２次電源用電極及び２次電源用電極の製造方法
【課題】本発明は２次電源用電極の製造方法及び２次電源に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階とを含む。本発明によると、セルが組み立てられる前にリチウムイオンが陰極にドーピングされ、製造工程が簡単になり、リチウムイオンのドーピング速度が向上し、ドーピング量が均一になることができる。
【解決手段】本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階とを含む。本発明によると、セルが組み立てられる前にリチウムイオンが陰極にドーピングされ、製造工程が簡単になり、リチウムイオンのドーピング速度が向上し、ドーピング量が均一になることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２次電源用電極及び２次電源用電極の製造方法に関し、より詳細にはリチウムイオンのドーピング速度を向上させて簡単な方法で製造できる２次電源用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やエンジンとモーターを併用したハイブリッドカー（ＨＥＶ）が開発されながら、燃費を改善するための新たな方法としてエネルギー容量と出力を満足させる新たなエネルギー保存装置が開発された。特に、現在、電気自動車やハイブリッドカー用エネルギー保存装置として言及されているものとして、２次電源（Ｎｉ−ＭＨ ｂａｔｔｅｒｙ、リチウムイオンバッテリー（Ｌｉ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ：ＬｉＢ）等）と電気化学キャパシタ（スーパーキャパシタ）がある。
【０００３】
リチウムイオンバッテリーのような２次電源はエネルギー密度の高い、代表的なエネルギー保存装置である。しかし、２次電源はスーパーキャパシタに比べて出力特性が制限的である。これに対して、スーパーキャパシタは高出力保存装置であるが、リチウムイオンバッテリーに比べてエネルギー密度が低いという限界がある。このような夫々の短所を克服するために、リチウムプレドーピング（Ｌｉ ｐｒｅ−ｄｏｐｉｎｇ）技術が考案された。既に、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ：Ｌｉ ｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）というスーパーキャパシタが常用化されつつあり、このリチウムイオンキャパシタは既存の電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）タイプのスーパーキャパシタよりエネルギー密度を３〜４倍向上させている。このようなスーパーキャパシタの用途としては、上述の電気自動車、ハイブリッドカー等のエネルギー保存用の他にも、最近では太陽光及び太陽熱発電、風力発電、掘削機のような建設機械用重装備等の電源に多く適用されたり、検討されている。
【０００４】
特に、リチウムイオンキャパシタにおいては、リチウムをプレドーピングする方法が最も重要である。それはどれ位速く、且つ均一にドーピングするかによって、セルの特性、量産性及び価格競争力が決まるためである。
【０００５】
従来のリチウムプレドーピング技術では、メッシュ（ｍｅｓｈ）導電性シートを共に使用した。このメッシュ導電性シートの使用はスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）の流動性を発生させて電極の厚さを調節することが困難で、メッシュ導電性シートの張力が足りないために巻取型セル（ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｙｐｅ ｃｅｌｌ）を製作することが困難であるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためのもので、本発明の目的はセルが組み立てられる前にリチウムイオンを電極に予めドーピングし、リチウムイオンのドーピング速度を向上させ、簡単な方法で製造できる２次電源用電極の製造方法及びこれを用いた２次電源の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、所望する量のリチウムイオンが均一にドーピングされた２次電源用電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階とを含む。
【０００９】
上記導電性シートはホイル型導電性シートであることができる。
【００１０】
上記蒸着する段階は真空状態で行われることができる。
【００１１】
上記ドーピングレベルは０．１〜０．１５ Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることができる。
【００１２】
上記ドーピングする段階は、電極物質が形成された導電性シートを電解液に沈殿させ、上記蒸着されたリチウムが上記電極物質に浸透して行われることができる。
【００１３】
本発明の他の実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層する段階とを含むことができる。
【００１４】
本発明のさらに他の実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタの製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層して巻き取る段階とを含むことができる。
【００１５】
本発明の他の実施例による２次電源製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極と第２電極をセパレーターを介して対向配置する段階を含むことができる。
【００１６】
上記２次電源はリチウムイオンバッテリーであることができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するための本発明の一実施例による２次電源用電極は、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする。
【００１８】
上記導電性シートはホイル型導電性シートであることができる。
【００１９】
上記導電性シート上にドーピングされたリチウムは、０．１〜０．１５ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のドーピングレベルでドーピングされることができる。
【００２０】
本発明の他の実施例による積層型リチウムイオンキャパシタは、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターが積層されて構成される。
【００２１】
