JP2000114105A - Electric double layer capacitor - Google Patents

Electric double layer capacitor

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JP2000114105A
JP2000114105A JP31416899A JP31416899A JP2000114105A JP 2000114105 A JP2000114105 A JP 2000114105A JP 31416899 A JP31416899 A JP 31416899A JP 31416899 A JP31416899 A JP 31416899A JP 2000114105 A JP2000114105 A JP 2000114105A
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JP
Japan
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separator
electric double
double layer
layer capacitor
electrode
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JP31416899A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kazuhara
学 数原
Kazuya Hiratsuka
和也 平塚
Takeshi Kawasato
健 河里
Katsuharu Ikeda
克治 池田
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitor having low inner resistance and large capacitance per unit volume. SOLUTION: A separator, which is composed of paper formed by using at least 50 wt.% of fiber formed by beating regenerated cellulose fiber, is arranged between a positive electrode and a negative electrode which are constituted of carbonaceous electrodes. The separator is impregnated with a nonaqueous electrolyte, using triethyl monomethyl ammonium tetrafluoroborate as the solute. It is preferable that the thickness of the separator be 20-60 μm and that the density be 0.30-0.60 g/cm3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高出力、高エネル
ギー密度の非水系電気二重層キャパシタに関する。
The present invention relates to a non-aqueous electric double layer capacitor having a high output and a high energy density.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気二重層キャパシタの正極と負
極との間に配置されるセパレータとしては電解紙、ポリ
エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル
不織布、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻繊維混
抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート等が知ら
れている(特開平9−45586、特開平1−3047
19等)。セパレータの役割は、正極と負極の間を電気
的に絶縁する一方、充放電に伴って起きる電解液中のイ
オンの移動を円滑化することにある。
2. Description of the Related Art Conventionally, separators disposed between a positive electrode and a negative electrode of an electric double layer capacitor include electrolytic paper, polyethylene nonwoven fabric, polypropylene nonwoven fabric, polyester nonwoven fabric, kraft paper, rayon fiber and sisal fiber mixed sheet, manila hemp. Sheets, glass fiber sheets and the like are known (JP-A-9-45586, JP-A-1-3047).
19 etc.). The role of the separator is to electrically insulate between the positive electrode and the negative electrode, while facilitating the movement of ions in the electrolyte caused by charging and discharging.

【0003】近年、大電流充放電用の電気二重層キャパ
シタが注目されている。ところが、ポリエチレン等の有
機繊維系のセパレータでは電解液の吸液性と保液性が低
いため、イオン伝導度が低くて電気二重層キャパシタの
内部抵抗が大きい。そのため、電気二重層キャパシタの
大きな特性の一つである瞬時の大電流放電を行うと、電
圧降下が大きく実用的でなかった。
In recent years, an electric double layer capacitor for charging and discharging a large current has been receiving attention. However, organic fiber-based separators such as polyethylene have low liquid absorption and retention properties of the electrolytic solution, and therefore have low ionic conductivity and high internal resistance of the electric double layer capacitor. Therefore, when an instantaneous large current discharge, which is one of the great characteristics of the electric double layer capacitor, is performed, the voltage drop is large and is not practical.

【0004】また、従来の紙からなるセパレータは耐熱
性、引張強度に優れているので、太陽電池とのハイブリ
ッド電源のように大電流放電をしない電源用途に使用さ
れる電気二重層キャパシタ用としては有効な場合もあ
る。しかし、大電流放電する電解液が非水系である電気
二重層キャパシタに紙のセパレータを用いた場合は、イ
オン透過性が不充分である。
A conventional paper separator is excellent in heat resistance and tensile strength. Therefore, it is not suitable for an electric double layer capacitor used for a power supply which does not discharge a large current, such as a hybrid power supply with a solar cell. May be valid. However, when a paper separator is used for an electric double layer capacitor in which the electrolytic solution that discharges a large current is non-aqueous, the ion permeability is insufficient.

