JP2000003834A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の分極性電極を隔離するセパレータとし
て、叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を使
用した緻密性とイオン透過性の双方を充足する新規なセ
パレータを用いることによって、ショート不良の低減、
内部抵抗の低減等の諸特性を高いレベルで改善すると共
に、高体積エネルギー密度化を実現する電気二重層コン
デンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は上記課題を達成するために、
一対の分極性電極をセパレータによって隔離してなる電
気二重層コンデンサにおいて、前記セパレータは原料と
して叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を６
０〜１００重量％の範囲で使用して抄造されている電気
二重層コンデンサを提供する。また、前記叩解可能な溶
剤紡糸セルロース繊維の叩解原料はＣＳＦ２００ｃｃ〜
０ｃｃまで叩解し、前記セパレータは厚さが２０〜１０
０μｍ，密度が０．２５〜０．６０ｇ／ｃｍ³とする構
成を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサに
関し、特には一対の分極性電極を隔離するセパレータと
して、叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を
使用した緻密性とイオン透過性の双方を充足する新規な
セパレータを用いることによって、ショート不良の低
減、内部抵抗の低減等の諸特性を高いレベルで改善する
と共に、高体積エネルギー密度化を実現するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気二重層コンデンサは、分極性電極と
電解液（質）を接触させたとき、分極性電極表面と電解
液（質）界面に、相対する電荷が蓄積される電気二重層
現象を利用したもので、一般的には対向する一対の分極
性電極と、この一対の分極性電極を電気的、機械的に隔
離するセパレータ及び有機電解液（質）で構成されてい
る。この電気二重層コンデンサは電極面積が広く、アル
ミ電解コンデンサ等と比較して大容量が得られるため、
主として半導体の揮発性メモリーのバックアップ用途な
どの微弱電源として使用されてきた。更に、近時は体積
・重量エネルギー密度の大容量が着目されて、点滅式道
路鋲や電気自動車の回生システム等の産業用電気製品か
らコードレスで給湯できる電気ポット等の民生用電気製
品に到るまで幅広く用途が拡大してきている。

【０００３】電気二重層コンデンサは活性炭繊維布、或
いはアルミネットに活性炭やカーボンブラックを担持さ
せてなる一対の分極性電極の間にセパレータを介在さ
せ、かつ、これらに電解液を含浸させた後に封口して製
作している。電解液としてはプロピレンカーボネート等
の有機溶媒に、テトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートやテトラエチルホスホニウムテトラフルオロ
ボレート等を溶解したものが使用されている。

【０００４】この電気二重層コンデンサには封口形態に
よって、コイン型と捲回型とがあり、その容量は電荷蓄
積界面として作用する電極の表面積によりその容量が決
定される。コイン型は微細な活性炭素繊維や活性炭粉末
をバインダーにより結着しマット状にして円形に打ち抜
いた一対の分極性電極の間に平行して介在させたセパレ
ータに電解液を含浸させた後に外装材を兼ねる金属ケー
スと金属蓋内に収納し、ガスケットを介してかしめるこ
とによって密封している。一方捲回型は電極物質の表面
積を大きくするために微粉末状にした活性炭をバインダ
ーにより集電体である金属箔表面に塗布・結着させた一
対の分極性電極の間に介在させたセパレータを円柱状に
素子巻きをしたものに電解液を含浸させた後に有底円筒
状のアルミケースに収納し、かつ、アルミケースの開口
部をゴム封口体で密封している。

【０００５】電気二重層コンデンサに求められているも
のの中に、ショート不良率が低いこと及びイオンの伝導
を妨げることがないように電解液を含浸させたときの内
部抵抗が低いことがあり、この２つはセパレータによっ
て大きく左右される。すなわち、電極として用いる活性
炭が極から脱落してもセパレータを通過しない緻密性
と、使用される電解液の含浸性が良好であること、又電
解液を含浸させた状態での抵抗値、即ちイオン透過性が
良好であることが求められている。緻密性の低いセパレ
ータは、電気二重層コンデンサにした場合、内部ショー
トや漏れ電流の増加、また充放電を繰り返すうちに容量
低下を招く可能性が高くなる。また、イオン透過性の低
いセパレータでは、電気二重層コンデンサに組み込んだ
場合、内部抵抗が高くなり、充放電効率が悪くなった
り、大電流充放電に不向きなものになってしまう。

【０００６】ショート不良率を低減するにはできるだけ
均一でピンホールなどの貫通孔が無い緻密性の高いセパ
レータとすることが要求され、一方、内部抵抗を下げる
ためにはショート不良率の改善とは逆に、イオンが通る
経路としての貫通孔を確保するために多孔質のセパレー
タ、換言すれば緻密性の低いセパレータとすることが要
求される。これは電気二重層コンデンサの伝導方式はイ
オン伝導であって、電荷を持ったイオンが移動すること
で電荷が移動するためである。このようにショート不良
率を低減するには緻密性を高めることが、一方内部抵抗
を低下させるためには多孔質なものとして緻密性を低く
するという相反する特性がセパレータには求められてい
るのである。