本発明の他の実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタは、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層と含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターが巻取されて構成される。
【００２２】
本発明のさらに他の実施例による２次電源は導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含む。
【００２３】
上記２次電源はリチウムイオンバッテリーであることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法によると、組み立てる前にドーピングを行うことで、最適のドーピング量を調節することができ、ドーピング工程が簡単になる。また、リチウムを真空蒸着法により蒸着することで、リチウムを均一に蒸着することができ、ドーピング工程が単純になる。すなわち、リチウムドーピングの速度と均一性が著しく改善される。
【００２５】
本発明の一実施例による２次電源用電極は、巻取型セルのような多様な形態のセルを製作するのに適し、セルにはリチウムが均一に、所望する量でドーピングされており、セル性能が最適化される。
【００２６】
従って、本発明の一実施例による２次電源は、出力特性が向上したり、エネルギー密度特性が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｂ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｃ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｄ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図３】本発明の一実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの陰極の製造方法を説明するための流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００２９】
また、類似する機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同じ符号を使用する。
【００３０】
尚、明細書の全体において、ある構成要素を‘含む’とは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００３１】
以下では、図１から図４を参照して本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法及びこれを用いた２次電源の製造方法に対して説明する。
【００３２】
図１は本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。図１に図示されたように、積層型リチウムイオンキャパシタセル１０１は第１電極１１０、第２電極１２０及びセパレーター１３０を含む。
【００３３】
第２電極１２０（以下、本発明の一実施例では‘陰極’と想定して説明及び記載する）は、陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を塗布して形成する。上記陰極活物質１２３はリチウムイオンを可逆的に担持できる物質を使用することができるが、これに制限されない。例えば、グラファイト、ハードカーボン、コークス等の炭素材料、ポリアセン系物質（以下、ＰＡＳともいう）等を使用することができる。
【００３４】
また、陰極活物質１２３と導電性材料を混合して陰極を形成することができ、上記導電性材料はこれに制限されないが、例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等がある。
【００３５】
上記陰極活物質１２３の厚さは特に制限されないが、例えば１０から１００μｍで形成されることができる。
【００３６】
上記陰極導電性シート１２１は陰極活物質１２３に電気的信号を伝達し、蓄積された電荷を集める役割をするもので、金属箔から成ることができる。上記金属箔はステンレス、銅、ニッケル、チタン等から成ることができる。
【００３７】
陰極導電性シート１２１の形態としては、メッシュ（ｍｅｓｈ）導電性シート、ホイル（ｆｏｉｌ）導電性シート等の有孔性、または無孔性シート形状の金属が用いられている。
【００３８】
陰極を製造する詳しい方法については図２ａから図２ｄを参照し、後で説明する。
【００３９】
第１電極１１０（以下、本発明の一実施例では‘陽極’と想定して説明及び記載する）は、陽極導電性シート１１１に陽極活物質１１３を塗布して形成する。上記陽極活物質１１３はリチウムイオンを可逆的に担持できる物質を使用することができ、これに制限されないが、例えば、活性炭を使用したり、上記活性炭と導電性材料及びバインダーを混合して陽極を形成することができる。
【００４０】
上記陽極電極物質の厚さは特に制限されないが、例えば１０から４００μｍで形成されることができる。
【００４１】
上記陽極導電性シート１１１は上記陽極陰極活物質１１３に電気的信号を伝達し、蓄積された電荷を集める導電性シートの役割をするもので、陰極導電性シート同様、金属箔から成ることができる。上記金属箔はアルミニウム、ステンレス、チタン等から成ることができる。
【００４２】
上記セパレーター（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）１３０はイオンが透過できるよう多孔性物質から成ることができる。この場合、多孔性物質として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維等を挙げることができる。
【００４３】
１つの陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０がキャパシタの単位セル１００を形成し、複数の単位セルが積層されると、さらに高い電気容量が得られる。
【００４４】
従来技術では、複数の陰極１２０及び陽極１１０を積層した後に電解液を含浸してキャパシタを製造した。この場合、リチウムイオンをドーピングするために、積層セルには別途のリチウム金属を必要とし、別途の電流を印加する必要があった。
【００４５】
以下では図２ａから図２ｄを参照し、リチウムイオンキャパシタの陰極の製造過程について説明する。
【００４６】
図２ａは本発明の一実施例による陰極１２０を概略的に示す断面図である。上記陰極１２０は陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３が塗布されて形成される。
【００４７】