【0005】また、電気二重層キャパシタでは低抵抗化
と単位体積あたりの高容量化が望まれているため、セパ
レータを極力薄くする必要があるが、紙からなるセパレ
ータを薄くすると正極と負極との間の絶縁性が不充分と
なってミクロ的にショートし、自己放電しやすくなった
り、キャパシタの製造歩留まりが低下するおそれがあ
る。
[0005] Further, in the electric double layer capacitor, since it is desired to reduce the resistance and increase the capacity per unit volume, it is necessary to reduce the thickness of the separator as much as possible. Insufficient insulation between them may cause micro-short-circuiting, self-discharge is likely to occur, and the production yield of the capacitor may be reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性、イ
オン透過性に優れるとともに、薄くても強度が高くかつ
絶縁性に優れたセパレータを用いることにより、電気二
重層キャパシタの低抵抗化と高容量化を実現することを
目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to reduce the resistance of an electric double layer capacitor by using a separator which is excellent in heat resistance and ion permeability and has high strength even though it is thin and excellent insulation. The purpose is to realize high capacity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素質電極か
らなる正極と負極との間にセパレータを配置し、非水系
電解液を含浸させてなる電気二重層キャパシタにおい
て、前記セパレータが、再生セルロース繊維を叩解して
なる繊維を50重量%以上含んで抄造されてなる紙であ
り、かつ前記非水系電解液の溶質がトリエチルモノメチ
ルアンモニウムテトラフルオロボレートであることを特
徴とする電気二重層キャパシタを提供する。
According to the present invention, there is provided an electric double layer capacitor comprising a separator disposed between a positive electrode comprising a carbonaceous electrode and a negative electrode and impregnated with a non-aqueous electrolyte. An electric double-layer capacitor, which is a paper made by containing 50% by weight or more of fibers obtained by beating cellulose fibers, and wherein the solute of the non-aqueous electrolyte is triethyl monomethyl ammonium tetrafluoroborate. provide.

【0008】本発明は、非水系電解液を使用する電気二
重層キャパシタのセパレータの原料として、高重合度の
再生セルロース繊維や溶剤紡糸レーヨン等の、通常の抄
紙工程に設置された叩解機で叩解可能な再生セルロース
繊維を、叩解して使用する。
According to the present invention, as a raw material for a separator of an electric double layer capacitor using a non-aqueous electrolyte, a refining cellulose fiber or a solvent-spun rayon having a high degree of polymerization is beaten with a beater installed in a usual paper making process. Possible regenerated cellulose fibers are beaten and used.

【0009】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維が
50重量%未満であると、セパレータの抵抗が高くなっ
たり、セパレータの強度が低下する。セパレータの強度
を維持するにはセパレータの厚さを厚くすればよいが、
抵抗が増大するので好ましくない。本発明では再生セル
ロース繊維を叩解してなる繊維は65重量%以上である
と好ましく、80重量%以上であるとさらに好ましい。
If the fiber obtained by beating the regenerated cellulose fiber is less than 50% by weight, the resistance of the separator increases or the strength of the separator decreases. In order to maintain the strength of the separator, the thickness of the separator may be increased,
It is not preferable because the resistance increases. In the present invention, the fiber obtained by beating the regenerated cellulose fiber is preferably at least 65% by weight, more preferably at least 80% by weight.

【0010】叩解可能な再生セルロース繊維は、叩解処
理することにより均一にフィブリル化され、かつ柔軟性
が増加する。したがって、この繊維を50重量%以上含
んで抄造された紙からなるセパレータは高密度で引張強
度に優れている。また、叩解処理されてフィブリル化さ
れた繊維はきわめて緻密でありかつフィブリルの断面は
ほぼ真円状であるので、この繊維を50重量%以上含ん
で抄造された紙からなるセパレータは低抵抗である。
[0010] The regenerated cellulose fibers that can be beaten are uniformly fibrillated by beating treatment, and the flexibility is increased. Therefore, a separator made of paper made by containing 50% by weight or more of these fibers has high density and excellent tensile strength. Further, since the fibers that have been beaten and fibrillated are very dense and the cross section of the fibrils is almost a perfect circle, the separator made of paper made by containing the fibers in an amount of 50% by weight or more has low resistance. .

