JP2000091161A - コンデンサ用電解液およびコンデンサ - Google Patents
コンデンサ用電解液およびコンデンサInfo
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- JP2000091161A JP2000091161A JP10255737A JP25573798A JP2000091161A JP 2000091161 A JP2000091161 A JP 2000091161A JP 10255737 A JP10255737 A JP 10255737A JP 25573798 A JP25573798 A JP 25573798A JP 2000091161 A JP2000091161 A JP 2000091161A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐電圧および充放電サイクル特性に優
れ、ガス発生が少なく、安全性に優れたコンデンサ用非
水電解液、並びに該電解液を用いたコンデンサを提供す
ること。 【解決手段】 下記式（Ｉ）で表されるリン酸エステ
ルを含有する電解質溶媒と電解質とからなることを特徴
とするコンデンサ用非水電解液、 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一でも異なっていて
もよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリール
基である。） 並びに該電解液を用いたコンデンサ。
れ、ガス発生が少なく、安全性に優れたコンデンサ用非
水電解液、並びに該電解液を用いたコンデンサを提供す
ること。 【解決手段】 下記式（Ｉ）で表されるリン酸エステ
ルを含有する電解質溶媒と電解質とからなることを特徴
とするコンデンサ用非水電解液、 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一でも異なっていて
もよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリール
基である。） 並びに該電解液を用いたコンデンサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、主にリン酸エステ
ルを含むコンデンサ用非水電解液、特には電気二重層コ
ンデンサ用非水電解液に関し、さらに詳しくは、エネル
ギー密度が高く、耐電圧および充放電サイクル特性に優
れたコンデンサ、特には電気二重層コンデンサを提供し
うる非水電解液に関する。
ルを含むコンデンサ用非水電解液、特には電気二重層コ
ンデンサ用非水電解液に関し、さらに詳しくは、エネル
ギー密度が高く、耐電圧および充放電サイクル特性に優
れたコンデンサ、特には電気二重層コンデンサを提供し
うる非水電解液に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】 従来、コンデンサ、中でも特にＩ
Ｃやメモリのバックアップ電源、二次電池の補助・代替
用として、電池とコンデンサとの中間の容量をもつ電気
二重層コンデンサは、小電力の直流電源として広く使用
されている。しかし、近年、カメラ一体型ＶＴＲ、携帯
電話、ラップトップコンピュータ等の新しいポータブル
電子機器が次々出現する中、このようなポータブル電子
機器のさらなる機能向上を達成するため、バックアップ
電源、二次電池の補助・代替などの用途に用いられてい
た電気二重層コンデンサに対して、高エネルギー密度化
が要求されている。
Ｃやメモリのバックアップ電源、二次電池の補助・代替
用として、電池とコンデンサとの中間の容量をもつ電気
二重層コンデンサは、小電力の直流電源として広く使用
されている。しかし、近年、カメラ一体型ＶＴＲ、携帯
電話、ラップトップコンピュータ等の新しいポータブル
電子機器が次々出現する中、このようなポータブル電子
機器のさらなる機能向上を達成するため、バックアップ
電源、二次電池の補助・代替などの用途に用いられてい
た電気二重層コンデンサに対して、高エネルギー密度化
が要求されている。
【０００３】この電気二重層コンデンサは、蓄電池のよ
うに化学変化を電気エネルギーに変換するものではな
く、電極と電解液との界面に生じる電気二重層の大きな
容量を利用し、この二重層の電荷を電池の充放電と同じ
ように出し入れするものである。このような電気二重層
コンデンサは、２枚の電極とセパレータと通常耐食性の
電解液とで構成され、活性炭のような表面積の大きな材
料とフッ素樹脂などの結着剤とで成形した２枚の電極
が、ポリエチレンやポリプロピレン製の多孔性セパレー
タを介して、対向するように配置されており、この電極
と多孔性セパレータとの間、並びに多孔性セパレータ内
を上記電解液が満たしている。
うに化学変化を電気エネルギーに変換するものではな
く、電極と電解液との界面に生じる電気二重層の大きな
容量を利用し、この二重層の電荷を電池の充放電と同じ
ように出し入れするものである。このような電気二重層
コンデンサは、２枚の電極とセパレータと通常耐食性の
電解液とで構成され、活性炭のような表面積の大きな材
料とフッ素樹脂などの結着剤とで成形した２枚の電極
が、ポリエチレンやポリプロピレン製の多孔性セパレー
タを介して、対向するように配置されており、この電極
と多孔性セパレータとの間、並びに多孔性セパレータ内
を上記電解液が満たしている。
【０００４】このような電気二重層コンデンサの電解液
としては、水溶液系電解液と有機溶媒系電解液（非水電
解液）が用いられている。しかしながら、水溶液系電解
液は、耐電圧が低く（約１.２Ｖ）、高エネルギー密度
の電気二重層コンデンサを得るのが難しいという問題が
あった。
としては、水溶液系電解液と有機溶媒系電解液（非水電
解液）が用いられている。しかしながら、水溶液系電解
液は、耐電圧が低く（約１.２Ｖ）、高エネルギー密度
の電気二重層コンデンサを得るのが難しいという問題が
あった。
【０００５】これに対し、有機溶媒系電解液（非水電解
液）は、水溶液系電解液に比べ、耐電圧が高いので、高
エネルギー密度のコンデンサを得ることが可能であり、
このため、非水電解液を用いた電気二重層コンデンサ
は、民生用電子機器のバックアップ電源として急速に普
及し始めている。
液）は、水溶液系電解液に比べ、耐電圧が高いので、高
エネルギー密度のコンデンサを得ることが可能であり、
このため、非水電解液を用いた電気二重層コンデンサ
は、民生用電子機器のバックアップ電源として急速に普
及し始めている。
【０００６】このような非水電解液としては、一般に高