【０００７】従来、コイン型の電気二重層コンデンサの
セパレータとしてはポリオレフィン不織布が使用されて
いる。これはコイン型の場合には金属ケースと金属蓋内
をガスケットを介してかしめる際の衝撃にセパレータが
耐える必要があり、ポリオレフィン不織布は溶融ポリマ
ーの紡糸液がランダムウエブとして集積され、繊維が相
互に結合することなく絡み合った状態であるため、この
衝撃を吸収して耐えられる伸び性や弾性を有するととも
に、極細繊維を用いて目付け量の大きい厚いシートを形
成することにより、緻密性の優れたセパレータを得るこ
とができるためである。

【０００８】一方、捲回型の電気二重層コンデンサのセ
パレータとしては天然繊維であるマニラ麻パルプとフラ
ッシュ紡糸法により製造されたマイクロガラス繊維の混
抄紙が使用されている。この混抄紙は繊維が相互に結合
しており、衝撃に対する耐性は少ないが、捲回型の場合
はかしめる際の衝撃がないため、コイン型のように衝撃
に対する耐性を考慮する必要がなく、ショート不良率の
低減に寄与する緻密性に優れたマニラ麻パルプとマイク
ロガラス繊維の混抄紙が使用されているのである。な
お、マイクロガラス繊維を混抄しているのは、ガラスで
あるために乾燥時に水素結合が発生することがなく、し
かも繊維が非常に細く、又断面形状が円形で繊維剛性も
高いため、緻密性が高く、電気抵抗の低いセパレータを
得ることができるためである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年電気二重層コンデ
ンサには、更なる高容量化が求められており、特に体積
を大きくせずに高容量化を図る高体積エネルギー密度化
が求められている。高体積エネルギー密度化は、極物質
である活性炭素材料の高比表面積化や電解液の高耐圧
化、セパレータを薄くしてセパレータ体積を減らしてそ
の分極物質を増やすことにより達成が可能である。活性
炭素材料の比表面積は、当初約１０００ｍ²／ｇであっ
たが、現在約２５００ｍ²／ｇ程度まで改善されてお
り、電解液についても、溶媒とそれに溶解する電解質の
最適化による高耐圧化の研究が進められている。

【００１０】しかし、セパレータの薄物化については、
従来の天然セルロース繊維とガラス繊維の混抄紙では、
薄物化を進めると緻密性と引張り強度が著しく低下し、
実用に耐えなくなってしまう。ガラス繊維の配合増によ
り緻密性を向上させようとすると更に引張り強度が低下
する。十分な引張り強度を得るためには天然繊維の叩解
度を上げてフィブリルを発生させ、セルロースの水素結
合個所を増やすことが考えられるが、電気二重層コンデ
ンサの電解液には、有機溶媒が用いられており、水素結
合個所の増加はイオン透過性を著しく阻害してしまい、
このセパレータを使った電気二重層コンデンサの内部抵
抗は上昇することになる。

【００１１】この問題を解決するために、出願人は特開
平９−４５５８６号として溶剤紡糸レーヨンと天然繊維
であるサイザル麻パルプを混抄したセパレータを使用し
た電気二重層コンデンサを提供している。このセパレー
タによれば緻密性の向上と内部抵抗の低減についてはあ
る程度の効果を得ることができる。しかし、天然繊維で
あるサイザル麻パルプは天然繊維の中では、細く、断面
も円形でイオン透過性の面では優れた繊維であるが、溶
剤紡糸レーヨンとの馴染みを出すためにある程度叩解を
施さねばならず、これによりイオン透過性を阻害する要
因である天然繊維のフィブリルが発生してしまう。天然
繊維を叩解することによって得られるフィブリルは剛性
が低下しているため、これを抄造した場合潰れが発生
し、水素結合個所が増加するためイオン透過性が著しく
悪化するのである。またサイザル麻パルプの繊維径は細
いとはいえ１６μｍ以上あり、薄物化の障害となる。こ
のようなサイザル麻パルプを混抄する必要があるため、
内部抵抗の低減にも限界があり、又近時頓に要求されて
いるより一層の薄物化に対応することができない。

【００１２】一方、ポリオレフィン不織布は、もともと
親液性に乏しく電解液の保持に難があったが、薄物化を
進めると更に保液性が損なわれてしまう。また目付け量
を下げて薄物化を進めると十分な緻密性が得られず、電
気二重層コンデンサのショート不良率、残存電圧特性を
悪化させてしまう。目付け量を下げずに薄くするには、
熱ロールによるカレンダー加工で厚みを薄くする方法が
考えられるが、この方法を用いると空隙率が低下するた
めに保液性が著しく低下し、またイオン流路の冗長を招
くため、電気二重層コンデンサの内部抵抗が極度に悪化
するのである。