本発明の一実施例の場合、上記陰極導電性シート１２１としてホイル導電性シートのみを使用してもエネルギー密度の高いリチウムイオンキャパシタを製作することができる。従来は、メッシュはセルを組み立てた後、リチウムイオンをドーピングするために必要であった。しかし、本発明の一実施例の場合、陰極１２０の状態でリチウムイオンのドーピングが行われ、リチウム薄膜層１４０を活用するため、メッシュは必要ない。メッシュがなくても、陰極導電性シート１２１にリチウム薄膜層１４０により均一にリチウムイオンをドーピングすることができる。
【００４８】
従って、ホイル導電性シートを使用するため、電極の厚さを容易に調節することができ、巻取型等の多様な形態のセル製作が容易になる。
【００４９】
図２ｂは、本発明の一実施例によるリチウム薄膜層１４０が蒸着される段階を概略的に示す断面図である。本発明の一実施例の場合、陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を塗布した後に、Ｌｉを蒸着してリチウム薄膜層１４０を形成する。
【００５０】
従来技術では、リチウムイオンをドーピングするにおいて、電解液に含浸させ、別途の電気を印加しないとドーピングが行われなかった。しかし、本発明の一実施例の場合、予めリチウム薄膜層１４０を形成することで、既にリチウムが陰極活物質１２３に薄く蒸着されているため、電解液に含浸するだけでもリチウムイオンのドーピングが行われる。
【００５１】
また、従来はリチウムイオンをドーピングするための積層セルに別途のリチウム金属層が必要であった。しかし、本発明の一実施例の場合、リチウム薄膜層１４０が蒸着されているため、リチウム金属層を配置する工程が要らない。従って、従来のリチウム金属層により形成されたデッドボリューム（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）を減少させることができ、また、電極の厚さも薄くなり、キャパシタの小型化が可能となる。
【００５２】
さらに、リチウムドーピングに必要なリチウム金属の量を最適化したり、全導電性シートにわたって均一にリチウムドーピングを行うことができ、キャパシタのエネルギー密度及びサイクル特性が向上する。
【００５３】
実質的にリチウムをドーピングするために必要な量は非常に小さい。
【００５４】
従って、本発明の一実施例によると、リチウムは真空蒸着法により適切な量のリチウム薄膜層を形成することができる。
【００５５】
図２ｃは、本発明の一実施例によるリチウムイオンのドーピング段階を概略的に示す断面図である。
【００５６】
従来技術において、リチウムイオンキャパシタの場合、リチウムイオンをドーピングする時、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を用いた。電気陰極とリチウム金属の間にセパレーターを設け、電解液に含浸させ対向配置した。また、電気陰極と金属の間に電流を印加し、金属から陰極へのドーピングを誘導した。
【００５７】
図２ｃは本発明の一実施例によるドーピング工程を示す図面である。リチウムが蒸着された陰極を電解液に含浸することで、拡散により陰極導電性シート１２１にリチウムイオンがドーピングされる。上記電解液はこれに限定されないが、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液等を挙げることができる。
【００５８】
一方、薄くリチウムが蒸着されているため、別途の電力印加等の工程なしに、拡散によりリチウムイオンのドーピングが行われることができる。また、リチウム薄膜層が均一に蒸着されているため、陰極全体の表面積に対して均一にリチウムイオンのドーピングが行われ、その分エネルギー密度及びサイクル特性を向上することができる。
【００５９】
また、モニターユニット１５０でドーピングされるリチウムイオンの量を測定し、ドーピング量を最適化することができる。ドーピング量を最適化するために、ドーピングレベル（ｄｏｐｉｎｇ ｌｅｖｅｌ）が０．１〜０．１５Ｖ開放回路電位差（ＯＣＰ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルで維持されるようにモニターすることが好ましい。
【００６０】
図２ｄは、本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの単位セル１００を図示する概略的な分解図である。本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタは陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０が積層されて１つの単位セル１００を形成する。また、複数の単位セル１００が積層されて図１に図示された積層型キャパシタセル１０１を形成する。
【００６１】
従来技術では、上記単位セル１００を積層した後に、別途のドーピング工程が必要であった。しかし、本発明の一実施例によると、陰極にリチウムイオンがドーピングされているため、積層セル全部を含浸する必要がない。従って、単位セル１００積層後の製造工程が非常に簡単になる。
【００６２】
図３は、本発明の一実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタを概略的に示した断面図である。図２ｄの単位セル１００を巻き取ることで、巻取型リチウムイオンキャパシタを形成する。本発明の一実施例の場合、ホイル導電性シート及びリチウム薄膜層を用いるため、別途のリチウム金属層が存在せず、電極の厚さが薄いことから、形態に自由が利く。
【００６３】
図４は、本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの陰極製造方法を説明するための流れ図である。
【００６４】
先ず、２次電源用電極は陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を形成する（Ｓ４１０）。リチウムイオンが担持できる陰極活物質１２３を用意し、その陰極活物質１２３を金属箔形態のメッシュ導電性シートまたはホイル導電性シート上に塗布して陰極１２０を設ける。上記導電性シートはホイル導電性シートのみで製作されることもできる。
【００６５】
また、電極物質が形成された陰極導電性シート１２１上にリチウム薄膜層１４０を蒸着する（Ｓ４２０）。拡散によるリチウムドーピングのために、リチウム薄膜層を蒸着させる。薄くて均一に蒸着するために真空蒸着法を用いる。また、陰極導電性シート１２１に均一にリチウムを蒸着させる。
【００６６】
上記リチウム薄膜層１４０を蒸着した後に（Ｓ４２０）、上記陰極電極物質上にリチウムイオンをドーピングする（Ｓ４３０）。リチウムイオンをドーピングするために、電解質を含浸し、リチウム薄膜層１４０から陰極導電性シート１２１へとリチウムイオンが拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）し、陰極をドーピングさせる。従来の電気メッキ方法によるドーピング法とは異なって、本発明の一実施例によると、別途の電流を印加せずに陰極を電解液に沈殿させることでドーピングが行われる。