【0011】本発明における再生セルロース繊維は、J
IS−P8121に規定されるカナダ標準ろ水度(Ca
nadian Standard Freeness、
以下CSFという)が0〜600mlとなるまで叩解さ
れることが好ましい。溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロ
ース繊維は、未叩解の状態でCSFが約800mlであ
り、叩解の程度が弱いと充分にフィブリル化されず、フ
ィブリルによる接着点が少なくて強度が低いのでCSF
が600ml以下となるまで叩解することが好ましい。
また、再生セルロース繊維は叩解するほど緻密性が向上
するため高強度化が期待できるので、CSFが0mlと
なるまで叩解してもよい。
[0011] The regenerated cellulose fiber in the present invention is J
Canadian standard freeness (Ca) specified in IS-P8121
nadian Standard Freeness,
(Hereinafter referred to as CSF) is preferably beaten until the volume becomes 0 to 600 ml. Regenerated cellulose fibers such as solvent-spun rayon have a CSF of about 800 ml in an unbeaten state. If the degree of beating is weak, the fibers are not sufficiently fibrillated.
It is preferable to beat until the water content becomes 600 ml or less.
In addition, since the regenerated cellulose fiber is improved in denseness as it is beaten, high strength can be expected. Therefore, it may be beaten until the CSF becomes 0 ml.

【0012】叩解された再生セルロース繊維に配合する
他の材料は特に限定されず、マニラ麻、サイザル麻、ク
ラフトパルプ等の繊維がいずれも使用できる。また、こ
れらの材料は、再生セルロース繊維の叩解の程度に応じ
て叩解することが好ましい。
Other materials to be added to the beaten regenerated cellulose fiber are not particularly limited, and fibers such as manila hemp, sisal hemp, kraft pulp and the like can be used. Further, it is preferable that these materials are beaten in accordance with the degree of beating of the regenerated cellulose fiber.

【0013】本発明におけるセパレータは、例えば以下
のようにして得られる。まず、数mmに裁断した叩解可
能な再生セルロース繊維を叩解機により適度なCSFの
数値になるまで叩解する。他方、混合原料となる繊維も
同様にして適度に叩解を施した後、再生セルロース繊維
が50重量%以上含まれるように適宜混合して所定の厚
さの紙を抄造する。このようにして得られた紙を正極と
負極との間に配置されるセパレータとして使用する。
The separator according to the present invention is obtained, for example, as follows. First, beatenable regenerated cellulose fibers cut to several mm are beaten by a beater until an appropriate CSF value is obtained. On the other hand, the fibers to be mixed raw materials are similarly beaten appropriately and then appropriately mixed so as to contain 50% by weight or more of regenerated cellulose fibers to form paper having a predetermined thickness. The paper thus obtained is used as a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode.

【0014】本発明におけるセパレータは、厚さは20
〜60μmであることが好ましく、密度は0.30〜
0.60g/cm3であるのが好ましい。厚さが20μ
m未満では電極間を充分に絶縁できないおそれがあり、
60μmを超えると電気二重層キャパシタの容量密度を
充分に高くできないおそれがある。また、密度が0.3
0g/cm3未満であるとセパレータの強度が弱くなり
やすく、密度が0.60g/cm3を超えるとイオン透
過性が不充分になりやすい。特には、厚さは30〜50
μmの範囲が好ましく、密度は0.35〜0.50g/
cm3の範囲が好ましい。
The separator according to the present invention has a thickness of 20
密度 60 μm, and a density of 0.30 to
It is preferably 0.60 g / cm 3 . 20μ thick
If it is less than m, the electrodes may not be sufficiently insulated,
If it exceeds 60 μm, the capacity density of the electric double layer capacitor may not be sufficiently increased. The density is 0.3
If it is less than 0 g / cm 3 , the strength of the separator tends to be weak, and if the density exceeds 0.60 g / cm 3 , the ion permeability tends to be insufficient. In particular, the thickness is 30-50
μm is preferable, and the density is 0.35 to 0.50 g /
A range of cm 3 is preferred.

【0015】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を
50重量%以上含んで抄造された紙からなるセパレータ
は、通常3〜10重量%の水分を含有している。非水系
電気二重層キャパシタにおいて漏れ電流を低減し、高耐
電圧を確保するには、この水分を除去することが好まし
い。セパレータとして使用するときは、前記紙中の水分
は1重量%以下であることが好ましい。
[0015] A separator made of paper made from paper containing at least 50% by weight of fibers obtained by beating regenerated cellulose fibers usually contains 3 to 10% by weight of water. In order to reduce the leakage current and secure a high withstand voltage in the non-aqueous electric double layer capacitor, it is preferable to remove this moisture. When used as a separator, the water content in the paper is preferably 1% by weight or less.