【００１３】ポリオレフィン系材料には、不織布の他に
ポリオレフィン系微多孔フィルムがあり、電気抵抗は良
好であり、厚さも２５μｍと薄いものがある。しかし、
この微多孔フィルムはイオン流路がストレートで曲路率
が低すぎるため、電気二重層コンデンサに使用すると残
存電圧特性が悪化してしまう。また、電気二重層コンデ
ンサ製造時には、コンデンサ素子を乾燥して水分を除去
する工程があるが、ポリオレフィン系微多孔フィルムは
耐熱性に乏しく、素子乾燥時に強熱できないため、材料
の軟化点以下の比較的低温で長時間の乾燥を要するとい
う製造上の欠点を有している。

【００１４】以上のように、従来はイオンが通る経路と
しての貫通孔を維持するために緻密性を下げて内部抵抗
を下げればショート不良率が増加し、一方、ショート不
良率を下げるために緻密性を上げれば内部抵抗が上がっ
てイオン透過性が悪くなってしまうこととなり、ショー
ト不良率と内部抵抗の双方を高いレベルで改善すること
はできなかった。

【００１５】よって、緻密性を高めても、イオンがイオ
ンが通る経路としての貫通孔を確保したセパレータを提
供することができれば、従来の緻密性を高めるために密
度を上げると内部抵抗が高くなり、密度を下げて内部抵
抗を低下させると緻密性に欠けてショート不良率が増加
することとなって、ショート不良率と内部抵抗の双方を
同時に高いレベルで満足させることが困難であったセパ
レータの欠点を解消することができる。

【００１６】そこで、本発明は叩解可能な溶剤紡糸セル
ロース繊維の叩解原料を使用した緻密性とイオン透過性
の双方を充足する新規なセパレータを用いることによっ
て、ショート不良の低減、内部抵抗の低減等の諸特性を
高いレベルで改善すると共に、高体積エネルギー密度化
を実現した電気二重層コンデンサを提供することを課題
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するために、一対の分極性電極をセパレータによって隔
離してなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セパレ
ータは原料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の
叩解原料を６０〜１００重量％の範囲で使用して抄造さ
れている電気二重層コンデンサ及び前記セパレータは原
料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料
を６０重量％以上と、他の天然又は化学繊維を使用して
混抄されている電気二重層コンデンサを基本として提供
する。また、前記叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の
叩解原料はＣＳＦ２００ｃｃ〜０ｃｃまで叩解し、前記
セパレータは厚さが２０〜１００μｍ，密度が０．２５
〜０．６０ｇ／ｃｍ³とすることが好ましい。なお、前
記セパレータは複数のセパレータを積層してなる構成と
してもよい。

【００１８】上記本発明によれば、セパレータの原料と
して叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を使
用しているため、叩解によって得られたフィブリルによ
りセパレータは非常に緻密な構造となって、ショート不
良が減少する。また、このフィブリルは、結晶化度が非
常に高いセルロースであるため剛性も高く、抄造工程に
おけるプレスによってもフィブリル自体が偏平に潰れる
ことが少なく円形に近い断面形状を維持することができ
るとともに、フィブリル同士は点接着することにより紙
層を形成する。したがって、フィブリル化された叩解原
料により構成されたセパレータは、非常に緻密な紙質と
なりながらも、イオンが通る経路としての貫通孔を確保
することができて、イオン流路の冗長が少なくイオン透
過性の優れたものとなる。即ち、ショート不良率を改善
するために高い緻密性を有し、かつ、内部抵抗を改善す
るためにイオンが通る経路としての貫通孔を維持したセ
パレータを得ることができる。よって、このセパレータ
を用いることによって、ショート不良の低減、内部抵抗
の低減等の諸特性を高いレベルで改善すると共に、セパ
レータを大幅に薄膜化することができて、電気二重層コ
ンデンサを高体積エネルギー密度化することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電気二重層
コンデンサの各実施形態を説明する。本発明にかかる電
気二重層コンデンサは、一対の分極性電極を隔離するセ
パレータとして、叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の
叩解原料を使用することに特徴を有し、セパレータの緻
密性向上とイオン透過性向上の双方を高いレベルで満足
するものである。

【００２０】叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維は、叩
解すると直径０．３μｍ程度の非常に細いフィブリルに
分割しはじめる。叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維
は、高度な結晶化度を有するものであり、その微細構造
は、セルロース結晶質部分と非晶質部分からなってお
り、結晶質部分は非晶質部分を介して互いに接着して繊
維を構成している。この繊維に叩解作用を加えると非晶
質部分が破壊され、結晶質部分が繊維から剥離し直径
０．３μｍ程度のフィブリルが繊維の外部から段階的に
ひげ状に発生して行く。即ち、叩解の程度は０．３μｍ
のフィブリルの発生状況のことであり、叩解が進むこと
はフィブリルの比率が増加することを示している。