【００６７】
上記リチウムイオンをドーピング中に（Ｓ４３０）、ドーピングをモニターしてドーピングレベルを調節する（Ｓ４４０）。所望する量をドーピングするために、ドーピングレベルをモニターする。また、所望する量のドーピングレベルになるようドーピング時間等を調節する。ドーピングレベルは０．１〜０．１５Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることができる。
【００６８】
上記導電性シートはホイル導電性シートであることができる。ホイル導電性シートの使用により、スラリーが流動的でなく、電極の厚さの調節が容易になる。また、スラリーの張力により巻取型セルの製作が容易になる。
【００６９】
一方、導電性シート１１１上に陽極電極物質１１３が塗布された陽極１１０と、セパレーター１３０を用意する。上記陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０を積層してセルを作り、上記セルを積層するか、巻取って積層型キャパシタセルまたは巻取型キャパシタセルを作る。
【００７０】
本発明の一実施例の２次電源製造方法により製造されたリチウムイオンキャパシタは、上記のように、メッシュ導電性シートを使用しないため、巻取型等、セルの形態に自由が利き、デッドボリューム（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）が減少し、リチウムドーピングの最適化によりエネルギー密度及びサイクル特性を向上することができる。また、リチウムホイルを挿入する工程を除くことができるため、セル構造が安定で、単純になる。
【００７１】
一方、本発明の一実施例による２次電源はリチウムイオンキャパシタと想定したが、これは一実施例に過ぎず、他の２次電源にも本発明の技術的思想を適用することができる。例えば、上記２次電源はリチウムイオンバッテリー等を例に挙げることができる。
【００７２】
本発明の他の実施例に従って、上記電極製造方法を適用しリチウムイオンバッテリーを製造することができる。リチウムイオンバッテリーは第１電極と第２電極がセパレーターを介し対向配置して形成される。従来技術ではリチウムプレドーピング工程が実際の製造工程と相違するため、プレドーピング工程を用いなかった。しかし、本発明の一実施例のリチウムプレドーピング技術はＬｉＢ製造工程に追加工程として適用することができ、陰極性能を向上させることができる。上記リチウムプレドーピング技術は陰極物質に初期の固体電解質界面（ＳＥＩ：ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の形成を防ぎ、Ｌｉ損失を防ぐことができ、比表面積の広い陰極の使用を極大化し、ＬｉＢの出力特性を極大化することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は２次電源用電極及び２次電源用電極の製造方法に関し、より詳細にはリチウムイオンのドーピング速度を向上させて簡単な方法で製造できる２次電源用電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やエンジンとモーターを併用したハイブリッドカー（ＨＥＶ）が開発されながら、燃費を改善するための新たな方法としてエネルギー容量と出力を満足させる新たなエネルギー保存装置が開発された。特に、現在、電気自動車やハイブリッドカー用エネルギー保存装置として言及されているものとして、２次電源（Ｎｉ−ＭＨ ｂａｔｔｅｒｙ、リチウムイオンバッテリー（Ｌｉ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ：ＬｉＢ）等）と電気化学キャパシタ（スーパーキャパシタ）がある。
【０００３】
リチウムイオンバッテリーのような２次電源はエネルギー密度の高い、代表的なエネルギー保存装置である。しかし、２次電源はスーパーキャパシタに比べて出力特性が制限的である。これに対して、スーパーキャパシタは高出力保存装置であるが、リチウムイオンバッテリーに比べてエネルギー密度が低いという限界がある。このような夫々の短所を克服するために、リチウムプレドーピング（Ｌｉ ｐｒｅ−ｄｏｐｉｎｇ）技術が考案された。既に、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ：Ｌｉ ｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）というスーパーキャパシタが常用化されつつあり、このリチウムイオンキャパシタは既存の電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）タイプのスーパーキャパシタよりエネルギー密度を３〜４倍向上させている。このようなスーパーキャパシタの用途としては、上述の電気自動車、ハイブリッドカー等のエネルギー保存用の他にも、最近では太陽光及び太陽熱発電、風力発電、掘削機のような建設機械用重装備等の電源に多く適用されたり、検討されている。
【０００４】
特に、リチウムイオンキャパシタにおいては、リチウムをプレドーピングする方法が最も重要である。それはどれ位速く、且つ均一にドーピングするかによって、セルの特性、量産性及び価格競争力が決まるためである。
【０００５】
従来のリチウムプレドーピング技術では、メッシュ（ｍｅｓｈ）導電性シートを共に使用した。このメッシュ導電性シートの使用はスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）の流動性を発生させて電極の厚さを調節することが困難で、メッシュ導電性シートの張力が足りないために巻取型セル（ｗｉｎｄｉｎｇ ｔｙｐｅ ｃｅｌｌ）を製作することが困難であるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためのもので、本発明の目的はセルが組み立てられる前にリチウムイオンを電極に予めドーピングし、リチウムイオンのドーピング速度を向上させ、簡単な方法で製造できる２次電源用電極の製造方法及びこれを用いた２次電源の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、所望する量のリチウムイオンが均一にドーピングされた２次電源用電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階とを含む。
【０００９】
上記導電性シートはホイル型導電性シートであることができる。
【００１０】
上記蒸着する段階は真空状態で行われることができる。
【００１１】
上記ドーピングレベルは０．１〜０．１５ Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることができる。
【００１２】
上記ドーピングする段階は、電極物質が形成された導電性シートを電解液に沈殿させ、上記蒸着されたリチウムが上記電極物質に浸透して行われることができる。
