DE112013002443T5

DE112013002443T5 - Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112013002443T5
Application number: DE112013002443.8T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nose; Akimasa Nitao
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Valqua Ltd
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2015-02-26
Also published as: WO2013168762A1; TWI598905B; CN104272410B; JPWO2013168762A1; KR20150013218A; TW201403642A; CN104272410A; KR102031398B1; JP6177234B2

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator bereitgestellt, wobei die Folie eine höhere Imprägnierfähigkeit für einen Elektrolyten aufweist, obwohl sie ein Fluorharz in einer Menge enthält, die derjenigen herkömmlicher Elektrodenfolien entspricht. Die Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator weist Aktivkohle und ein Fluorharzbindemittel auf und hat die Eigenschaft, dass sie die Bedingung A/B ≤ 7,0 in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie erfüllt, wobei A den Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der Fluoratome und Kohlenstoffatome in der Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), und B den Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der in der Elektrodenfolie insgesamt enthaltenen Fluoratome und Kohlenstoffatome bezeichnen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator und ein Herstellungsverfahren für die Elektrodenfolie.
Technischer Hintergrund
Eine allgemeine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator (im folgenden auch als ”EDSK” bezeichnet) weist eine pulverförmige Elektrode, z. B. aus Aktivkohle, ein leitfähiges Material und ein Bindemittel, wie beispielsweise ein Fluorharz, auf (vergl. z. B. JP-A-2004-2105 (Patentdokument 1)).
Die Leistungsfähigkeit des EDSK wird durch die Menge eines Elektrolyten beeinflusst, der in die Elektrodenfolie des EDSK imprägniert ist. In der JP-B-H4(1992)-47449 (Patentdokument 2) ist dargestellt, dass die Oberfläche einer lagenförmigen Elektrode, insbesondere einer feinen und glatten Schicht, die eine große Menge eines Ethylentetrafluoridharzes (Polytetrafluorethylen, nachfolgend auch als ”PTFE” bezeichnet) enthält, durch Cracken beschädigt wird, um die Imprägnierfähigkeit des Elektrolyten zu verbessern.
Bei dieser Technik besteht allerdings die Möglichkeit, dass die lagenförmige Elektrode beschädigt wird, wodurch eine Ablösung von Pulver in der lagenförmigen Elektrode, Änderungen in der Form, wie beispielsweise in der Dicke und Dichte, und Beeinträchtigungen der elektrischen Stabilität der lagenförmigen Elektrode oder eines unter Verwendung der lagenförmigen Elektrode hergestellten EDSK verursacht werden.
Zitatliste
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-A-2004-2105
Patentdokument 2: JP-B-H4(1992)-47449

Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Die Elektrodenfolie für einen EDSK kann durch Herstellen eines Ausgangsmaterials in einer Lagenform unter Verwendung einer Druckwalze erzeugt werden.
Die vorliegenden Erfinder berücksichtigen, dass während des Walzens eine große Scherkraft auf das Ausgangslagenmaterial ausgeübt wird, insbesondere in der Oberfläche und in der Nähe der Oberfläche der Lage, wodurch eine Zerfaserung eines Fluorharzes begünstigt und dadurch die Oberfläche des Fluorharzes vergrößert wird, so dass das Wasserabweisungsvermögen auf der Oberfläche einer erhaltenen Elektrodenfolie für den EDSK erhöht und somit das Eindringen eines Elektrolyten in die Elektrodenfolie vermieden wird.
Wenn die Menge des Fluorharzes, das ein Bindemittel ist, verringert wird, kann das Wasserabweisungsvermögen in der Oberfläche der Elektrodenfolie für einen EDSK zwar unterdrückt werden, die Form der Elektrodenfolie für den EDSK kann jedoch nicht stabil gehalten werden.
Angesichts dieser Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrodenfolie für einen EDSK bereitzustellen, wobei die Folie eine höhere Imprägnierfähigkeit für einen Elektrolyten aufweist als herkömmliche Folien, deren Fluorharzanteil demjenigen der erfindungsgemäßen Elektrodenfolie gleicht, und es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen der Elektrodenfolie bereitzustellen.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Punkte [1] bis [9].