【００２１】このフィブリルの比率が増加した叩解原料
により抄紙されたセパレータは非常に緻密な構造とな
る。また、このフィブリルは結晶化度が非常に高いセル
ロースであるため剛性も高く、抄造工程におけるプレス
によってもフィブリル自体が偏平に潰れることが少なく
円形に近い断面形状を維持し、フィブリル同士は点接着
することにより紙層を形成する。したがって、叩解原料
によって抄紙されたセパレータは非常に緻密な紙質とな
りながらも、イオンが通る経路としての貫通孔を維持す
ることができて、イオン流路の冗長が少なくイオン透過
性の優れたものとなる。

【００２２】本発明では叩解可能な溶剤紡糸セルロース
繊維の叩解原料をセパレータの原料として６０〜１００
重量％の範囲で、より好ましくは７０〜１００重量％の
範囲で使用する。叩解原料の含有率はセパレータに求め
る特性に応じて増減することができるが、含有率が６０
重量％未満では、叩解原料の最大の特徴である緻密性と
イオンが通る経路としての貫通孔の確保が十分でなく、
又薄物化が困難となるためである。なお、叩解可能な溶
剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を１００重量％使用し
てもよく、又４０重量％未満の範囲で他の天然又は化学
繊維を使用して混抄することもできる。

【００２３】この叩解原料の叩解の程度はＪＩＳ Ｐ８
１２１に規定するＣＳＦ（カナダ標準形口水度、Ｃａｎ
ａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ）の
値で２００〜０ｃｃの範囲まで高度に叩解することが好
ましい。ＣＳＦが２００ｃｃを越える程度の叩解では叩
解の程度が不十分であり、セパレータの緻密性を得るた
めにはフィブリルが不足する。本発明はこのように高度
に叩解した溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を使用す
ることが特徴の一つである。

【００２４】叩解原料に混抄する他の天然又は化学繊維
としては電気二重層コンデンサに組み込まれたときの電
気化学的安定性と、広い温度領域における熱的安定性等
を満たすことが要求される。そのため、特に限定はない
が、例えば従来のアルミ電解コンデンサ用セパレータ紙
に用いられてきたマニラ麻パルプ，サイザル麻パルプ，
エスパルトパルプ，木材クラフトパルプ等の天然セルロ
ース繊維や、レーヨン繊維，ポリエステル繊維等の化学
繊維が使用することができ、叩解可能な再生セルロース
繊維であるポリノジックレーヨン、ビニロンやアクリル
等の叩解可能な合成繊維、ＰＰ−ＰＥＴ（ポリプロピレ
ン−ポリエチレンテレフタレート）複合分割繊維等が望
ましい。これらの繊維は、叩解もしくは分割されて微細
繊維になり、これを原料として抄紙した場合非常に緻密
な構造となるが、微細繊維同士は点接着により紙層を形
成しているため、水素結合個所の増加は少なく、従って
良好なイオン透過性を示す緻密なセパレータとなるため
である。

【００２５】そして、これらの叩解可能な溶剤紡糸セル
ロース繊維の叩解原料のみから成る原料、或は上記した
他の天然又は化学繊維と混合した原料を使用して、長網
抄紙機や円網抄紙機、長網円網コンビネーションマシ
ン、円網円網コンビネーションマシン等の抄紙機により
セパレータ抄造する。また、長網抄紙機で抄紙したセパ
レータ紙を２枚以上オンマシンもしくはオフマシンで積
層して抄造することもできる。

【００２６】このようにして得られるセパレータの厚さ
は２０〜１００μｍの範囲が好ましい。２０μｍ未満で
は機械的強度が低下して取扱が難しく、内部短絡の危険
があり、１００μｍを超えると小型化ができず、厚くな
る分電気抵抗も上昇するためである。また、コイン型の
電気二重層コンデンサではセパレータにある程度の厚さ
がないとプレス成型時にショートする確率が高くなるた
め、コイン型の電気二重層コンデンサでは１００μｍ迄
の厚さが要求されている。一方、密度については特に制
限はないが、実用的には密度０．２５〜０．６ｇ／ｃｍ
³が好ましい。０．２５ｇ／ｃｍ³未満では引張強度が極
端に低下し、電気二重層コンデンサ用のセパレータとし
て実用性に欠ける。また、本発明によるセパレータは緻
密ではあってもイオンが通る経路としての貫通孔が維持
されているため、実質的に密度０．６ｇ／ｃｍ³を超え
ることがない。

【００２７】

【実施例】そこで、本発明にかかる叩解可能な溶剤紡糸
セルロース繊維の叩解原料を使用して抄造したセパレー
タと、このセパレータを一対の分極性電極の間に介在さ
せて製作したコイン型の電気二重層コンデンサ及び捲回
型の電気二重層コンデンサの具体的な各種実施例と、比
較のために製造した従来品である比較例を示す。電気二
重層コンデンサの製作方法及び各実施例と比較例の各測
定値の測定方法は次の通りである。