誘電率である環状炭酸エステルなどの非水溶媒に４フッ
化ほう酸４エチルアンモニウムなどの電解質を混合した
ものが用いられている。しかしながら、上記のような電
解液では、溶媒に環状炭酸エステルを用いていることか
ら、高温で溶媒の脱炭酸分解によるガス発生が大きく、
長寿命のコンデンサが得られないという問題があった。
また、今後の大幅な高エネルギー密度化がなされた場合
には、上記電解液では耐電圧が不充分な場合もあり、よ
り充放電サイクル特性に優れた非水電解液の出現が望ま
れていた。
誘電率である環状炭酸エステルなどの非水溶媒に４フッ
化ほう酸４エチルアンモニウムなどの電解質を混合した
ものが用いられている。しかしながら、上記のような電
解液では、溶媒に環状炭酸エステルを用いていることか
ら、高温で溶媒の脱炭酸分解によるガス発生が大きく、
長寿命のコンデンサが得られないという問題があった。
また、今後の大幅な高エネルギー密度化がなされた場合
には、上記電解液では耐電圧が不充分な場合もあり、よ
り充放電サイクル特性に優れた非水電解液の出現が望ま
れていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
ような従来技術に伴う問題点を解決しようとしたのであ
る。本発明は、ガス発生が少なく、耐電圧および充放電
サイクル特性に優れ、安全性に優れたコンデンサ用非水
電解液およびそれを用いたコンデンサを提供することを
目的としている。
ような従来技術に伴う問題点を解決しようとしたのであ
る。本発明は、ガス発生が少なく、耐電圧および充放電
サイクル特性に優れ、安全性に優れたコンデンサ用非水
電解液およびそれを用いたコンデンサを提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明が提供するコンデ
ンサ用非水電解液は、下記式（Ｉ）で表されるリン酸エ
ステルを含有する非水電解質溶媒と電解質とからなるこ
とを特徴としている。
ンサ用非水電解液は、下記式（Ｉ）で表されるリン酸エ
ステルを含有する非水電解質溶媒と電解質とからなるこ
とを特徴としている。
【化１】 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一でも異なっていて
もよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリール
基である。） また、上記非水溶媒は、式（Ｉ）で表されるリン酸エス
テルと他の溶媒との混合物、例えば環状炭酸エステルと
の混合溶媒であってもよい。本発明は、また上記のコン
デンサ用非水電解液を用いたコンデンサを提供すること
を特徴としている。
もよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリール
基である。） また、上記非水溶媒は、式（Ｉ）で表されるリン酸エス
テルと他の溶媒との混合物、例えば環状炭酸エステルと
の混合溶媒であってもよい。本発明は、また上記のコン
デンサ用非水電解液を用いたコンデンサを提供すること
を特徴としている。
【０００９】本発明に係るコンデンサ用非水電解液は、
ガス発生が少なく、耐電圧が高く、安全性、充放電サイ
クル特性に優れている。特に、本発明に係るコンデンサ
用非水電解液を用いてコンデンサを形成すると、高電圧
を発生することができ、ガス発生が少なく、充放電サイ
クル特性に優れ、かつエネルギー密度が高いコンデンサ
を得ることができ、特に電気二重層コンデンサに用いた
場合にはその効果が顕著に現れるものである。
ガス発生が少なく、耐電圧が高く、安全性、充放電サイ
クル特性に優れている。特に、本発明に係るコンデンサ
用非水電解液を用いてコンデンサを形成すると、高電圧
を発生することができ、ガス発生が少なく、充放電サイ
クル特性に優れ、かつエネルギー密度が高いコンデンサ
を得ることができ、特に電気二重層コンデンサに用いた
場合にはその効果が顕著に現れるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】 以下、本発明に係る非水電解液及
びコンデンサについて具体的に説明する。 コンデンサ用非水電解液 本発明に係る非水電解液は、下記式（Ｉ）で表されるリ
ン酸エステルを含有する電解質溶媒と電解質とからな
る。
びコンデンサについて具体的に説明する。 コンデンサ用非水電解液 本発明に係る非水電解液は、下記式（Ｉ）で表されるリ
ン酸エステルを含有する電解質溶媒と電解質とからな
る。
【００１１】リン酸エステル まず式（Ｉ）で表されるリン酸エステルについて説明す
る。
る。
【化２】 式（Ｉ）中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一でも異なって
いてもよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリ
ール基である。アルキル基としては、炭素数１〜４のア
ルキル基が好ましく、アルキル基の例として、メチル
基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−
ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基およびｔ−
ブチル基を挙げることができる。不飽和炭化水素基とし
ては、炭素数２〜４の不飽和炭化水素基が好ましく、そ
の例として、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基な
どを挙げることができる。またアリール基としては炭素
数６〜１２のアリール基が好ましく、その例として、フ
ェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ビフェニル基など
を挙げることができる。本発明では、上記式（Ｉ）中、
Ｒ1〜Ｒ3は、同一でも異なっていてもよいが、上記アル
キル基または不飽和炭化水素基であることが好ましく、
さらには、Ｒ1〜Ｒ3がそれぞれ独立に、より好ましくは
いずれも同一であり、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5および−ＣＨ2
−ＣＨ＝ＣＨ2の中から選ばれることが望ましい。
いてもよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリ
ール基である。アルキル基としては、炭素数１〜４のア
ルキル基が好ましく、アルキル基の例として、メチル
基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−
ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基およびｔ−
ブチル基を挙げることができる。不飽和炭化水素基とし
ては、炭素数２〜４の不飽和炭化水素基が好ましく、そ
の例として、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基な
どを挙げることができる。またアリール基としては炭素
数６〜１２のアリール基が好ましく、その例として、フ
ェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ビフェニル基など
を挙げることができる。本発明では、上記式（Ｉ）中、
Ｒ1〜Ｒ3は、同一でも異なっていてもよいが、上記アル
キル基または不飽和炭化水素基であることが好ましく、
さらには、Ｒ1〜Ｒ3がそれぞれ独立に、より好ましくは
いずれも同一であり、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5および−ＣＨ2
−ＣＨ＝ＣＨ2の中から選ばれることが望ましい。
【００１２】このようなリン酸エステルとしては、具体
的に、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸ジ
エチルメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリプロ
ピル、リン酸トリブチル、リン酸トリアリル、リン酸ア
リルジメチルなどが挙げられる。
的に、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸ジ
エチルメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸トリプロ
ピル、リン酸トリブチル、リン酸トリアリル、リン酸ア
リルジメチルなどが挙げられる。
【００１３】本発明では上記式（Ｉ）中、Ｒ1〜Ｒ3がい
ずれも同一であり、ＣＨ、Ｃ2Ｈ5およびＣＨ2−ＣＨ＝
ＣＨ2の中から選ばれる基であるリン酸トリメチル、リ
ン酸トリエチル、リン酸トリアリルが好ましく、特にリ
ン酸トリメチル、リン酸トリアリルが好ましい。本発明
のリン酸エステルは、一種で使用しても、複数種を使用
してもよい。このような式（Ｉ）で表されるリン酸エス
テルは、耐酸性に優れ、かつ空気中に放置しても酸化さ
れることもなく、かつ化学的に安定で、通常の保存状態
で水と反応したり、金属リチウムのような反応性の高い
物質と反応することもない。さらに、このようなリン炭
酸エステルは、物理的に安全で、熱分解されにくく、難
燃性で電気化学的な酸化・還元を受けにくいという特性
を有している。
ずれも同一であり、ＣＨ、Ｃ2Ｈ5およびＣＨ2−ＣＨ＝
ＣＨ2の中から選ばれる基であるリン酸トリメチル、リ
ン酸トリエチル、リン酸トリアリルが好ましく、特にリ
ン酸トリメチル、リン酸トリアリルが好ましい。本発明
のリン酸エステルは、一種で使用しても、複数種を使用
してもよい。このような式（Ｉ）で表されるリン酸エス
テルは、耐酸性に優れ、かつ空気中に放置しても酸化さ
れることもなく、かつ化学的に安定で、通常の保存状態
で水と反応したり、金属リチウムのような反応性の高い
物質と反応することもない。さらに、このようなリン炭
酸エステルは、物理的に安全で、熱分解されにくく、難
燃性で電気化学的な酸化・還元を受けにくいという特性
を有している。
【００１４】電解質溶媒 本発明では、非水電解質溶媒として、上記のリン酸エス
テルを含む溶媒が用いられる。このような非水電解質溶
媒は、上記リン酸エステルの単独溶媒であっても、また
他の溶媒との混合溶媒であってもよい。
テルを含む溶媒が用いられる。このような非水電解質溶
媒は、上記リン酸エステルの単独溶媒であっても、また
他の溶媒との混合溶媒であってもよい。
【００１５】他の溶媒としては、エチレンカーボネート
（1,3-ジオキソラン-2-オン）、プロピレンカーボネー
ト（4-メチル-1,3-ジオキソラン-2-オン）、ブチレンカ
ーボネート（4,5-ジメチル-1,3-ジオキソラン-2-オ
ン）、ビニレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、
ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、
メチルイソプロピルカーボネートなどの鎖状炭酸エステ
ル、 γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メチ
ル-γ-ブチロラクトン、2-メチル-γ-ブチロラクトンな
どの環状エステル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、
酪酸メチル、吉草酸メチルなどの鎖状エステル、 1,4-
ジオキサン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン、
2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチル-1,3-ジオキソ
ラン、2-メチル-1,3-ジオキソランなどの環状エーテ
ル、 1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、
ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メチルエチルエ
ーテル、ジプロピルエーテルなどの鎖状エーテル、 ス
ルホランなどのような含イオウ化合物を挙げることがで
きる。
（1,3-ジオキソラン-2-オン）、プロピレンカーボネー
ト（4-メチル-1,3-ジオキソラン-2-オン）、ブチレンカ
ーボネート（4,5-ジメチル-1,3-ジオキソラン-2-オ
ン）、ビニレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、
ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、
メチルイソプロピルカーボネートなどの鎖状炭酸エステ
ル、 γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メチ
ル-γ-ブチロラクトン、2-メチル-γ-ブチロラクトンな
どの環状エステル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、
酪酸メチル、吉草酸メチルなどの鎖状エステル、 1,4-
ジオキサン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン、