【００１３】
本発明の他の実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層する段階とを含むことができる。
【００１４】
本発明のさらに他の実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタの製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層して巻き取る段階とを含むことができる。
【００１５】
本発明の他の実施例による２次電源製造方法は、導電性シート上に電極物質を形成する段階と、電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、第１電極と第２電極をセパレーターを介して対向配置する段階を含むことができる。
【００１６】
上記２次電源はリチウムイオンバッテリーであることができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するための本発明の一実施例による２次電源用電極は、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする。
【００１８】
上記導電性シートはホイル型導電性シートであることができる。
【００１９】
上記導電性シート上にドーピングされたリチウムは、０．１〜０．１５ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のドーピングレベルでドーピングされることができる。
【００２０】
本発明の他の実施例による積層型リチウムイオンキャパシタは、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターが積層されて構成される。
【００２１】
本発明の他の実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタは、導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層と含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターが巻取されて構成される。
【００２２】
本発明のさらに他の実施例による２次電源は導電性シート上に形成された電極物質と、電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、リチウム薄膜層のリチウムは電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、第１電極と対を成す第２電極と、第１電極と上記第２電極の間で上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含む。
【００２３】
上記２次電源はリチウムイオンバッテリーであることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法によると、組み立てる前にドーピングを行うことで、最適のドーピング量を調節することができ、ドーピング工程が簡単になる。また、リチウムを真空蒸着法により蒸着することで、リチウムを均一に蒸着することができ、ドーピング工程が単純になる。すなわち、リチウムドーピングの速度と均一性が著しく改善される。
【００２５】
本発明の一実施例による２次電源用電極は、巻取型セルのような多様な形態のセルを製作するのに適し、セルにはリチウムが均一に、所望する量でドーピングされており、セル性能が最適化される。
【００２６】
従って、本発明の一実施例による２次電源は、出力特性が向上したり、エネルギー密度特性が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｂ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｃ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図２ｄ】本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタの陰極を製造する過程を説明するための図面である。
【図３】本発明の一実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの陰極の製造方法を説明するための流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、係わる公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００２９】
また、類似する機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同じ符号を使用する。
【００３０】
尚、明細書の全体において、ある構成要素を‘含む’とは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００３１】
以下では、図１から図４を参照して本発明の一実施例による２次電源用電極の製造方法及びこれを用いた２次電源の製造方法に対して説明する。
【００３２】
図１は本発明の一実施例による積層型リチウムイオンキャパシタセルを概略的に示す断面図である。図１に図示されたように、積層型リチウムイオンキャパシタセル１０１は第１電極１１０、第２電極１２０及びセパレーター１３０を含む。
【００３３】
第２電極１２０（以下、本発明の一実施例では‘陰極’と想定して説明及び記載する）は、陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を塗布して形成する。上記陰極活物質１２３はリチウムイオンを可逆的に担持できる物質を使用することができるが、これに制限されない。例えば、グラファイト、ハードカーボン、コークス等の炭素材料、ポリアセン系物質（以下、ＰＡＳともいう）等を使用することができる。
【００３４】
また、陰極活物質１２３と導電性材料を混合して陰極を形成することができ、上記導電性材料はこれに制限されないが、例えば、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等がある。
【００３５】
上記陰極活物質１２３の厚さは特に制限されないが、例えば１０から１００μｍで形成されることができる。
【００３６】
上記陰極導電性シート１２１は陰極活物質１２３に電気的信号を伝達し、蓄積された電荷を集める役割をするもので、金属箔から成ることができる。上記金属箔はステンレス、銅、ニッケル、チタン等から成ることができる。
【００３７】
陰極導電性シート１２１の形態としては、メッシュ（ｍｅｓｈ）導電性シート、ホイル（ｆｏｉｌ）導電性シート等の有孔性、または無孔性シート形状の金属が用いられている。
【００３８】
陰極を製造する詳しい方法については図２ａから図２ｄを参照し、後で説明する。