【００２８】（１）コイン型の電気二重層コンデンサの
製作方法 一対の分極性電極（比表面積約２５００ｍ²／ｇの活性
炭繊維からなる１２５ｇ／ｍ²の布状物質，６ｍｍφ）
の間に平行して介在させたセパレータに電解液を含浸さ
せた後に外装材を兼ねる金属ケースと金属蓋内に収納
し、ガスケットを介してかしめることによって密封して
コイン型の電気二重層コンデンサを製作した。なお、集
電性向上のため、分極性電極の金属ケースに当る面には
アルミニウム層を形成した。

【００２９】（２）捲回型の電気二重層コンデンサの製
作方法 一対の分極性電極（アルミネットに活性炭・カーボンブ
ラックを担持させたもの）の間にセパレータを介在させ
て円柱状に素子巻きしたものに電解液を含浸させた後に
有底円筒状のアルミケースに収納し、かつ、アルミケー
スの開口部をゴム封口体で密封して捲回型の電気二重層
コンデンサを製作した。

【００３０】（３）セパレータの厚さ、密度、引張強度 厚さ、密度及び引張強度は旧ＪＩＳ Ｃ２３０１（電解
コンデンサ紙）に規定された方法で測定した。

【００３１】（４）セパレータの気密度 気密度に関してはＪＩＳ Ｃ２１１１（電気絶縁紙試験
方法）に規定する“１２．１ 気密度”の項に従い、Ｂ
型試験器（ガーレーデンソメータ）によって測定した。
但し穴の部分の直径が６ｍｍであるアダプターを使用し
た。

【００３２】（５） 電気二重層コンデンサの評価方法 ショート不良率は組立後ショートした個数を全体の個数
に占める割合で表した。なお、測定個数は１０００個と
した。また、コンデンサの初期特性として静電容量Ｃ，
内部抵抗Ｚ，漏れ電流ＬＣ，残存電圧特性としてΔＶを
測定した。なお、残存電圧特性は、定格電圧で３分間充
電した後、端子を無負荷・開放状態で６時間放置した後
の端子電圧を測定し、定格電圧からそれを差し引いたΔ
Ｖを測定する方法により評価した。

【００３３】［実施例１］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維（英国のコートルズ社製の商品名：コートルズリ
ヨセル）をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料１００重
量％を長網抄紙機で抄紙して、厚さ４０μｍ，密度０．
４０ｇ／ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレータを
使用して捲回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００３４】［実施例２］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料７０重量％
とＰＰ−ＰＥＴ複合分割繊維を所定の叩解機で微細繊維
化したもの３０重量％を混合し、長網抄紙機で抄紙し
て、厚さ４０μｍ，密度０．４０ｇ／ｃｍ³のセパレー
タを得た。このセパレータを使用して捲回型電気二重層
コンデンサを製造した。

【００３５】［比較例１］マニラ麻パルプとガラス繊維
を混合し抄紙して、厚さ４３μｍ，密度０．４２０ｇ／
ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレータを使用して
捲回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００３６】［比較例２］サイザル麻パルプ５０重量％
と溶剤紡糸セルロース繊維５０重量％からなる原料を長
網抄紙機で抄造し、厚さ４２μｍ，密度０．４２ｇ／ｃ
ｍ³のセパレータを得た。このセパレータを使用して捲
回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００３７】以下表１に略同一厚さ、同一密度に抄造し
た実施例１，２と比較例１，２のセパレータの厚さ，密
度，引張り強度，気密度を測定した結果と、これらのセ
パレータを電極の間に介在させて素子を作製した後、電
解液を含浸させ、封口を施して製造した電気二重層コン
デンサの評価結果を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示すように、実施例１，２及び比較
例１は略同一密度，同一厚さのセパレータであるにも関
わらず、緻密性を示す気密度は実施例１が１１３．６秒
／１００ｃｃ，実施例２が９８．０秒／１００ｃｃであ
って、比較例１の気密度４６．５秒／１００ｃｃより、
２〜３倍近く高い数値となっており、緻密性が高められ
ている。その結果電気二重層コンデンサのショート不良
率は比較例１が０．２％であるのに対し、実施例１，２
は共に０％となっている。しかも、実施例１、２はセパ
レータが高い緻密性を示しているにも関わらず、内部抵
抗はそれぞれ０．３７Ω，０．３９Ωと比較例１の内部
抵抗０．６２Ωより格段に低くなっており、イオンが通
る経路としての貫通孔が維持されていることが判る。更
に、実施例１，２は漏れ電流も少なく、残存電圧に関し
ても、比較例１よりも格段に優れた値を示している。よ
って、実施例１，２に示すように本発明によれば、叩解
可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料を使用するこ
とによって、緻密性とイオン透過性の双方を充足するセ
パレータを得ることができ、その結果電気二重層コンデ
ンサのショート不良の低減、内部抵抗の低減等の諸特性
を高いレベルで改善すると共に、高体積エネルギー密度
化を実現することができる。