2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチル-1,3-ジオキソ
ラン、2-メチル-1,3-ジオキソランなどの環状エーテ
ル、 1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、
ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メチルエチルエ
ーテル、ジプロピルエーテルなどの鎖状エーテル、 ス
ルホランなどのような含イオウ化合物を挙げることがで
きる。
【００１６】また、環状炭酸エステルとして、上記例示
の環状炭酸エステルの他に、特開平９−６３６４４号公
報に記載されたハロゲン原子置換アルキルを有する環状
炭酸エステルを用いることができる。このような環状炭
酸エステルとしては、モノフルオロメチルエチレンカー
ボネート、ジフルオロメチルエチレンカーボネート、ト
リフルオロメチルエチレンカーボネートなどが挙げられ
る。これらの溶媒の中では、環状炭酸エステルが好まし
い。これらの溶媒は、１種または２種以上を混合して使
用することができる。
の環状炭酸エステルの他に、特開平９−６３６４４号公
報に記載されたハロゲン原子置換アルキルを有する環状
炭酸エステルを用いることができる。このような環状炭
酸エステルとしては、モノフルオロメチルエチレンカー
ボネート、ジフルオロメチルエチレンカーボネート、ト
リフルオロメチルエチレンカーボネートなどが挙げられ
る。これらの溶媒の中では、環状炭酸エステルが好まし
い。これらの溶媒は、１種または２種以上を混合して使
用することができる。
【００１７】本発明において、電解質溶媒として、式
（Ｉ）で表されるリン酸エステルと他の溶媒との混合溶
媒を使用する場合、式（Ｉ）で表されるリン酸エステル
と環状炭酸エステルとの混合溶媒が好ましい。このよう
な電解質溶媒では、式（Ｉ）で表されるリン酸エステル
は、電解質溶媒総量に対して０．１重量％以上、特に
０．５重量％〜１００重量％の量で含まれていることが
好ましい。
（Ｉ）で表されるリン酸エステルと他の溶媒との混合溶
媒を使用する場合、式（Ｉ）で表されるリン酸エステル
と環状炭酸エステルとの混合溶媒が好ましい。このよう
な電解質溶媒では、式（Ｉ）で表されるリン酸エステル
は、電解質溶媒総量に対して０．１重量％以上、特に
０．５重量％〜１００重量％の量で含まれていることが
好ましい。
【００１８】電解質 本発明に係る電気二重層コンデンサ用非水電解液中に含
まれる電解質としては、具体的に、４フッ化ほう酸４ブ
チルアンモニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＮＢＦ4）、４フッ化ほ
う酸４エチルアンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）、４
フッ化ほう酸３エチル１メチルアンモニウム（（Ｃ
2Ｈ5）3(ＣＨ3)ＮＢＦ4）、６フッ化リン酸４ブチルア
ンモニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＮＰＦ6）、６フッ化リン酸４
エチルアンモニウム(（Ｃ2Ｈ5）4ＮＰＦ6）、６フッ化
リン酸３エチル１メチルアンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）3(Ｃ
Ｈ3) ＮＰＦ6）等のアンモニウム塩、４フッ化ほう酸４
ブチルホスホニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＰＢＦ4）、４フッ化
ほう酸４エチルホスホニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＰＢＦ4）、
６フッ化リン酸４ブチルホスホニウム（（Ｃ4Ｈ9）4Ｐ
ＰＦ6）、６フッ化リン酸４エチルホスホニウム（（Ｃ2
Ｈ5）4ＰＰＦ6）等のホスホニウム塩、国際公開番号Ｗ
Ｏ９５／１５５７２号公報記載の電解質などの通常電気
二重層コンデンサ用電解液に用いられる電解質が挙げら
れる。これらの電解質は、１種または２種以上を組み合
わせて用いることができる。これらのうち、（Ｃ4Ｈ9）
4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）44ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）3(ＣＨ3)
ＮＢＦ4が好ましく使用される。
まれる電解質としては、具体的に、４フッ化ほう酸４ブ
チルアンモニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＮＢＦ4）、４フッ化ほ
う酸４エチルアンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）、４
フッ化ほう酸３エチル１メチルアンモニウム（（Ｃ
2Ｈ5）3(ＣＨ3)ＮＢＦ4）、６フッ化リン酸４ブチルア
ンモニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＮＰＦ6）、６フッ化リン酸４
エチルアンモニウム(（Ｃ2Ｈ5）4ＮＰＦ6）、６フッ化
リン酸３エチル１メチルアンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）3(Ｃ
Ｈ3) ＮＰＦ6）等のアンモニウム塩、４フッ化ほう酸４
ブチルホスホニウム（（Ｃ4Ｈ9）4ＰＢＦ4）、４フッ化
ほう酸４エチルホスホニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＰＢＦ4）、
６フッ化リン酸４ブチルホスホニウム（（Ｃ4Ｈ9）4Ｐ
ＰＦ6）、６フッ化リン酸４エチルホスホニウム（（Ｃ2
Ｈ5）4ＰＰＦ6）等のホスホニウム塩、国際公開番号Ｗ
Ｏ９５／１５５７２号公報記載の電解質などの通常電気
二重層コンデンサ用電解液に用いられる電解質が挙げら
れる。これらの電解質は、１種または２種以上を組み合
わせて用いることができる。これらのうち、（Ｃ4Ｈ9）
4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）44ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）3(ＣＨ3)
ＮＢＦ4が好ましく使用される。
【００１９】本発明の非水電解液は、前記電解質溶媒に
上記した電解質を溶解でして得られるが、このようなコ
ンデンサ用非水電解液中には電解質が、通常０.１〜３