【0016】水分を効率よく除去するためには、セパレ
ータを正極と負極の間に配置させる前にあらかじめ90
〜250℃で加熱することが好ましい。特に大容量の電
気二重層キャパシタとするために、一対の長尺状の電極
をセパレータを介して巻回してなる素子に電解液を含浸
させて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は正極
と負極とをセパレータを介して複数交互に積層してなる
素子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる角型
等の構造とする場合は、電極とセパレータにより素子を
形成した後では効率よい水分除去ができない。
In order to efficiently remove water, a separator must be placed in advance before placing the separator between the positive electrode and the negative electrode.
It is preferred to heat at ~ 250 ° C. Particularly, in order to obtain a large-capacity electric double layer capacitor, a cylindrical type in which a pair of long electrodes are wound through a separator and impregnated with an electrolytic solution in an electrolytic solution and housed in a bottomed cylindrical container, Alternatively, in the case where a device formed by alternately laminating a plurality of positive electrodes and negative electrodes with a separator interposed therebetween is impregnated with an electrolytic solution and formed into a rectangular container or the like and housed in a rectangular container, the element is formed by the electrodes and the separator. After that, efficient water removal cannot be performed.

【0017】熱処理温度が90℃未満であると、セパレ
ータ中の水分の除去が不充分となり、漏れ電流の低減等
の効果が少なくなる。250℃を超えるとセパレータ自
体の熱分解が開始して強度が低下したり水分が発生す
る。より好ましくは、熱処理温度は120〜230℃で
ある。熱処理時間は熱処理温度との関係により適宜選択
されるが、通常3秒以上である。
If the heat treatment temperature is lower than 90 ° C., the removal of water from the separator becomes insufficient, and the effect of reducing leakage current and the like is reduced. When the temperature exceeds 250 ° C., thermal decomposition of the separator itself starts to decrease the strength or generate moisture. More preferably, the heat treatment temperature is from 120 to 230C. The heat treatment time is appropriately selected depending on the relationship with the heat treatment temperature, but is usually 3 seconds or more.

【0018】熱処理の方法としては、加熱したヒータへ
の接触、赤外線照射、加熱空気等の方法が適宜選択され
る。セパレータは通常巻回された状態で入手されるが、
巻回された状態では加熱により短時間で効果的に脱水す
ることは困難である。セパレータは緊密に重ねない状態
で加熱すると、効果的に脱水ができるので好ましい。具
体的には、セパレータの巻回物を乾燥雰囲気中で加熱し
ながら巻き直して脱水したセパレータ巻回物を作製した
り、あらかじめセパレータ巻回物からセパレータシート
を複数枚切断し、セパレータシートどうしが緊密に重な
らないように例えば耐熱性スペーサ網を介在させて加熱
して脱水してもよい。
As a method of the heat treatment, a method such as contact with a heated heater, infrared irradiation, and heated air is appropriately selected. The separator is usually obtained in a wound state,
In a wound state, it is difficult to effectively dehydrate in a short time by heating. It is preferable to heat the separator in a state where it does not overlap tightly, because dehydration can be performed effectively. Specifically, the separator roll is heated in a dry atmosphere while being rewound while being wound to produce a dewatered separator roll, or a plurality of separator sheets are cut in advance from the separator roll, and the separator sheets are separated from each other. Dehydration may be performed by heating with, for example, a heat-resistant spacer network interposed so as not to overlap tightly.

【0019】本発明の電気二重層キャパシタは、電極は
正極、負極とも炭素材料を主成分とする炭素質電極であ
り、該電極と電解液との界面に形成される電気二重層に
電荷を蓄積することを原理としている。電気二重層キャ
パシタの容量を大きくするためには炭素材料の比表面積
は大きいことが好ましく、炭素質電極は比表面積700
〜2500m2/gの炭素材料と有機バインダとからな
ることが好ましい。
In the electric double layer capacitor of the present invention, both the positive electrode and the negative electrode are carbonaceous electrodes mainly composed of a carbon material, and charge is stored in the electric double layer formed at the interface between the electrode and the electrolyte. The principle is to do. In order to increase the capacity of the electric double layer capacitor, the carbon material preferably has a large specific surface area, and the carbonaceous electrode has a specific surface area of 700.
It is preferable that the carbon material comprises up to 2500 m 2 / g and an organic binder.