【００４０】一方、サイザル麻パルプ５０重量％と溶剤
紡糸セルロース繊維５０重量％を混抄した比較例２は、
緻密性を向上させるためにＣＳＦ３００ｃｃ程度の叩解
を施してあるため、溶剤紡糸セルロース繊維のフィブリ
ルと共に天然セルロースであるサイザル麻パルプのフィ
ブリルの存在によって、気密度は２７８．４秒／１００
ｃｃと実施例１，２より格段に高くなって緻密性は向上
している。しかしながら、比較例２のセパレータを電気
二重層コンデンサに組み込んだ場合、天然繊維であるサ
イザル麻パルプの存在によって、セルロースの水素結合
箇所が増加して繊維間の空隙構造が癒されるため、イオ
ン透過性が著しく阻害されることとなり、その結果比較
例２の内部抵抗は０．６１Ωと高くなっており、実施例
１，２の方が格段によい数値を示している。これは実施
例１，２の叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原
料のフィブリルは、結晶化度が非常に高いセルロースで
あるため剛性も高く、抄造工程におけるプレスによって
もフィブリル自体が偏平に潰れることが少なく円形に近
い断面形状を維持することができるとともに、フィブリ
ル同士は点接着することにより紙層を形成するものであ
るため、フィブリル化された叩解原料により構成された
セパレータは、非常に緻密な紙質となりながらも、イオ
ンが通る経路としての貫通孔を確保することができるた
め、内部抵抗を下ることができるのである。

【００４１】［実施例３］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ２００ｃｃまで叩解した叩解原料１００
重量％を長網抄紙機で抄紙して、厚さ５０μｍ，密度
０．４０ｇ／ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレー
タを使用して捲回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００４２】［比較例３］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ３００ｃｃまで叩解した叩解原料１００
重量％を長網抄紙機で抄紙して、厚さ５０μｍ，密度
０．４０ｇ／ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレー
タを使用して捲回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００４３】［比較例４］サイザル麻パルプ６０重量％
と溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原料４０重量％を混合
した原料をＣＳＦ３００ｃｃまで叩解した叩解原料を長
網抄紙機で抄造し、厚さ５０μｍ，密度０．４０ｇ／ｃ
ｍ³のセパレータを得た。このセパレータを使用して捲
回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００４４】以下表２に表１と同様のセパレータ及び電
気二重層コンデンサの評価結果を示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】実施例３と比較例３は、共にセパレータの
原料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩解原
料を１００重量％使用したものであるが、叩解の程度が
実施例３は２００ｃｃであるのに対し、比較例３は３０
０ｃｃと相違している。表２に示すように、比較例３の
気密度は５２．１秒／１００ｃｃであって、叩解の程度
がＣＳＦ３００ｃｃ程度では、セパレータとしての緻密
性が十分では無く、これを使用して製造した電気二重層
コンデンサは、ショート不良率が３．５％、漏れ電流が
１０２８μＡと増加し、残存電圧特性１．１３Ｖとなっ
ている。これに対し、ＣＳＦ２００ｃｃと叩解を進めた
原料を使用した実施例３は気密度１２６．３秒／１００
ｃｃであり、電気二重層コンデンサとしてもショート不
良率が０％、漏れ電流が３１８μＡと減少し、残存電圧
特性０．２１Ｖと改善されている。よって、叩解可能な
溶剤紡糸セルロース繊維の叩解の程度はＣＳＦの値で２
００ｃｃ以下のものが好ましい。

【００４７】一方、比較例４はサイザル麻パルプ６０重
量％と溶剤紡糸セルロース繊維４０重量％を混合し、Ｃ
ＳＦ３００ｃｃまで叩解した原料を抄造して実施例３，
比較例３と略同一厚さ，密度のセパレータを得た例であ
る。この例では、比較例２の場合と同様に気密度５７
２．０秒／１００ｃｃと緻密性の向上は得られるもの
の、天然繊維のフィブリル発生により内部抵抗が０．６
４Ωと悪化している。

【００４８】［実施例４］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料１００重量
％を長網抄紙機で抄紙して、厚さ２５μｍ，密度０．４
０ｇ／ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレータを使
用して捲回型電気二重層コンデンサを製造した。