モル／リットル、好ましくは、０.５〜１.５モル／リッ
トルの量で含まれていることが望ましい。
上記した電解質を溶解でして得られるが、このようなコ
ンデンサ用非水電解液中には電解質が、通常０.１〜３
モル／リットル、好ましくは、０.５〜１.５モル／リッ
トルの量で含まれていることが望ましい。
【００２０】本発明に係る電気二重層コンデンサ用非水
電解液は、上記式（Ｉ）で表されるリン酸エステルを含
んでいるため、ガス発生が少なく、耐電圧が高く、充放
電サイクル特性に優れている。また、本発明に係る非水
電解液は、従来電解液に用いられている1,3-ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、1,2-ジエトキシエタンなどの
溶媒よりも、引火点が高く、安全性に優れている。ま
た、（Ｃ2Ｈ5）3(ＣＨ3)ＮＢＦ4を用いると、高電気伝
導度が得られる。このため、本発明に係る電気二重層コ
ンデンサ用非水電解液を用いると、ガス発生が少なく安
全で、耐電圧が高く、充放電サイクル特性に優れた電気
二重層コンデンサを得ることができる。
電解液は、上記式（Ｉ）で表されるリン酸エステルを含
んでいるため、ガス発生が少なく、耐電圧が高く、充放
電サイクル特性に優れている。また、本発明に係る非水
電解液は、従来電解液に用いられている1,3-ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、1,2-ジエトキシエタンなどの
溶媒よりも、引火点が高く、安全性に優れている。ま
た、（Ｃ2Ｈ5）3(ＣＨ3)ＮＢＦ4を用いると、高電気伝
導度が得られる。このため、本発明に係る電気二重層コ
ンデンサ用非水電解液を用いると、ガス発生が少なく安
全で、耐電圧が高く、充放電サイクル特性に優れた電気
二重層コンデンサを得ることができる。
【００２１】コンデンサ 電気二重層コンデンサは、２枚の電極とセパレータと通
常耐食性の電解液とで構成され、２枚の電極が、セパレ
ータを介して、対向するように配置されており、この電
極と多孔性セパレータとの間、並びに多孔性セパレータ
内を電解液が満たしている。電極としては、活性炭のよ
うな表面積の大きな材料とフッ素樹脂などの結着剤とで
成形されたものが好んで使用される。
常耐食性の電解液とで構成され、２枚の電極が、セパレ
ータを介して、対向するように配置されており、この電
極と多孔性セパレータとの間、並びに多孔性セパレータ
内を電解液が満たしている。電極としては、活性炭のよ
うな表面積の大きな材料とフッ素樹脂などの結着剤とで
成形されたものが好んで使用される。
【００２２】電極材料としては、活性炭が好ましく、活
性炭としてはフェノール系、ピッチ系、ポリアクリロニ
トリル系、ヤシガラ系などの繊維状又は粉末状のものを
挙げることができ、通常、比表面積が１０００ｍ2／ｇ
以上のものが好ましい。また、活性炭の賦活処理法は、
水蒸気賦活処理法やアルカリ賦活処理法などが挙げられ
る。
性炭としてはフェノール系、ピッチ系、ポリアクリロニ
トリル系、ヤシガラ系などの繊維状又は粉末状のものを
挙げることができ、通常、比表面積が１０００ｍ2／ｇ
以上のものが好ましい。また、活性炭の賦活処理法は、
水蒸気賦活処理法やアルカリ賦活処理法などが挙げられ
る。
【００２３】結着剤としては、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、
ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸を
挙げることができる。また、通常電極は上記電極材料
（活物質）と集電体とを組合せて用いることが好まし
い。集電体としては例えばアルミニウム箔が好ましく用
いられる。セパレータとしては、ポリエチレンやポリプ
ロピレン製の多孔性フィルムが好ましいものとして例示
できる。
ース、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、
ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸を
挙げることができる。また、通常電極は上記電極材料
（活物質）と集電体とを組合せて用いることが好まし
い。集電体としては例えばアルミニウム箔が好ましく用
いられる。セパレータとしては、ポリエチレンやポリプ
ロピレン製の多孔性フィルムが好ましいものとして例示
できる。
【００２４】電気二重層コンデンサの具体的な例とし
て、以下に図を示して説明する。図１および図２は本発
明の実施例１，２および従来例１における捲回形電気二
重層コンデンサ素子の構成およびこのコンデンサ素子を
封口部材と一体化して金属ケースへ挿入する状態を示し
たもので、この図１および図２において、１はコンデン
サ素子で、このコンデンサ素子１は陽極側リード線２を
接続した陽極側の分極性電極３と陰極側リード線４を接
続した陰極側の分極性電極５とをその間にセパレータ６
を介在させて捲回することにより構成されている。そし
てこのコンデンサ素子１の陽極側リード線２と陰極側リ
ード線４にはゴムよりなる封口部材７が取り付けられ、
さらにこのコンデンサ素子１は駆動用電解液を含浸させ
た後、アルミニウムより構成された有底円筒状の金属ケ
ース８内に収納される。この収納により、金属ケース８
の開口部に封口部材７が位置し、そしてこの金属ケース
８の開口部に横絞り加工とカーリング加工を施すことに
より封口部材７が金属ケース８の開口部に封着されて金
属ケース８の開口部を封口するものである。
て、以下に図を示して説明する。図１および図２は本発
明の実施例１，２および従来例１における捲回形電気二
重層コンデンサ素子の構成およびこのコンデンサ素子を
封口部材と一体化して金属ケースへ挿入する状態を示し
たもので、この図１および図２において、１はコンデン
サ素子で、このコンデンサ素子１は陽極側リード線２を
接続した陽極側の分極性電極３と陰極側リード線４を接
続した陰極側の分極性電極５とをその間にセパレータ６
を介在させて捲回することにより構成されている。そし
てこのコンデンサ素子１の陽極側リード線２と陰極側リ
ード線４にはゴムよりなる封口部材７が取り付けられ、
さらにこのコンデンサ素子１は駆動用電解液を含浸させ
た後、アルミニウムより構成された有底円筒状の金属ケ
ース８内に収納される。この収納により、金属ケース８
の開口部に封口部材７が位置し、そしてこの金属ケース
８の開口部に横絞り加工とカーリング加工を施すことに
より封口部材７が金属ケース８の開口部に封着されて金
属ケース８の開口部を封口するものである。