【００３９】
第１電極１１０（以下、本発明の一実施例では‘陽極’と想定して説明及び記載する）は、陽極導電性シート１１１に陽極活物質１１３を塗布して形成する。上記陽極活物質１１３はリチウムイオンを可逆的に担持できる物質を使用することができ、これに制限されないが、例えば、活性炭を使用したり、上記活性炭と導電性材料及びバインダーを混合して陽極を形成することができる。
【００４０】
上記陽極電極物質の厚さは特に制限されないが、例えば１０から４００μｍで形成されることができる。
【００４１】
上記陽極導電性シート１１１は上記陽極陰極活物質１１３に電気的信号を伝達し、蓄積された電荷を集める導電性シートの役割をするもので、陰極導電性シート同様、金属箔から成ることができる。上記金属箔はアルミニウム、ステンレス、チタン等から成ることができる。
【００４２】
上記セパレーター（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）１３０はイオンが透過できるよう多孔性物質から成ることができる。この場合、多孔性物質として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維等を挙げることができる。
【００４３】
１つの陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０がキャパシタの単位セル１００を形成し、複数の単位セルが積層されると、さらに高い電気容量が得られる。
【００４４】
従来技術では、複数の陰極１２０及び陽極１１０を積層した後に電解液を含浸してキャパシタを製造した。この場合、リチウムイオンをドーピングするために、積層セルには別途のリチウム金属を必要とし、別途の電流を印加する必要があった。
【００４５】
以下では図２ａから図２ｄを参照し、リチウムイオンキャパシタの陰極の製造過程について説明する。
【００４６】
図２ａは本発明の一実施例による陰極１２０を概略的に示す断面図である。上記陰極１２０は陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３が塗布されて形成される。
【００４７】
本発明の一実施例の場合、上記陰極導電性シート１２１としてホイル導電性シートのみを使用してもエネルギー密度の高いリチウムイオンキャパシタを製作することができる。従来は、メッシュはセルを組み立てた後、リチウムイオンをドーピングするために必要であった。しかし、本発明の一実施例の場合、陰極１２０の状態でリチウムイオンのドーピングが行われ、リチウム薄膜層１４０を活用するため、メッシュは必要ない。メッシュがなくても、陰極導電性シート１２１にリチウム薄膜層１４０により均一にリチウムイオンをドーピングすることができる。
【００４８】
従って、ホイル導電性シートを使用するため、電極の厚さを容易に調節することができ、巻取型等の多様な形態のセル製作が容易になる。
【００４９】
図２ｂは、本発明の一実施例によるリチウム薄膜層１４０が蒸着される段階を概略的に示す断面図である。本発明の一実施例の場合、陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を塗布した後に、Ｌｉを蒸着してリチウム薄膜層１４０を形成する。
【００５０】
従来技術では、リチウムイオンをドーピングするにおいて、電解液に含浸させ、別途の電気を印加しないとドーピングが行われなかった。しかし、本発明の一実施例の場合、予めリチウム薄膜層１４０を形成することで、既にリチウムが陰極活物質１２３に薄く蒸着されているため、電解液に含浸するだけでもリチウムイオンのドーピングが行われる。
【００５１】
また、従来はリチウムイオンをドーピングするための積層セルに別途のリチウム金属層が必要であった。しかし、本発明の一実施例の場合、リチウム薄膜層１４０が蒸着されているため、リチウム金属層を配置する工程が要らない。従って、従来のリチウム金属層により形成されたデッドボリューム（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）を減少させることができ、また、電極の厚さも薄くなり、キャパシタの小型化が可能となる。
【００５２】
さらに、リチウムドーピングに必要なリチウム金属の量を最適化したり、全導電性シートにわたって均一にリチウムドーピングを行うことができ、キャパシタのエネルギー密度及びサイクル特性が向上する。
【００５３】
実質的にリチウムをドーピングするために必要な量は非常に小さい。
【００５４】
従って、本発明の一実施例によると、リチウムは真空蒸着法により適切な量のリチウム薄膜層を形成することができる。
【００５５】
図２ｃは、本発明の一実施例によるリチウムイオンのドーピング段階を概略的に示す断面図である。
【００５６】
従来技術において、リチウムイオンキャパシタの場合、リチウムイオンをドーピングする時、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を用いた。電気陰極とリチウム金属の間にセパレーターを設け、電解液に含浸させ対向配置した。また、電気陰極と金属の間に電流を印加し、金属から陰極へのドーピングを誘導した。
【００５７】
図２ｃは本発明の一実施例によるドーピング工程を示す図面である。リチウムが蒸着された陰極を電解液に含浸することで、拡散により陰極導電性シート１２１にリチウムイオンがドーピングされる。上記電解液はこれに限定されないが、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液等を挙げることができる。
【００５８】
一方、薄くリチウムが蒸着されているため、別途の電力印加等の工程なしに、拡散によりリチウムイオンのドーピングが行われることができる。また、リチウム薄膜層が均一に蒸着されているため、陰極全体の表面積に対して均一にリチウムイオンのドーピングが行われ、その分エネルギー密度及びサイクル特性を向上することができる。
【００５９】
また、モニターユニット１５０でドーピングされるリチウムイオンの量を測定し、ドーピング量を最適化することができる。ドーピング量を最適化するために、ドーピングレベル（ｄｏｐｉｎｇ ｌｅｖｅｌ）が０．１〜０．１５Ｖ開放回路電位差（ＯＣＰ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルで維持されるようにモニターすることが好ましい。
【００６０】
図２ｄは、本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの単位セル１００を図示する概略的な分解図である。本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタは陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０が積層されて１つの単位セル１００を形成する。また、複数の単位セル１００が積層されて図１に図示された積層型キャパシタセル１０１を形成する。