[1] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei die Folie Aktivkohle und ein Fluorharzbindemittel enthält und die Bedingung A/B ≤ 7,0 in mindestens einer Oberfläche erfüllt, wobei A den Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der in der Oberfläche der Elektrodenfolie enthaltenen Fluor- und Kohlenstoffatome, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), und B den Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der in der Elektrodenfolie insgesamt enthaltenen Fluor- und Kohlenstoffatome bezeichnen.
[2] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß Punkt [1], wobei die Folie einen Fluorbindemittelanteil von nicht weniger als 1 Gew.-% aufweist und der Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), nicht größer ist als 15 Atom-%.
[3] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß Punkt [1] oder [2], wobei in der Folie der Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), nicht kleiner ist als 7 Atom-%.
[4] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß einem der Punkte [1] bis [3], wobei in der Folie der Anteil von Sauerstoffatomen an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), nicht größer ist als 40 Atom-%.
[5] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß einem der Punkte [1] bis [4], wobei die Folie ferner ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial enthält.
[6] Ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt 1 zum Rühren einer Zusammensetzung, die Aktivkohle und ein Fluorharzbindemittel enthält, unter den folgenden Bedingungen (i) und/oder (ii): (i) die Rührdrehzahl beträgt 50 bis 180 Umin^–1, und (ii) die Rührzeit beträgt 10 bis 60 s, um ein geknetetes Gemisch herzustellen, und einen Schritt 2 zum Walzen des gekneteten Gemischs durch eine Walze, um die Elektrodenfolie herzustellen.
[7] Ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß Punkt [6], wobei Schritt 2 ein Schritt zum Walzen des gekneteten Gemischs mittels einer Walze unter den folgenden Bedingungen (iii) und/oder (iv) ist: (iii) die Walzgeschwindigkeit ist nicht größer als 3 m/min, und (iv) die Anzahl der Walzvorgänge ist nicht größer als 3, um die Elektrodenfolie herzustellen.
[8] Ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator gemäß Punkt [6] oder [7], wobei die Zusammensetzung ferner ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial enthält.
[9] Eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei die Folie durch das Herstellungsverfahren gemäß einem der Punkte [6] bis [8] hergestellt ist.