【００２５】また、上記においては、捲回形電気二重層
コンデンサについて説明したが、特公平３−５１２８４
号公報などに記載のコイン型電気二重層コンデンサや特
開平８−７８２９１号公報などに記載の積層型電気二重
層コンデンサなど捲回形電気二重層コンデンサと異なる
構造を持つ電気二重層コンデンサにおいても、本発明の
電解液を用いることにより同様の効果が得られるもので
ある。
コンデンサについて説明したが、特公平３−５１２８４
号公報などに記載のコイン型電気二重層コンデンサや特
開平８−７８２９１号公報などに記載の積層型電気二重
層コンデンサなど捲回形電気二重層コンデンサと異なる
構造を持つ電気二重層コンデンサにおいても、本発明の
電解液を用いることにより同様の効果が得られるもので
ある。
【００２６】
【実施例】 以下、本発明について実施例に基づいてさら
に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例により
何等限定されるものではない。
に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例により
何等限定されるものではない。
【００２７】実施例１ リン酸トリメチルに４フッ化ほう酸４エチルアンモニウ
ム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０１２５モ
ル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液を調製し
た（電解質濃度０.５モル／リットル）。得られた電解
液について耐電圧を測定した。さらに、電解液として上
記で得られた非水電解液を用い、分極性電極として、ヤ
シガラ系活性炭粉末にアセチレンブラック、カルボキシ
メチルセルロースを添加した混合粉末を水中に分散させ
たスラリーを粗面化したアルミニウム箔上に厚み塗布
し、乾燥させたもの用い、セパレータとしてポリプロピ
レン不織布を用いて、図１記載の定格２．３Ｖ３０Ｆの
捲回形電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍ
ｍ）を作成し、充放電試験を行った。
ム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０１２５モ
ル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液を調製し
た（電解質濃度０.５モル／リットル）。得られた電解
液について耐電圧を測定した。さらに、電解液として上
記で得られた非水電解液を用い、分極性電極として、ヤ
シガラ系活性炭粉末にアセチレンブラック、カルボキシ
メチルセルロースを添加した混合粉末を水中に分散させ
たスラリーを粗面化したアルミニウム箔上に厚み塗布
し、乾燥させたもの用い、セパレータとしてポリプロピ
レン不織布を用いて、図１記載の定格２．３Ｖ３０Ｆの
捲回形電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍ
ｍ）を作成し、充放電試験を行った。
【００２８】本願において、電解液の耐電圧の評価およ
び充放電試験は以下のようにして実施した。結果を表１
に示す。 耐電圧:作用極および対極にグラッシィカーボン電極を
使用し、参照極にＡｇ／Ａｇ+電極を使用した３極式耐
電圧測定セルに上記電解液を入れ、ポテンショガルバノ
スタットで１０mV/secで電位を掃引し、Ａｇ／Ａｇ+電
極を基準として酸化還元分解電流が１μＡ以上流れなか
った範囲を耐電圧とした。 充放電試験:７０℃の環境下において充電電流３Ａで充
電終止電圧３．５Ｖまで充電した後、放電電流３Ａで放
電終止電圧１．５Ｖまで放電する工程を１サイクルとす
る充放電試験を行った。この条件で１００００サイクル
後の捲回形電気二重層コンデンサの高さ変化量を測定し
た。
び充放電試験は以下のようにして実施した。結果を表１
に示す。 耐電圧:作用極および対極にグラッシィカーボン電極を
使用し、参照極にＡｇ／Ａｇ+電極を使用した３極式耐
電圧測定セルに上記電解液を入れ、ポテンショガルバノ
スタットで１０mV/secで電位を掃引し、Ａｇ／Ａｇ+電
極を基準として酸化還元分解電流が１μＡ以上流れなか
った範囲を耐電圧とした。 充放電試験:７０℃の環境下において充電電流３Ａで充
電終止電圧３．５Ｖまで充電した後、放電電流３Ａで放
電終止電圧１．５Ｖまで放電する工程を１サイクルとす
る充放電試験を行った。この条件で１００００サイクル
後の捲回形電気二重層コンデンサの高さ変化量を測定し
た。
【００２９】実施例２ リン酸トリメチルとプロピレンカーボネートとを、重量
比１：１で混合した混合溶媒に４フッ化ほう酸４エチル
アンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０
１２５モル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液
を調製した（電解質濃度０.５モル／リットル）。得ら
れた電解液について実施例１と同様にして耐電圧を測定
した。得られた電解液について耐電圧を測定した。さら
に、実施例２の電解液を用いて実施例１と同様にして、
定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形電気二重層コンデンサ（φ
１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作成し、充放電試験を行っ
た。結果を表１に示す。
比１：１で混合した混合溶媒に４フッ化ほう酸４エチル
アンモニウム（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０
１２５モル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液
を調製した（電解質濃度０.５モル／リットル）。得ら
れた電解液について実施例１と同様にして耐電圧を測定
した。得られた電解液について耐電圧を測定した。さら
に、実施例２の電解液を用いて実施例１と同様にして、
定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形電気二重層コンデンサ（φ
１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作成し、充放電試験を行っ
た。結果を表１に示す。
【００３０】実施例３ リン酸トリアリルに４フッ化ほう酸４エチルアンモニウ
ム（（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０１２５モ