【００４９】［比較例５］厚さ２５μｍのポリプロピレ
ン製微多孔フィルムをセパレータとして使用して捲回型
電気二重層コンデンサを製造した。

【００５０】以下表３に表１と同様のセパレータ及び電
気二重層コンデンサの評価結果を示す。

【００５１】

【表３】

【００５２】比較例５はリチウムイオン二次電池に一般
的に使われているポリプロピレン製の微多孔フィルムを
セパレータとして使用したものである。叩解可能な溶剤
紡糸セルロース繊維の叩解原料のみを原料とした実施例
４と同一の２５μｍの厚さである。表３に示すように比
較例５の気密度は＞１０，０００秒／１００ｃｃと極め
て緻密性が高い。しかしながら、電気二重層コンデンサ
を製造した場合には内部抵抗は比較例５が０．３５Ω、
実施例４が０．３２Ωと同等であるが、比較例５の方が
漏れ電流が６７８μＡ、残存電圧特性が０．７８Ｖと、
実施例４の３４８μＡ，０．２５Ｖよりも共に高くなっ
ている。これは、セパレータの厚み方向にイオンが透過
していく際、そのイオン流路の曲路率がある程度高くな
ければ、電気二重層コンデンサの漏れ電流や残存電圧特
性で良い特性が得られない為と考えられる。よって、電
気二重層コンデンサとしては実施例４の方が優れてい
る。このように本発明によれば叩解可能な溶剤紡糸セル
ロース繊維を高度に叩解し、かつ、その使用率を高める
ことにより、電気二重層コンデンサとしての諸特性を高
いレベルで維持するとともに、セパレータをより薄物化
することができる。

【００５３】［実施例５］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料７０重量％
とマニラ麻パルプ３０重量％混合し、混合後のＣＳＦを
１００ｃｃまで更に混合叩解する。この原料を長網抄紙
機で抄紙して、厚さ６０μｍ，密度０．５０ｇ／ｃｍ³
のセパレータを得た。このセパレータを使用して捲回型
電気二重層コンデンサを製造した。

【００５４】［実施例６］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料１００重量
％を原料として長網抄紙機で抄紙し、厚さ３３μｍ，密
度０．４０ｇ／ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレ
ータ２枚を湿式張り合わせにより貼り合わせて、厚さ６
０μｍ，密度０．４４ｇ／ｃｍ³の積層セパレータを得
た。この積層セパレータを使用して捲回型電気二重層コ
ンデンサを製造した。

【００５５】［比較例６］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料３０重量％
とマニラ麻パルプ７０重量％混合し、混合後のＣＳＦを
１００ｃｃまで更に混合叩解する。この原料を長網抄紙
機で抄紙して、厚さ６０μｍ，密度０．５０ｇ／ｃｍ³
のセパレータを得た。このセパレータを使用して捲回型
電気二重層コンデンサを製造した。

【００５６】以下表４に表１と同様のセパレータ及び電
気二重層コンデンサの評価結果を示す。

【００５７】

【表４】

【００５８】実施例５は叩解可能な溶剤紡糸セルロース
繊維の叩解原料の含有率が７０重量％であるのに対し、
比較例６は含有率を３０重量％として、マニラ麻パルプ
と混合後に更にＣＳＦ１００ｃｃまで混合叩解を加えた
原料を使用した例である。叩解原料の含有率が低く、か
つ、混合後の叩解の程度が高くなると表４に示すように
比較例６の気密度は３２６０秒／１００ｃｃと極端に上
昇し緻密性は向上しているが、これを電気二重層コンデ
ンサのセパレータとして使用すると、内部抵抗が９．２
７Ωと非常に高くなってしまう。特に比較例６では電気
二重層コンデンサとしての内部抵抗が高すぎて、定格容
量まで充電することができず、従って漏れ電流、残存電
圧特性ともに測定することができなかった。即ち電気二
重層コンデンサとして十分機能しなかったのである。シ
ョート不良率は０％であったがコンデンサ機能を有して
いなかったため測定不能として記載してある。

【００５９】また、実施例６は叩解原料のみで抄紙した
セパレータ２枚を貼り合わせて実施例５，比較例６と略
同一厚さにした積層セパレータであるが、緻密性を有
し、かつ、同時にイオン透過性の良好な薄物セパレータ
を貼り合わせて積層することにより内部抵抗は低く、シ
ョート不良率，残存電圧特性ともに良好な電気二重層コ
ンデンサを得ることができた。

【００６０】［実施例７］叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維をＣＳＦ０ｃｃまで叩解した叩解原料６０重量％
とマニラ麻パルプ４０重量％を混合し、この原料を長網
抄紙機で抄紙して、厚さ８０μｍ，密度０．３５０ｇ／
ｃｍ³のセパレータを得た。このセパレータを使用して
コイン型電気二重層コンデンサを製造した。

【００６１】［比較例７］厚さ８０μｍ，密度０．３２
０ｇ／ｃｍ³のポリプロピレン製メルトブローン不織布
をセパレータとして使用し、コイン型電気二重層コンデ
ンサを製造した。