Wirkung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Elektrodenfolie für einen EDSK hat eine höhere Imprägnierfähigkeit für einen Elektrolyten als eine herkömmliche Elektrodenfolie, die einen Fluorharzanteil enthält, der demjenigen der erfindungsgemäßen Elektrodenfolie gleicht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK wird eine Elektrodenfolie für einen EDSK hergestellt, die eine höhere Imprägnierfähigkeit für einen Elektrolyten aufweist als eine herkömmliche Elektrodenfolie, die einen Fluorharzanteil enthält, der demjenigen der erfindungsgemäßen Elektrodenfolie gleicht.
Ausführungsform zum Implementieren der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend näher beschrieben.
Elektrodenfolie für einen EDSK
Die erfindungsgemäße Elektrodenfolie für einen EDSK ist eine Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei die Folie Aktivkohle, ein Fluorharzbindemittel und optional ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Aktivkohle und einen A/B-Wert von nicht mehr als 7,0, vorzugsweise nicht mehr als 6,0, bevorzugter nicht mehr als 5,0, in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, vorzugsweise in ihren beiden Oberflächen aufweist, wobei A den Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der Fluoratome und Kohlenstoffatome in den Elektrodenfolienoberflächen, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), und B den Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der in der Elektrodenfolie insgesamt enthaltenen Fluoratome und Kohlenstoffatome bezeichnen. Außerdem beträgt der untere Grenzwert des A/B-Wertes beispielsweise 2,0.
Es wird berücksichtigt, dass bei herkömmlichen Elektrodenfolien für einen EDSK der Anteil der Fluoratome in der Elektrodenfolienoberfläche durch Walzen mit einer Druckwalze erhöht wird, um das Wasserabweisungsvermögen der Elektrodenfolienoberfläche zu erhöhen, wodurch das Eindringen eines Elektrolyten in das Elektrodenfolieninnere verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Elektrodenfolie mit einem A/B-Wert von nicht mehr als 7,0 bedeutet, dass der Anteil von Fluoratomen an den Atomen der Elektrodenfolienoberfläche größer ist als der Anteil der Fluoratome an den in der gesamten Elektrodenfolie enthaltenen Atome, der Anteil jedoch nicht zu groß ist. Aus diesem Grund wird angenommen, dass die erfindungsgemäße Elektrodenfolie ein niedrigeres Oberflächenwasserabweisungsvermögen hat als herkömmliche Elektrodenfolien, die einen Fluorharzanteil enthalten, der demjenigen einer erfindungsgemäßen Elektrodenfolie gleicht, so dass ein Elektrolyt (beispielsweise eine wässrige Elektrolytlösung) leicht in das Elektrodenfolieninnere eindringt.
Im Verfahren zum Herstellen der Elektrodenfolie wird auch berücksichtigt, dass die Zerfaserung des Fluorharzbindemittels in dem lagenförmigen Walzprodukt, das das Rohmaterialgemisch enthält, insbesondere in der Oberfläche und in ihrer Umgebung voranschreitet, so dass die erhaltene Elektrodenfolie einen A/B-Wert hat, der etwas größer ist als 1. Entsprechend wird auch angenommen, dass in der erfindungsgemäßen Elektrodenfolie mit einem nicht so großen A/B-Wert die Zerfaserung des Fluorharzbindemittel in der Oberfläche und in ihrer Umgebung nicht übermäßig voranschreitet.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Anteil der einzelnen Atome in der Elektrodenfolienoberfläche, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), durch die in Verbindung mit den später beschriebenen Beispielen dargestellten Bedingungen oder entsprechende Bedingungen festgelegt.
Als Aktivkohle, leitfähiges Kohlenstoffmaterial und Fluorharzbindemittel können Materialien verwendet werden, die in herkömmlichen Elektrodenfolien für einen EDSK verwendet werden.
Kommerziell erhältliche Beispiele von Aktivkohle sind YP50F (hergestellt von KURARAY CHEMICAL CO., LTD.) und Maxsorb (hergestellt von KANSAI COKE AND CHEMICALS CO., LTD.).
Die Aktivkohle hat eine spezifische Oberfläche von beispielsweise 1000 bis 2500 m²/g.