ル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液を調製し
た。得られた電解液について実施例１と同様にして耐電
圧を測定した。さらに、得られた電解液を用いて実施例
１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形電気二重層
コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作成し、充放
電試験を行った。結果を表１に示す。
ム（（（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4）２.７１ｇ（０.０１２５モ
ル）を溶解し、２５ミリリットルの非水電解液を調製し
た。得られた電解液について実施例１と同様にして耐電
圧を測定した。さらに、得られた電解液を用いて実施例
１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形電気二重層
コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作成し、充放
電試験を行った。結果を表１に示す。
【００３１】実施例４ リン酸トリアリルに４フッ化ほう酸３エチル１メチルア
ンモニウム（（Ｃ2Ｈ5） 3(ＣＨ3)ＮＢＦ4）２.５４ｇ
（０.０１２５モル）を溶解し、２５ミリリットルの非
水電解液を調製した。得られた電解液について実施例１
と同様にして耐電圧を測定した。さらに、得られた電解
液を用いて実施例１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの
捲回形電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍ
ｍ）を作成し、充放電試験を行った。結果を表１に示
す。
ンモニウム（（Ｃ2Ｈ5） 3(ＣＨ3)ＮＢＦ4）２.５４ｇ
（０.０１２５モル）を溶解し、２５ミリリットルの非
水電解液を調製した。得られた電解液について実施例１
と同様にして耐電圧を測定した。さらに、得られた電解
液を用いて実施例１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの
捲回形電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍ
ｍ）を作成し、充放電試験を行った。結果を表１に示
す。
【００３２】比較例１ 実施例１において、リン酸トリメチルの代わりに、プロ
ピレンカーボネートを用いた以外は実施例１と同様にし
て電解液を調製した。さらに、得られた電解液を用い
て、実施例１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形
電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作
成し、充放電試験を行った。結果を表１に示す。
ピレンカーボネートを用いた以外は実施例１と同様にし
て電解液を調製した。さらに、得られた電解液を用い
て、実施例１と同様にして定格２．３Ｖ３０Ｆの捲回形
電気二重層コンデンサ（φ１８ｍｍ×Ｌ４０ｍｍ）を作
成し、充放電試験を行った。結果を表１に示す。
【表１】
【００３３】表1より、実施例１，２，３および４の電
解液は比較例１の電解液に比べ酸化電位から還元電位ま
での電位差が大きいことから、耐電圧が高いことが分か
る。さらに、実施例１，２，３および４の電解液を用い
た捲回形電気二重層コンデンサは、比較例１の電解液を
用いた捲回形電気二重層コンデンサに比べ充放電試験後
の高さ変化が小さいことから、本発明の電解液を用いる
ことでガス発生が少なく、耐電圧が高く、サイクル特性
に優れる電気二重層コンデンサが構成できることが分か
る。
解液は比較例１の電解液に比べ酸化電位から還元電位ま
での電位差が大きいことから、耐電圧が高いことが分か
る。さらに、実施例１，２，３および４の電解液を用い
た捲回形電気二重層コンデンサは、比較例１の電解液を
用いた捲回形電気二重層コンデンサに比べ充放電試験後
の高さ変化が小さいことから、本発明の電解液を用いる
ことでガス発生が少なく、耐電圧が高く、サイクル特性
に優れる電気二重層コンデンサが構成できることが分か
る。
【００３４】なお、上記においては電気二重層コンデン
サを例にしてコンデンサ用非水電解液の説明をしたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、アルミ電解コ
ンデンサ用として用いた場合でも同様の作用効果が得ら
れるものである。
サを例にしてコンデンサ用非水電解液の説明をしたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、アルミ電解コ
ンデンサ用として用いた場合でも同様の作用効果が得ら
れるものである。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、ガス発生が少なく、耐電圧および充放電サ
イクル特性に優れ、安全性に優れたコンデンサを可能と
する非水電解液を提供し、それを用いた優れたコンデン
サを提供する
ているので、ガス発生が少なく、耐電圧および充放電サ
イクル特性に優れ、安全性に優れたコンデンサを可能と
する非水電解液を提供し、それを用いた優れたコンデン
サを提供する
【００３６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における捲回形電気二重層コンデンサの
コンデンサ素子の構成を示す斜視図である。
コンデンサ素子の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のコンデンサ素子を封口部材と一体化して
金属ケースへ挿入する状態を示す斜視図である。
金属ケースへ挿入する状態を示す斜視図である。
１ コンデンサ素子 ２ 陽極側リード線 ３ 陽極側の分極性電極 ４ 陰極側リード線 ５ 陰極側の分極性電極 ６ セパレータ ７ 封口体 ８ 金属ケース
フロントページの続き (72)発明者 小池 恒明 東京都千代田区霞ヶ関三丁目２番５号 三 井化学株式会社内 (72)発明者 高向 芳典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 島本 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H029 AJ05 AM03 CJ02 CJ22 DJ09 EJ12 HJ02