【0020】炭素材料としては活性炭、カーボンブラッ
ク、ポリアセン等が使用できる。炭素質電極には必要に
応じて導電性を高めるために導電材を添加してもよく、
有機バインダを加えて金属集電体上にシート状に成形さ
れて集電体と一体化された電極体を形成する。ここで使
用する有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が好ましい。また、金属集電体として
は、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔、網等が使用で
きる。特にアルミニウムが軽量かつ低抵抗であるので好
ましい。
Activated carbon, carbon black, polyacene and the like can be used as the carbon material. A conductive material may be added to the carbonaceous electrode as needed to increase conductivity,
An organic binder is added to form a sheet on a metal current collector to form an electrode unit integrated with the current collector. As the organic binder used here, polyvinylidene fluoride,
Polytetrafluoroethylene, a polyimide resin, a polyamideimide resin and the like are preferable. Further, as the metal current collector, a foil, a net, or the like of aluminum, stainless steel, or the like can be used. Aluminum is particularly preferred because it is lightweight and has low resistance.

【0021】電気二重層キャパシタに用いられる電解液
には水系電解液と非水系電解液とがあるが、耐電圧は水
系で約0.8V、非水系で約2.5Vである。電気二重
層キャパシタの静電エネルギーは耐電圧の2乗に比例す
るので、エネルギー密度の点からは非水系電解液を使用
した方が約9倍大きくできるので好ましい。
The electrolytic solution used for the electric double layer capacitor includes an aqueous electrolytic solution and a non-aqueous electrolytic solution. The withstand voltage is about 0.8 V in an aqueous system and about 2.5 V in a non-aqueous system. Since the electrostatic energy of the electric double layer capacitor is proportional to the square of the withstand voltage, it is preferable to use a non-aqueous electrolyte because the use of a non-aqueous electrolyte solution can increase about 9 times in terms of energy density.

【0022】電気二重層キャパシタの非水系電解液の溶
質としては、R1234+又はR1234+(た
だし、R1、R2、R3、R4はそれぞれ独立に炭素数1〜
6のアルキル基)で表される第4級オニウムカチオン
と、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、AsF6 -、N(S
2CF32 -、ClO4 -等のアニオンとからなる塩のい
ずれか1種又は2種以上を混合したものが好ましく使用
できるが、本発明ではトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを採用する。
As the solute of the non-aqueous electrolyte of the electric double layer capacitor, R 1 R 2 R 3 R 4 N + or R 1 R 2 R 3 R 4 P + (where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 each independently has 1 to 1 carbon atoms
A quaternary onium cation represented by BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 , AsF 6 , N (S
One or a mixture of two or more of salts formed with anions such as O 2 CF 3 ) 2 and ClO 4 can be preferably used. In the present invention, triethyl monomethyl ammonium tetrafluoroborate is used.

【0023】また、非水系電解液に使用される有機溶媒
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート等の鎖状カーボネート、スルホラン及
びスルホラン誘導体等が好ましい。特にプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、スルホラン及びメチルスルホランからなる群から選
ばれる1種以上が好ましい。
Examples of the organic solvent used for the non-aqueous electrolyte include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, sulfolane and sulfolane derivatives. Are preferred. In particular, at least one selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, sulfolane and methyl sulfolane is preferable.

【0024】本発明の電気二重層キャパシタの形状とし
ては、一対の長尺状の電極体を長尺状のセパレータを介
して巻回し、非水系電解液を含浸させて有底円筒型のケ
ースに収容してなる円筒型、及び矩形の電極体を正極体
及び負極体としてセパレータを介して複数交互に積層
し、非水系電解液を含浸させて有底角型ケースに収容し
てなる角型等が大容量が得られるので好ましい。特に円
筒型の場合は、巻回するときに電極体及びセパレータの
充分な引張強度が必要とされるが、本発明におけるセパ
レータは薄くても強度が高いため好適である。
As the shape of the electric double layer capacitor of the present invention, a pair of long electrode bodies are wound through a long separator and impregnated with a non-aqueous electrolyte to form a bottomed cylindrical case. A plurality of cylindrical and rectangular electrode bodies housed therein are alternately stacked as a positive electrode body and a negative electrode body via a separator, impregnated with a non-aqueous electrolyte, and housed in a bottomed square case. Is preferable since a large capacity can be obtained. In particular, in the case of a cylindrical shape, sufficient tensile strength of the electrode body and the separator is required when winding, but the separator of the present invention is preferable because it has a high strength even if it is thin.

