１１０を封止するハウジング(図６の１５０)とを含むことができる。
【００６０】
該電極セル１１０は、セパレータ１１０を介して交互に配設された正極１１１と負極１１２とを備えることができる。
【００６１】
正極１１１は、正極集電体１１１ａと該正極集電体１１１ａの両面に各々配設された正極活物質層１１１ｂとを含むことができる。ここで、負極１１２のプレドーピング工程が負極１１２にリチウム薄膜１１４を直接接触して行われるため、リチウムイオンが正極集電体１１１ａを通過する必要がなく、正極集電体１１１ａは無孔のシート形態を有することができる。これにより、リチウムイオンキャパシタ１００の内部抵抗を低くすることができる。
【００６２】
正極活物質層１１１ｂは、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば活性炭を含むことができる。
【００６３】
正極１１１は、正極集電体１１１ａの一側に配設された正極端子１２０を備えることができる。
【００６４】
負極１１２は、負極集電体１１２ａと該負極集電体１１２ａの一面に配設された負極活物質層１１２ｂとを含むことができる。これは負極のプレドーピング工程で負極活物質層１１２ｂとリチウム薄膜との間の抵抗を低くするために、負極集電体１１２ａとリチウム薄膜とを互いに接触させるためである。
【００６５】
ここで、負極集電体１１２ａに用いられる材料の例としては、銅及びニッケルのうちの少なくともいずれか一つからなるホイルが挙げられる。負極集電体１１２ａは、負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンを移動させるために多数の貫通孔を有するメッシュ形態を有することができる。
【００６６】
負極活物質層は、リチウムイオンを可逆的にドーピング及び脱ドーピング可能な炭素材料、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。負極活物質層１１２ｂにリチウムイオンがプレドーピングされており、負極活物質層１１２ｂの電位は、リチウムを基準に０Ｖに近接し、リチウムイオンキャパシタのエネルギー密度を増大させて充放電サイクルの信頼性を向上させることができる。ここで、負極活物質層１１２ｂの電位は、リチウムイオンのプレドーピング工程の制御で適用製品によって多様に変更されてもよい。
【００６７】
負極１１２は、負極集電体１１２ａの一側に配設された負極端子１３０を備えることができる。
【００６８】
従って、本発明の実施形態のように、負極は負極集電体の一面にのみ負極活物質層を備えることによって、従来厚さを維持しつつリチウムイオンキャパシタに積層される電極数を増大させることができ、リチウムイオンキャパシタの内部抵抗を低くすることができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１００ リチウムイオンキャパシタ
１１０ 電極セル
１１１ 正極
１１２ 負極
１１３ セパレータ
１１４ リチウム薄膜
１２０ 正極端子
１３０ 負極端子
１５０ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップと、
前記リチウム薄膜と負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び正極を配設して電極セルを形成するステップと、
前記電極セル及び電解液をハウジングに収容し、前記負極に前記リチウム薄膜からリチウムイオンをプレドーピングするステップと、
を含むリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記負極は、負極集電体と該負極集電体の一面に負極活物質層とを備える請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップにて、
前記負極集電体と前記リチウム薄膜とは、互いに接触する請求項２に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記負極集電体は、多数の貫通孔を備えるメッシュタイプで形成される請求項２に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記正極は、正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含む請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項６】
前記正極集電体は、無孔のシート形態を有する請求項５に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記リチウム薄膜は、１〜１０μｍの厚さ範囲を有する請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップにて、
前記リチウム薄膜の形成は、真空蒸着法によって行われる請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項９】
セパレータを挟んで交互に配設される正極及び負極を含むリチウムイオンキャパシタであって、
前記正極は、無孔の正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含み、
前記負極は、メッシュタイプの負極集電体と該負極集電体の一面に配設された負極活物質層とを含むリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１０】
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドーピングされている請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１１】
前記負極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含む請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１２】
前記正極活物質層は、活性炭を含む請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１】
セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップと、
前記リチウム薄膜と負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び正極を配設して電極セルを形成するステップと、
前記電極セル及び電解液をハウジングに収容し、前記負極に前記リチウム薄膜からリチウムイオンをプレドーピングするステップと、
を含むリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項２】
前記負極は、負極集電体と該負極集電体の一面に負極活物質層とを備える請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項３】
前記リチウム薄膜と前記負極とを互いに接触させ、該セパレータを介して交互に前記負極及び前記正極を配設して電極セルを形成するステップにて、
前記負極集電体と前記リチウム薄膜とは、互いに接触する請求項２に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項４】
前記負極集電体は、多数の貫通孔を備えるメッシュタイプで形成される請求項２に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項５】
前記正極は、正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含む請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項６】
前記正極集電体は、無孔のシート形態を有する請求項５に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記リチウム薄膜は、１〜１０μｍの厚さ範囲を有する請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記セパレータの一面にリチウム薄膜を形成するステップにて、
前記リチウム薄膜の形成は、真空蒸着法によって行われる請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項９】
セパレータを挟んで交互に配設される正極及び負極を含むリチウムイオンキャパシタであって、
前記正極は、無孔の正極集電体と該正極集電体の両面に各々配設された正極活物質層とを含み、
前記負極は、メッシュタイプの負極集電体と該負極集電体の一面に配設された負極活物質層とを含むリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１０】
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドーピングされている請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１１】
前記負極活物質層は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化炭素繊維、難黒鉛性カーボン及びカーボンナノチューブのうちの少なくともいずれか一つを含む請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１２】
前記正極活物質層は、活性炭を含む請求項９に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５４５２４（Ｐ２０１２−５４５２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７６０（Ｐ２０１１−１２７６０）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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