【００６１】
従来技術では、上記単位セル１００を積層した後に、別途のドーピング工程が必要であった。しかし、本発明の一実施例によると、陰極にリチウムイオンがドーピングされているため、積層セル全部を含浸する必要がない。従って、単位セル１００積層後の製造工程が非常に簡単になる。
【００６２】
図３は、本発明の一実施例による巻取型リチウムイオンキャパシタを概略的に示した断面図である。図２ｄの単位セル１００を巻き取ることで、巻取型リチウムイオンキャパシタを形成する。本発明の一実施例の場合、ホイル導電性シート及びリチウム薄膜層を用いるため、別途のリチウム金属層が存在せず、電極の厚さが薄いことから、形態に自由が利く。
【００６３】
図４は、本発明の一実施例によるリチウムイオンキャパシタの陰極製造方法を説明するための流れ図である。
【００６４】
先ず、２次電源用電極は陰極導電性シート１２１に陰極活物質１２３を形成する（Ｓ４１０）。リチウムイオンが担持できる陰極活物質１２３を用意し、その陰極活物質１２３を金属箔形態のメッシュ導電性シートまたはホイル導電性シート上に塗布して陰極１２０を設ける。上記導電性シートはホイル導電性シートのみで製作されることもできる。
【００６５】
また、電極物質が形成された陰極導電性シート１２１上にリチウム薄膜層１４０を蒸着する（Ｓ４２０）。拡散によるリチウムドーピングのために、リチウム薄膜層を蒸着させる。薄くて均一に蒸着するために真空蒸着法を用いる。また、陰極導電性シート１２１に均一にリチウムを蒸着させる。
【００６６】
上記リチウム薄膜層１４０を蒸着した後に（Ｓ４２０）、上記陰極電極物質上にリチウムイオンをドーピングする（Ｓ４３０）。リチウムイオンをドーピングするために、電解質を含浸し、リチウム薄膜層１４０から陰極導電性シート１２１へとリチウムイオンが拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）し、陰極をドーピングさせる。従来の電気メッキ方法によるドーピング法とは異なって、本発明の一実施例によると、別途の電流を印加せずに陰極を電解液に沈殿させることでドーピングが行われる。
【００６７】
上記リチウムイオンをドーピング中に（Ｓ４３０）、ドーピングをモニターしてドーピングレベルを調節する（Ｓ４４０）。所望する量をドーピングするために、ドーピングレベルをモニターする。また、所望する量のドーピングレベルになるようドーピング時間等を調節する。ドーピングレベルは０．１〜０．１５Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることができる。
【００６８】
上記導電性シートはホイル導電性シートであることができる。ホイル導電性シートの使用により、スラリーが流動的でなく、電極の厚さの調節が容易になる。また、スラリーの張力により巻取型セルの製作が容易になる。
【００６９】
一方、導電性シート１１１上に陽極電極物質１１３が塗布された陽極１１０と、セパレーター１３０を用意する。上記陰極１２０、セパレーター１３０及び陽極１１０を積層してセルを作り、上記セルを積層するか、巻取って積層型キャパシタセルまたは巻取型キャパシタセルを作る。
【００７０】
本発明の一実施例の２次電源製造方法により製造されたリチウムイオンキャパシタは、上記のように、メッシュ導電性シートを使用しないため、巻取型等、セルの形態に自由が利き、デッドボリューム（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）が減少し、リチウムドーピングの最適化によりエネルギー密度及びサイクル特性を向上することができる。また、リチウムホイルを挿入する工程を除くことができるため、セル構造が安定で、単純になる。
【００７１】
一方、本発明の一実施例による２次電源はリチウムイオンキャパシタと想定したが、これは一実施例に過ぎず、他の２次電源にも本発明の技術的思想を適用することができる。例えば、上記２次電源はリチウムイオンバッテリー等を例に挙げることができる。
【００７２】
本発明の他の実施例に従って、上記電極製造方法を適用しリチウムイオンバッテリーを製造することができる。リチウムイオンバッテリーは第１電極と第２電極がセパレーターを介し対向配置して形成される。従来技術ではリチウムプレドーピング工程が実際の製造工程と相違するため、プレドーピング工程を用いなかった。しかし、本発明の一実施例のリチウムプレドーピング技術はＬｉＢ製造工程に追加工程として適用することができ、陰極性能を向上させることができる。上記リチウムプレドーピング技術は陰極物質に初期の固体電解質界面（ＳＥＩ：ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の形成を防ぎ、Ｌｉ損失を防ぐことができ、比表面積の広い陰極の使用を極大化し、ＬｉＢの出力特性を極大化することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階と、
を含む２次電源用電極の製造方法。
【請求項２】
上記導電性シートは、ホイル型導電性シートであることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項３】
上記蒸着する段階は、真空状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項４】
上記ドーピングレベルは、０．１〜０．１５ Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項５】
上記ドーピングする段階は、上記電極物質が形成された導電性シートを電解液に沈殿させ、上記蒸着されたリチウムが上記電極物質に浸透して行われることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項６】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層する段階と、
を含むことを特徴とする積層型リチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項７】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層して巻き取る段階と、
を含むことを特徴とする巻取型リチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項８】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極と第２電極をセパレーターを介して対向配置する段階を含むことを特徴とする２次電源の製造方法。
【請求項９】
上記２次電源は、リチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項８に記載の２次電源の製造方法。