【0025】[0025]

【実施例】[例1]溶剤紡糸レーヨンをCSFが20m
lとなるまで叩解し、これを用いて厚さ40μm、密度
0.40g/cm3の紙を抄造し、これをセパレータと
した。破断強度は0.70kg/cm幅であった。この
セパレータは水分を7重量%含有していた。このセパレ
ータを5cm×7cmに切断し、あらかじめ空気中で1
50℃で1時間乾燥して脱水し、水分含量を1重量%以
下とした。
[Example 1] Solvent-spun rayon with CSF of 20 m
The paper was beaten until it became 1 and was used to form paper having a thickness of 40 μm and a density of 0.40 g / cm 3 , which was used as a separator. The breaking strength was 0.70 kg / cm width. This separator contained 7% by weight of water. This separator is cut into 5 cm x 7 cm,
It was dried at 50 ° C. for 1 hour and dehydrated to reduce the water content to 1% by weight or less.

【0026】比表面積1500m2/gの活性炭80重
量%、カーボンブラック10重量%、ポリテトラフルオ
ロエチレン10重量%の組成のシート状に成形された電
極(電極面積24cm2、電極厚さ0.15mm)を、
リード端子を有する幅4cm、高さ6cm、厚さ50μ
mの矩形アルミニウム箔の片面に導電性接着剤を介して
接合し、加熱して接着剤を熱硬化させてさらに200℃
で乾燥し、電極体とした。
An electrode formed into a sheet having a composition of 80% by weight of activated carbon having a specific surface area of 1500 m 2 / g, 10% by weight of carbon black and 10% by weight of polytetrafluoroethylene (electrode area: 24 cm 2 , electrode thickness: 0.15 mm) ),
4cm wide, 6cm high, 50μ thick with lead terminals
m is bonded to one side of a rectangular aluminum foil via a conductive adhesive, and the adhesive is thermally cured by heating.
To obtain an electrode assembly.

【0027】露点50℃のグローブボックス内で上記電
極体2枚を、上記脱水されたセパレータを介して電極面
を対向させ、厚さ2mm、幅5cm、高さ7cmの2枚
のガラス製挟持板で挟持してキャパシタ素子を形成し
た。電極体とセパレータ合計の厚さは0.44mmであ
った。次いで、この素子を200℃で3時間真空加熱す
ることにより、さらに電極中の不純物と水分を除去し
た。
In a glove box having a dew point of 50 ° C., the two electrode bodies are opposed to each other with the electrode surfaces interposed therebetween through the dehydrated separator, and two glass holding plates having a thickness of 2 mm, a width of 5 cm, and a height of 7 cm are provided. To form a capacitor element. The total thickness of the electrode body and the separator was 0.44 mm. Next, the element was heated in vacuum at 200 ° C. for 3 hours to further remove impurities and moisture in the electrode.

【0028】電解液としては、プロピレンカーボネート
に1.5mol/lのトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを溶解した溶液を用いた。上
記素子にこの電解液を真空含浸させて電気二重層キャパ
シタセルとし、電流密度20mA/cm2で直流抵抗と
容量を求めた。直流抵抗は0.20Ω、容量は13.2
Fであった。電圧2.5Vにおける漏れ電流は8μAで
あった。素子1ccあたりの容量は12.5F、素子1
ccあたりの内部抵抗は0.21Ωであった。
As the electrolytic solution, a solution prepared by dissolving 1.5 mol / l of triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate in propylene carbonate was used. The above element was vacuum-impregnated with this electrolyte to form an electric double layer capacitor cell, and the DC resistance and capacity were determined at a current density of 20 mA / cm 2 . DC resistance is 0.20Ω, capacity is 13.2
F. The leakage current at a voltage of 2.5 V was 8 μA. Capacitance per 1 cc element is 12.5F, element 1
The internal resistance per cc was 0.21Ω.