Claims (8)
- 【請求項１】下記式（Ｉ）で表されるリン酸エステルを
含有する電解質溶媒と電解質とからなることを特徴とす
るコンデンサ用非水電解液。 （式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、同一でも異なっていて
もよく、アルキル基、不飽和炭化水素基またはアリール
基である。） - 【請求項２】前記式（Ｉ）で表されるリン酸エステルの
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3が炭素数１〜４のアルキル基、炭素
数２〜４の不飽和炭化水素基または炭素数６〜１２のア
リール基であることを特徴とする請求項１に記載のコン
デンサ用非水電解液。 - 【請求項３】前記式（Ｉ）で表されるリン酸エステルの
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3がＣＨ3、Ｃ2Ｈ5、およびＣＨ2−Ｃ
Ｈ＝ＣＨ2の中から選ばれることを特徴とする請求項１
に記載のコンデンサ用非水電解液。 - 【請求項４】電解質溶媒が、式（Ｉ）で表されるリン酸
エステルと環状炭酸エステルとの混合溶媒であることを
特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコンデン
サ用非水電解液。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のコンデン
サ用非水電解液を用いることを特徴とするコンデンサ。 - 【請求項６】コンデンサを電気二重層コンデンサとした
請求項５に記載のコンデンサ。 - 【請求項７】陽極側の分極性電極、陰極側の分極性電
極、セパレータおよび電解液を含むコンデンサであっ
て、分極性電極が、活性炭粉末を電極材料とした電極で
あり、電解液が、請求項１から４のいすれかに記載した
電解液である電気二重層コンデンサ。 - 【請求項８】分極電極が、活性炭粉末にアセチレンブラ
ック、カルボキシメチルセルロースを添加した混合粉末
を集電体箔上に塗付し、乾燥させたものである、請求項
７記載の電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255737A JP2000091161A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | コンデンサ用電解液およびコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255737A JP2000091161A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | コンデンサ用電解液およびコンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091161A true JP2000091161A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17282941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10255737A Pending JP2000091161A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | コンデンサ用電解液およびコンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000091161A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006035579A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | 電極材とその製造方法 |
| KR101000098B1 (ko) | 2004-09-29 | 2010-12-09 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | 캐패시터용 전극부재, 그의 제조 방법 및 그 전극부재를구비하는 캐패시터 |
| WO2017153759A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | Zapgo Ltd | Method of reducing outgassing in a supercapacitor |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP10255737A patent/JP2000091161A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006035579A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | 電極材とその製造方法 |
| US7639475B2 (en) | 2004-09-29 | 2009-12-29 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Electrode material and method for producing same |
| KR101000098B1 (ko) | 2004-09-29 | 2010-12-09 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | 캐패시터용 전극부재, 그의 제조 방법 및 그 전극부재를구비하는 캐패시터 |
| KR101029361B1 (ko) * | 2004-09-29 | 2011-04-13 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | 전극재 및 그의 제조방법 |
| WO2017153759A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | Zapgo Ltd | Method of reducing outgassing in a supercapacitor |
| US10490362B2 (en) | 2016-03-09 | 2019-11-26 | Zapgo Ltd | Method for preventing outgassing |
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