【請求項１０】
導電性シート上に形成された電極物質と、
上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする２次電源用電極。
【請求項１１】
上記導電性シートは、ホイル型導電性シートであることを特徴とする請求項１０に記載の２次電源用電極。
【請求項１２】
上記電極物質上にドーピングされたリチウムは、０．１〜０．１５ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のドーピングレベルでドーピングされたことを特徴とする請求項１０に記載の２次電源用電極。
【請求項１３】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含んで積層された形態であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１４】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含んで巻き取られた形態であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１５】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含むことを特徴とする２次電源。
【請求項１６】
上記２次電源は、リチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項１５に記載の２次電源。
【請求項１】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着してリチウム薄膜層を形成する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節する段階と、
を含む２次電源用電極の製造方法。
【請求項２】
上記導電性シートは、ホイル型導電性シートであることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項３】
上記蒸着する段階は、真空状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項４】
上記ドーピングレベルは、０．１〜０．１５ Ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）レベルに調節されることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項５】
上記ドーピングする段階は、上記電極物質が形成された導電性シートを電解液に沈殿させ、上記蒸着されたリチウムが上記電極物質に浸透して行われることを特徴とする請求項１に記載の２次電源用電極の製造方法。
【請求項６】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層する段階と、
を含むことを特徴とする積層型リチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項７】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極上にセパレーター及び第２電極を順に積層して巻き取る段階と、
を含むことを特徴とする巻取型リチウムイオンキャパシタの製造方法。
【請求項８】
導電性シート上に電極物質を形成する段階と、
上記電極物質上にリチウムを蒸着する段階と、
上記蒸着されたリチウムを上記電極物質上にドーピングする段階と、
上記リチウムのドーピング量をモニターしてドーピングレベルを調節し、第１電極を形成する段階と、
上記第１電極と第２電極をセパレーターを介して対向配置する段階を含むことを特徴とする２次電源の製造方法。
【請求項９】
上記２次電源は、リチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項８に記載の２次電源の製造方法。
【請求項１０】
導電性シート上に形成された電極物質と、
上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層とを含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする２次電源用電極。
【請求項１１】
上記導電性シートは、ホイル型導電性シートであることを特徴とする請求項１０に記載の２次電源用電極。
【請求項１２】
上記電極物質上にドーピングされたリチウムは、０．１〜０．１５ｖ ＯＣＰ（ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のドーピングレベルでドーピングされたことを特徴とする請求項１０に記載の２次電源用電極。
【請求項１３】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含んで積層された形態であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１４】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含んで巻き取られた形態であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項１５】
導電性シート上に形成された電極物質と、上記電極物質上に形成されてリチウムを提供するリチウム薄膜層を含み、
上記リチウム薄膜層のリチウムは上記電極物質にドーピングされたことを特徴とする第１電極と、
上記第１電極と対を成す第２電極と、
上記第１電極と上記第２電極の間に配置され、上記第１電極と上記第２電極を分離するセパレーターを含むことを特徴とする２次電源。
【請求項１６】
上記２次電源は、リチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項１５に記載の２次電源。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３】
【図４】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２５８９１１（Ｐ２０１１−２５８９１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１８８４４（Ｐ２０１０−２１８８４４）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【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２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【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）】
[ Back to top ]