【0029】[例2]溶剤紡糸レーヨンをCSFが10
0mlとなるまで叩解した繊維を70重量%と、マニラ
麻をCSFが400mlとなるまで叩解した繊維を30
重量%との割合で混合して、厚さ50μm、密度0.3
5g/cm3の紙を抄造し、これをセパレータとし、あ
らかじめセパレータを200℃で1時間乾燥した以外は
例1と同様にキャパシタ素子を組み立てた。セパレータ
の破断強度は0.96kg/cm幅であった。
[Example 2] A solvent-spun rayon having a CSF of 10
70% by weight of fibers beaten to 0 ml and 30% of fibers beaten to Manila hemp to CSF of 400 ml.
Weight 50%, density 0.3
A capacitor element was assembled in the same manner as in Example 1 except that paper of 5 g / cm 3 was made and used as a separator, and the separator was dried at 200 ° C. for 1 hour in advance. The breaking strength of the separator was 0.96 kg / cm width.

【0030】上記素子を用いた以外は例1と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは0.45mmであっ
た。直流抵抗は0.24Ω、容量は12.1Fであっ
た。電圧2.5Vにおける漏れ電流は6μAであった。
素子1ccあたりの容量は11.2F、素子1ccあた
りの内部抵抗は0.26Ωであった。
An electric double layer capacitor cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned element was used, and the performance was evaluated.
The total thickness of the electrode body and the separator was 0.45 mm. The DC resistance was 0.24Ω and the capacity was 12.1F. The leakage current at a voltage of 2.5 V was 6 μA.
The capacitance per 1 cc of the device was 11.2 F, and the internal resistance per 1 cc of the device was 0.26 Ω.

【0031】[例3]セパレータの予備乾燥を行わなか
った以外は例1と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。電極体とセパレータ合計の
厚さは0.45mmであった。直流抵抗は0.24Ω、
容量は12.1Fであった。電圧2.5Vにおける漏れ
電流は13μAであった。素子1ccあたりの容量は1
1.2F、素子1ccあたりの内部抵抗は0.26Ωで
あった。
Example 3 An electric double layer capacitor cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator was not preliminarily dried, and its performance was evaluated. The total thickness of the electrode body and the separator was 0.45 mm. DC resistance is 0.24Ω,
The capacity was 12.1F. The leakage current at a voltage of 2.5 V was 13 μA. The capacity per 1 cc element is
The internal resistance per 1.2 F and 1 cc of the element was 0.26Ω.

【0032】[例4(比較例)]未叩解の溶剤紡糸レー
ヨン(CSF800ml)を70重量%と、マニラ麻を
CSF200mlまで叩解した繊維を30重量%との割
合で混合して、厚さ60μm、密度0.35g/cm3
の紙を抄造し、これをセパレータとした。セパレータの
破断強度は0.83kg/cm幅であった。
Example 4 (Comparative Example) A mixture of 70% by weight of unbeaten solvent-spun rayon (800 ml of CSF) and 30% by weight of fibers obtained by beating Manila hemp to 200 ml of CSF was mixed to a thickness of 60 μm and a density of 60%. 0.35 g / cm 3
Was made and used as a separator. The breaking strength of the separator was 0.83 kg / cm width.

【0033】上記素子を用いた以外は例1と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは0.46mmであっ
た。直流抵抗は1.30Ω、容量は8.2Fであった。
電圧2.5Vにおける漏れ電流は5μAであった。素子
1ccあたりの容量は7.4F、素子1ccあたりの内
部抵抗は1.44Ωであった。
An electric double layer capacitor cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned element was used, and the performance was evaluated.
The total thickness of the electrode body and the separator was 0.46 mm. The DC resistance was 1.30Ω and the capacity was 8.2F.
The leakage current at a voltage of 2.5 V was 5 μA. The capacitance per 1 cc of the device was 7.4 F, and the internal resistance per 1 cc of the device was 1.44 Ω.

【0034】[例5(比較例)]ポリプロピレン製不織
布(厚さ160μm、目付量52g/m2)からなるセ
パレータを用いた。セパレータの破断強度は1.53k
g/cm幅であった。ポリプロピレンの熱劣化を防止す
るため、キャパシタ素子の真空加熱の温度を120℃と
した以外は例1と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。直流抵抗は2.0Ω、容量
は6.5Fであった。電圧2.5Vにおける漏れ電流は
14μAであった。素子1ccあたりの容量は4.85
F、素子1ccあたりの内部抵抗は2.68Ωであっ
た。
Example 5 (Comparative Example) A separator made of a nonwoven fabric made of polypropylene (thickness: 160 μm, basis weight: 52 g / m 2 ) was used. The breaking strength of the separator is 1.53k
g / cm width. In order to prevent thermal degradation of the polypropylene, an electric double layer capacitor cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the vacuum heating of the capacitor element was set to 120 ° C., and the performance was evaluated. The DC resistance was 2.0Ω and the capacity was 6.5F. The leakage current at a voltage of 2.5 V was 14 μA. The capacity per 1 cc element is 4.85
F, the internal resistance per cc of the element was 2.68Ω.