Beispiele für das leitfähige Kohlenstoffmaterial sind Acetylenruß (Acetylene Black), Gasruß (Channel Black), Ofenruß (Furnace Black) und Ketchen Black. Diese Materialien können einzeln verwendet werden oder es können zwei oder mehr Materialien gleichzeitig verwendet werden. Bevorzugte kommerziell erhältliche Beispiele des leitfähigen Kohlenstoffmaterials sind Continex CF (hergestellt von Continental Carbon Company, leitfähiger Ofenruß), Ketchen Black ECP600JD (hergestellt von Ketchen Black International Company, leitfähiger Ofenruß), VULCAN C (hergestellt von Cabot Corporation, leitfähiger Ofenruß), BLACK PEARLS 2000 (hergestellt von Cabot Company, leitfähiger Ofenruß) und Denka Acetylenruß (hergestellt von Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Acetylenruß).
Bevorzugte Beispiele für das Fluorharz sind Ethylentetrafluoridharz (PTFE) und modifiziertes PTFE (zum Beispiel modifiziertes PTFE, das durch Copolymerisieren von Tetrafluorethylen und einem anderen Monomer in einer geringen Menge von nicht mehr als 0,5 Mol-% erhalten werden kann), wobei PTFE bevorzugt ist, weil es leicht zerfasert werden kann und eine hohe Leistungsfähigkeit als Bindemittel hat.
Falls die Elektrodenfolie für einen EDSK das leitfähige Kohlenstoffmaterial nicht enthält, beträgt der Anteil der Aktivkohle in der Elektrodenfolie für einen EDSK nicht mehr als 99 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis 96 Gew.-%. Falls die Elektrodenfolie für einen EDSK das leitfähige Kohlenstoffmaterial enthält, beträgt der Anteil der Aktivkohle in der Elektrodenfolie für einen EDSK nicht mehr als 98 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.-%, und beträgt der Anteil des leitfähigen Kohlenstoffmaterials in der Elektrodenfolie für einen EDSK nicht weniger als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als 1 Gew.-%, bevorzugter 5 bis 30 Gew.-%. Darüber hinaus beträgt der Anteil des Fluorharzbindemittels hinsichtlich der Festigkeit der Elektrodenfolie nicht weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Elektrodenfolie für einen EDSK kann außerdem einen Zusatzstoff, der allgemein in Elektrodenfolien für einen EDSK enthalten ist, wie beispielsweise ein Metalloxid oder einen Metallkatalysator, in einer kleinen Menge von beispielsweise nicht mehr als 1 Gew.-% aufweisen.
In mindestens einer Oberfläche, vorzugsweise in beiden Oberflächen der Elektrodenfolie, beträgt der Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), hinsichtlich der Vermeidung des Ablösens von Pulver vorzugsweise nicht weniger als 7 Atom-%, bevorzugter nicht weniger als 10 Atom-%, so dass, wenn eine Person die Elektrodenfolienoberfläche mit ihren Fingern berührt, kein Pulver an den Fingern anhaftet. Außerdem beträgt der Anteil hinsichtlich einer Verminderung des Wasserabweisungsvermögens der Elektrodenfolienoberfläche vorzugsweise nicht mehr als 15 Atom-%, bevorzugter nicht mehr als 12 Atom-%.
Wenn die Elektrodenfolienoberfläche einer Plasmabehandlung oder dergleichen unterzogen wird, nimmt der Anteil der Sauerstoffatome in der Oberfläche tendenziell zu. Es wird angenommen, dass diese Sauerstoffatome aus einer funktionellen Gruppe gewonnen werden, die sich durch eine Plasmabehandlung oder dergleichen auf der Elektrodenfolienoberfläche bildet. Eine Elektrodenfolie, die eine solche funktionelle Gruppe in einer übermäßigen Menge aufweist, kann eine Zersetzung des Elektrolyten oder eine Gaserzeugung durch elektrochemische Reaktion beim Laden oder Entladen verursachen, wodurch die Haltbarkeit und Lebensdauer eines elektrischen Doppelschichtkondensators nachteilig beeinflusst werden können. Daher beträgt hinsichtlich der Unterdrückung des nachteiligen Einflusses der Anteil von Sauerstoffatomen an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in der Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), unter den oben genannten Bedingungen in mindestens einer Oberfläche, vorzugsweise in beiden Oberflächen der Elektrodenfolie, vorzugsweise nicht mehr als 40 Atom-%, bevorzugter nicht mehr als 30 Atom-%.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für einen EDSK
Als Verfahren zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK werden die folgenden Herstellungsverfahren A, B und C erwähnt.
<Herstellungsverfahren A>
Das Herstellungsverfahren A ist ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt 1 zum Rühren eines Gemischs zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK, um ein geknetetes Gemisch zu erhalten, und einen Schritt 2 zum Walzen des gekneteten Gemischs mittels einer Walze, um die Elektrodenfolie herzustellen, wobei Schritt 1 unter den folgenden Bedingungen (i) oder (ii), vorzugsweise unter den Bedingungen (i) und (ii) ausgeführt wird:

(i) Rührgeschwindigkeit (Drehzahl eines Rührers): 50 bis 180 Umin^–1, vorzugsweise 120 bis 170 Umin^–1, und
(ii) Rührzeit: 10 bis 60 s, vorzugsweise 20 bis 50 s.

<Herstellungsverfahren B>
Das Herstellungsverfahren B ist ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt 1 zum Rühren eines Gemischs zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK, um ein geknetetes Gemisch zu erhalten, und einen Schritt 2 zum Walzen des gekneteten Gemischs mittels einer Walze, um die Elektrodenfolie herzustellen, wobei Schritt 1 unter den gleichen Bedingungen wie im Herstellungsverfahren A ausgeführt wird und Schritt 2 unter den folgenden Bedingungen (iii) oder (iv), vorzugsweise unter den Bedingungen (iii) und (iv) ausgeführt wird:

(iii) Walzgeschwindigkeit: nicht größer als 3 m/min, vorzugsweise 2 m/min bis 0,8 m/min, und
(iv) Anzahl der Walzvorgänge: nicht mehr als 3, vorzugsweise nicht mehr als 2.

<Herstellungsverfahren C>
Das Herstellungsverfahren C ist ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt 1 zum Rühren eines Gemischs zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK, um ein geknetetes Gemisch zu erhalten, einen Schritt 2' zum Walzen des gekneteten Gemischs mittels einer Walze, und einen Schritt 3, in dem die Oberfläche des in Schritt 2' erhaltenen Walzprodukts einer Plasmabehandlung oder einer Excimerlaserbehandlung unterzogen wird, um die Elektrodenfolie herzustellen. Schritt 1 und Schritt 2' des Herstellungsverfahrens C können unter herkömmlichen Bedingungen ausgeführt werden, und außerdem können Schritt 1 gemäß Schritt 1 im Herstellungsverfahren A und Schritt 2' gemäß Schritt 2 des Herstellungsverfahrens B ausgeführt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Schritt 1 des Herstellungsverfahrens A der Rührvorgang sanfter ausgeführt wird als herkömmliche Rührvorgänge, d. h., dass die Rührgeschwindigkeit langsam und die Rührzeit kurz ist, so dass die Zerfaserung des Fluorharzes nicht so weit voranschreitet und somit die Oberfläche des Fluorharzes in der erhaltenen Elektrodenfolie kleiner ist als bei einer herkömmlichen Elektrodenfolie und damit der Anteil des Fluorharzes in der Elektrodenfolienoberfläche kleiner ist als bei einer herkömmlichen Elektrodenfolie.
Es wird darauf hingewiesen, dass hinsichtlich des Herstellungsverfahrens B in Schritt 2 des Herstellungsverfahrens A eine langsame Walzgeschwindigkeit eingestellt wird oder die Anzahl der Walzvorgänge vermindert ist, so dass die Zerfaserung des Fluorharzes in der Elektrodenfolienoberfläche und in ihrer Umgebung während des Walzens nicht so weit fortschreitet und somit vermieden wird, dass der Anteil der in der Elektrodenfolienoberfläche vorhandenen Fluoratome (oder der A/B-Wert) zunimmt.
Im Herstellungsverfahren C wird der Anteil der Fluoratome in der Schichtoberfläche durch Schritt 3 vermindert.
Das Gemisch zum Herstellen der Elektrodenfolie für einen EDSK weist die Aktivkohle, das Fluorharzbindemittel und gegebenenfalls ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial auf, wobei Gemische verwendet werden können, die herkömmlich zum Herstellen von Elektrodenfolien für einen EDSK verwendet werden. Die detaillierten Eigenschaften der Aktivkohle, des leitfähigen Kohlenstoffmaterials und des Fluorharzbindemittels sowie deren Anteile sind wie vorstehend beschrieben.
Das im Gemisch enthaltene Fluorharzbindemittel hat im allgemeinen eine Partikelform, wobei mindestens ein Teil des Bindemittels durch Kneten oder Walzen des Gemischs zerfasert ist.
Die Zusammensetzung kann in dem Prozess von Schritt 1 zu Schritt 2 ein Formungshilfsmittel, wie beispielsweise Wasser und Alkohol enthalten. Die Menge des Formungshilfsmittels ist vorzugsweise nicht kleiner als 80 Gewichtsteile, bevorzugter 100 bis 600 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der Aktivkohle, des leitfähigen Kohlenstoffmaterials und des Fluorharzbindemittels. Dieses Formungshilfsmittel wird durch Erhitzen und dergleichen während Schritt 2 und/oder nach Schritt 2 entfernt.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die folgenden Beispiele näher beschrieben, soll aber durch die Beispiele nicht eingeschränkt werden.
<Messverfahren>
(Anteil der in der Folienoberfläche enthaltenen einzelnen Atome)
Bezüglich jeder der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Elektrodenfolien wurden die Anteile der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in der Elektrodenfolienoberfläche mittels Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA) gemessen.
Die Details der Messbedingungen in der Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse sind wie folgt.
Messprobe:
Ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 1 cm wurde aus der Mitte und ihrer Umgebung der Elektrodenfolie ausgeschnitten, und für eine Probe mit einem Durchmesser von 1 mm in der Mitte und in ihrer Umgebung wurde mindestens eine Oberfläche (im Falle der Beispiele 3 und 4 die Elektrodenfolienoberfläche, die einer Plasmabehandlung oder dergleichen unterzogen wurde) des Quadrates gemessen.
Messvorrichtung:
Es wurde ein Photoelektronenspektrometer JPS-9010MX, hergestellt von JEOL Ltd., verwendet.
Messbedingungen:

Röntgenquelle: MgKα (Ausgang: 10 kV, 10 mA)
Photoelektronenstartwinkel: 45°
Durchlassenergie: 50 eV
Anzahl der Scanvorgänge: 1
Schrittweite: 0,1 eV

Verbindung zwischen Spektrum und Anteil der einzelnen Atome:
Es wurde ein schmaler Scanvorgang durchgeführt, um die Peakfläche des resultierenden Spektrums (flächenintegrierte Intensität nach Untergrundkorrektur) zu bestimmen, und unter Verwendung der Peakfläche wurde der Anteil der einzelnen Atome (Atom-%) bestimmt. Die Oberflächen von Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polymethylmethacrylat (PMMA), die Standardproben sind, wurden im Voraus gemessen, und die Peakfläche und der Anteil der einzelnen Atome wurden derart in Verbindung gebracht, dass das Molverhältnis von Kohlenstoffatomen zu Fluoratomen in PTFE 1:2 betrug (Kohlenstoffatome:Sauerstoffatome = 1:2) und das Molverhältnis von Kohlenstoffatomen zu Sauerstoffatomen in PMMA 5:2 betrug (Kohlenstoffatome:Sauerstoffatome = 5:2).
(Imprägnierfähigkeit)
Jede der in den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen hergestellten Elektrodenfolien wurde bei 150°C für 30 bis 90 min stehen gelassen und dadurch getrocknet. Nachdem sie durch weiteres Stehen lassen bis auf Raumtemperatur abgekühlt waren, wurden 9 μl eines PC-Elektrolyten (LIPASTE-P/EAF1, hergestellt von Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd.) auf die Elektrodenfolie getropft (im Falle der Beispiele 3 und 4 wurde er auf die Elektrodenfolienoberfläche getropft, die einer Plasmabehandlung oder dergleichen unterzogen wurde), und die Zeitspanne wurde gemessen, während der die Elektrodenfolie ihren durch Eindringen des Elektrolyten in die Elektrodenfolie erhaltenen Glanz verlor.
(Pulverablösung)
Jede der in den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen hergestellten Elektrodenfolien (in den Beispielen 3 und 4 die Elektrodenfolienoberfläche, die einer Plasmabehandlung oder dergleichen unterzogen wurde) wurde mit den Fingern eines Wissenschaftlers berührt, und dann wurde die Pulveranhaftung an den Fingern basierend auf den folgenden Standards ausgewertet.
AA: Pulver haftet kaum an den Fingern an.
BB: Eine kleine Pulvermenge haftet an den Fingern an.
CC: Das Pulver haftet an den Fingern derart an, dass die Finger durch das Pulver schwarz werden.
(Festigkeit und Formbarkeit der Elektrodenfolie)
Aus jeder der in den Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen hergestellten Elektrodenfolien wurde eine Probe in der Form einer Hantel No. 1 ausgestanzt, die einem Zugfestigkeitstest mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min unterzogen wurde. Die Auswertung erfolgte auf Basis der folgenden Standards.
AA: Die Belastung ist nicht kleiner als 1 N zu dem Zeitpunkt, zu dem die Probe bricht.
CC: Die Belastung ist kleiner als 1 N zu dem Zeitpunkt, zu dem die Probe bricht.
Beispiel 1
Aktivkohle (YP50F, hergestellt von Kuraray Chemical Co., Ltd.), ein leitfähiger Kohlenstoff (Ketchen Black ECP600JD, hergestellt von Lion Corporation) und PTFE (POLYFLON-1E, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.) wurden abgewogen, so dass das Gewichtsverhältnis der Aktivkohle, des leitfähige Kohlenstoffs und des PTFE (Aktivkohle:leitfähiger Kohlenstoff:PTFE) 88:6:6 betrug, wobei die Gesamtmenge 1,5 kg betrug.