【００６２】以下表５に表１と同様のセパレータ及び電
気二重層コンデンサの評価結果を示す。

【００６３】

【表５】

【００６４】実施例７は叩解可能な溶剤紡糸セルロース
繊維の叩解原料６０重量％とマニラ麻パルプ４０重量％
を混合したものを原料としてセパレータを抄造したもの
であり、比較例７は、現在コイン型電気二重層コンデン
サに一般的に使われているポリプロピレン製メルトブロ
ーン不織布とこれをセパレータとしたコイン型電気二重
層コンデンサの例である。表５に示すように両者はセパ
レータとしては、略同一厚さ，密度であるが、気密度は
実施例７の方が２４７．３秒／１００ｃｃと比較例７の
３．２秒／１００ｃｃよりも格段に高く緻密であること
が判る。その結果これらをセパレータとして電気二重層
コンデンサを製造した場合、実施例７の方が緻密であ
り、ショート不良率が０％であるとともに、内部抵抗も
３．２４Ωと格段に良くなっており、漏れ電流，残存電
圧ともに良好な値を示している。

【００６５】以上の各実施例及び各比較例からも明らか
なように、本発明によれば叩解可能な溶剤紡糸セルロー
ス繊維の叩解原料を使用した緻密性とイオン透過性の双
方を充足する新規なセパレータを用いることによって、
電気二重層コンデンサを製造した場合、内部抵抗，漏れ
電流，ショート不良率，残存電圧特性のいずれを見て
も、従来のセパレータを使用した電気二重層コンデンサ
に比べて格段に優れた特性を発揮することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上記載した本発明によれば、セパレー
タの原料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維の叩
解原料を使用しているため、叩解によって得られたフィ
ブリルによりセパレータは非常に緻密な構造となって、
ショート不良が減少する。また、このフィブリルは、結
晶化度が非常に高いセルロースであるため剛性も高く、
抄造工程におけるプレスによってもフィブリル自体が偏
平に潰れることが少なく円形に近い断面形状を維持する
ことができるとともに、フィブリル同士は点接着するこ
とにより紙層を形成する。したがって、フィブリル化さ
れた叩解原料により構成されたセパレータは、非常に緻
密な紙質となりながらも、イオンが通る経路としての貫
通孔を確保することができて、イオン流路の冗長が少な
くイオン透過性の優れたものとなる。即ち、ショート不
良率を改善するために高い緻密性を有し、かつ、内部抵
抗を改善するためにイオンが通る経路としての貫通孔を
維持したセパレータを得ることができる。更に、フィブ
リル化された叩解原料により構成されたセパレータは電
気二重層コンデンサのセパレータに要求される諸特性を
高いレベルで維持すると共に、近時の要求であるセパレ
ータの薄物化を実現することができる。この結果、近年
用途が拡大しつつある電気二重層コンデンサの信頼性向
上、普及促進を図ることができる。

【００６７】よって、このセパレータを用いることによ
って、ショート不良の低減、内部抵抗の低減等の諸特性
を高いレベルで改善すると共に、セパレータを大幅に薄
膜化することができて、電気二重層コンデンサを高体積
エネルギー密度化することができる。また叩解可能な溶
剤紡糸セルロース繊維の叩解原料は非常に微細なもので
あり、フィブリル同士は多数の点接着により紙層を形成
するため、十分な引張り強度も得られる。この特徴はセ
パレータを薄くした時にも発揮されるので、セパレータ
の薄物化にも好適であり、これを使用した電気二重層コ
ンデンサは従来より、高い体積エネルギー密度を得るこ
とができる。また、従来かしめる際の衝撃に対する耐性
が不足するために、セルロースを原料とするセパレータ
を使用することができなかったコイン型の電気二重層コ
ンデンサにおいても、本発明にかかるセパレータは柔軟
性があるために従来のポリオレフィン不織布に代えてセ
パレータとして使用することができる。更に、本発明に
係るセパレータは、セルロースがその主体であり、吸液
性，保液性に優れており、熱的にもポリオレフィン材料
より安定性が高いので、電気二重層コンデンサの製造工
程上、具体的には、コンデンサ素子の水分除去の為の強
熱乾燥や電解液の含浸、封入工程にも好適なものであ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の分極性電極をセパレータによって
   隔離してなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セパ
   レータは原料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維
   の叩解原料を６０〜１００重量％の範囲で使用して抄造
   されていることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
2. 【請求項２】 一対の分極性電極をセパレータによって
   隔離してなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セパ
   レータは原料として叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維
   の叩解原料を６０重量％以上と、他の天然又は化学繊維
   を使用して混抄されていることを特徴とする電気二重層
   コンデンサ。
3. 【請求項３】 前記叩解可能な溶剤紡糸セルロース繊維
   の叩解原料はＣＳＦ２００ｃｃ〜０ｃｃまで叩解されて
   いる請求項１又は２記載の電気二重層コンデンサ。
4. 【請求項４】 前記セパレータは厚さが２０〜１００μ
   ｍ，密度が０．２５〜０．６０ｇ／ｃｍ³である請求項
   １，２又は３記載の電気二重層コンデンサ。
5. 【請求項５】 前記セパレータは複数のセパレータを積
   層してなる請求項１，２，３又は４記載の電気二重層コ
   ンデンサ。