100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der Aktivkohle, des leitfähigen Kohlenstoffs und des PTFE wurden 370 Gewichtsteile ionenausgetauschtes Wasser beigemischt, und das Gemisch wurde bei einer niedrigen Drehzahl von 140 Umin^–1 für 30 Sekunden gerührt, um ein geknetetes Gemisch herzustellen.
Dieses geknetete Gemisch wurde einem Primärwalzvorgang bei einer Walzgeschwindigkeit von 1 m/min unter Verwendung einer Druckwalze unterzogen, um ein gewalztes Material mit einer Dicke von etwa von 520 bis 530 μm herzustellen. Anschließend wurde dieses Material einem Sekundärwalzvorgang bei einer Walzgeschwindigkeit von 2 m/min unterzogen, um eine Elektrodenfolie mit einer Dicke von 500 μm herzustellen.
Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Es wird angenommen, dass die Zerfaserung des Fluorharzes in beiden Oberflächen der Elektrodenfolie voranschritt, da die Elektrodenfolie unter Verwendung der Druckwalze hergestellt wurde. Daher wird außerdem angenommen, dass für die Oberfläche, bezüglich der der Anteil der einzelnen Atome nicht gemessen wurde, die einzelnen Atome in dem selben Anteil wie bei der gemessenen Oberfläche vorliegen.
Beispiel 2
Der Prozess von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass die Walzgeschwindigkeit beim Primärwalzvorgang von 1 m/s auf 0,8 m/min geändert wurde und kein Sekundärwalzvorgang durchgeführt wurde, um eine Elektrodenfolie mit einer Dicke von 500 μm herzustellen.
Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Der Prozess von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass nach dem Rühren bei einer niedrigen Drehzahl von 140 Umin^–1 für 30 s ein weiterer Rührvorgang bei einer mittleren Drehzahl von 190 Umin^–1 für 30 s durchgeführt wurde, um eine Elektrodenfolie mit einer Dicke von 500 μm herzustellen.
Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 3
Der Prozess von Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, um eine Elektrodenfolie herzustellen, und ferner wurde die Oberfläche der Elektrodenfolie einer Plasmabehandlung unter den folgenden Bedingungen unterzogen, um eine Elektrodenfolie herzustellen.
(Plasmabehandlungsbedingungen)

Gasart: He, Gasdurchsatz: 3 l/min, Plasmafrequenz: 5 kHz, Ausgangsleistung: 120 W, Bestrahlungszeit: 300 s

Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 4
Der Prozess von Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, um eine Elektrodenfolie herzustellen, und ferner wurde die Oberfläche der Elektrodenfolie einer Excimerlaserbehandlung unter den folgenden Bedingungen unterzogen, um eine Elektrodenfolie herzustellen.
(Excimerlaserbehandlungsbedingungen)

Atmosphäre: eine Atmosphäre, die 99 Vol.-% N₂ und 1 Vol.-% O₂ enthält, Bestrahlungsenergie: 3000 mJ/cm²

Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 5
Der Prozess von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass der Gewichtsanteil der Ausgangsmaterialien wie folgt geändert wurde: Aktivkohle:leitfähiger Kohlenstoff:PTFE = 94:0:6, um eine Elektrodenfolie herzustellen.
Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Der Prozess von Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, außer dass der Gewichtsanteil der Ausgangsmaterialien wie folgt geändert wurde: Aktivkohle:leitfähiger Kohlenstoff:PTFE = 91:6:3, um eine Elektrodenfolie herzustellen.

Die Auswertungsergebnisse dieser Elektrodenfolie sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

	Anteil der einzelnen Atome in der Elektrodenfolienoberfläche (Atom-%)			Fluoratome/(Fluoratome + Kohlenstoffatome) (Molverhältnis)			Imprägnierzeit (s)	Beständigkeit gegen Ablösung von Pulver	Festigkeit und Formbarkeit der Elektrodenfolie
	Fluor	Kohlenstoff	Sauerstoff	A Folienoberfäche	B Gesamte Folie	A/B	Imprägnierzeit (s)	Beständigkeit gegen Ablösung von Pulver	Festigkeit und Formbarkeit der Elektrodenfolie
Beispiel 1	13.8	57.2	29.0	0.19	0.029	6.6	40.6	AA	AA
Beispiel 2	10.1	66.3	23.6	0.13	0.029	4.5	28.0	AA	AA
Beispiel 3	4.5	44.7	50.8	0.091	0.029	3.1	10.7	BB	AA
Beispiel 4	3.9	44.1	52.0	0.081	0.029	2.8	9.7	BB	AA
Beispiel 5	8.7	64.2	27.1	0.12	0.029	4.1	20.8	AA	AA
Vergleichsbeispiel 1	18.0	63.2	18.8	0.22	0.029	7.6	58.8	AA	AA
Vergleichsbeispiel 2	8.9	63.3	28.8	0.125	0.0145	8.6	19.6	BB	CC

Claims

Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei die Folie Aktivkohle und ein Fluorharzbindemittel enthält und die Bedingung A/B ≤ 7,0 in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie erfüllt, wobei A den Anteil von Fluoratomen an der Gesamtzahl der in der Oberfläche der Elektrodenfolie enthaltenen Fluoratome und Kohlenstoffatome, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), und B den Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der in der Elektrodenfolie enthaltenen Fluoratome und Kohlenstoffatome bezeichnen.
Elektrodenfolie nach Anspruch 1, wobei die Folie einen Fluorharzbindemittelanteil von nicht weniger als 1 Gew.-% aufweist und der Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), nicht größer ist als 15 Atom-%.
Elektrodenfolie nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Folie der Anteil der Fluoratome an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), kleiner ist als 7 Atom-%.
Elektrodenfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Folie der Anteil der Sauerstoffatome an der Gesamtzahl der Fluoratome, Kohlenstoffatome und Sauerstoffatome in mindestens einer Oberfläche der Elektrodenfolie, gemessen durch Röntgenelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), nicht größer ist als 40 Atom-%.
Elektrodenfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Folie ferner ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt 1 zum Rühren einer Zusammensetzung, die Aktivkohle und ein Fluorharzbindemittel enthält, unter den folgenden Bedingungen (i) und/oder (ii): (i) die Rührdrehzahl beträgt 50 bis 180 Umin^–1, und (ii) die Rührzeit beträgt 10 bis 60 s, um ein geknetetes Gemisch herzustellen; und einen Schritt 2 zum Walzen des gekneteten Gemischs durch eine Walze, um die Elektrodenfolie herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt 2 ein Schritt zum Walzen des gekneteten Gemischs mittels einer Walze unter den folgenden Bedingungen (iii) und/oder (iv) ist: (iii) die Walzgeschwindigkeit ist nicht größer als 3 m/min, und (iv) die Anzahl der Walzvorgänge ist nicht größer als 3, um die Elektrodenfolie herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Zusammensetzung ferner ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial enthält.
Elektrodenfolie für einen elektrischen Doppelschichtkondensator, wobei die Folie durch das Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 hergestellt ist.