【0035】[例6(比較例)]溶剤紡糸レーヨンをC
SFが500mlとなるまで叩解し、これにサイザル麻
を配合して厚さ70μm、密度0.48g/cm3の紙
を抄造した(溶剤紡糸レーヨン/サイザル麻が重量比で
40/60)。これをセパレータとした以外は例1と同
様にしてキャパシタ素子を組み立てた。セパレータの破
断強度は1.56kg/cm幅であった。
Example 6 (Comparative Example) Solvent-spun rayon was C
It was beaten until the SF became 500 ml, and sisal was blended with the beaten to produce paper having a thickness of 70 μm and a density of 0.48 g / cm 3 (solvent-spun rayon / sisal 40/60 by weight). A capacitor element was assembled in the same manner as in Example 1 except that this was used as a separator. The breaking strength of the separator was 1.56 kg / cm width.

【0036】上記素子を用いた以外は例1と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは0.47mmであっ
た。直流抵抗は1.10Ω、容量は9.3Fであった。
電圧2.5Vにおける漏れ電流は8μAであった。素子
1ccあたりの容量は8.2F、素子1ccあたりの内
部抵抗は1.24Ωであった。
An electric double layer capacitor cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned element was used, and the performance was evaluated.
The total thickness of the electrode body and the separator was 0.47 mm. The DC resistance was 1.10Ω and the capacity was 9.3F.
The leakage current at a voltage of 2.5 V was 8 μA. The capacity per 1 cc of the device was 8.2 F, and the internal resistance per 1 cc of the device was 1.24 Ω.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、内部抵抗が低く、漏れ
電流が低く、容量密度が高い電気二重層キャパシタが得
られる。また、本発明におけるセパレータは高強度であ
るため、巻回するにも充分な強度を有しており、巻回型
の電気二重層キャパシタも容易に作製できる。本発明に
よる電気二重層キャパシタは、特に放電容量が50〜2
0000F、又は放電電流が1〜1000Aの大容量、
大電流向けの巻回型及び積層型電気二重層キャパシタに
好適である。
According to the present invention, an electric double layer capacitor having a low internal resistance, a low leakage current and a high capacitance density can be obtained. In addition, since the separator of the present invention has high strength, it has sufficient strength to be wound, and a wound electric double layer capacitor can be easily manufactured. The electric double layer capacitor according to the present invention has a discharge capacity of 50 to 2 in particular.
0000F, or a large discharge capacity of 1 to 1000 A,
It is suitable for wound type and multilayer electric double layer capacitors for large currents.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 克治 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Katsuharu Ikeda 1150 Hazawacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken Asahi Glass Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素質電極からなる正極と負極との間にセ
パレータを配置し、非水系電解液を含浸させてなる電気
二重層キャパシタにおいて、前記セパレータが、再生セ
ルロース繊維を叩解してなる繊維を50重量%以上含ん
で抄造されてなる紙であり、かつ前記非水系電解液の溶
質がトリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートであることを特徴とする電気二重層キャパシ
タ。
1. An electric double layer capacitor in which a separator is arranged between a positive electrode and a negative electrode comprising a carbonaceous electrode and impregnated with a non-aqueous electrolyte, wherein the separator comprises fibers obtained by beating regenerated cellulose fibers. , Wherein the solute of the nonaqueous electrolyte is triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate.
【請求項2】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維
は、JIS−P8121に規定されるカナダ標準ろ水度
が0〜600mlである請求項1に記載の電気二重層キ
ャパシタ。
2. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the fiber obtained by beating the regenerated cellulose fiber has a Canadian standard freeness defined by JIS-P8121 of 0 to 600 ml.
【請求項3】セパレータは、厚さが20〜60μm、密
度が0.30〜0.60g/cm3である請求項1又は
2に記載の電気二重層キャパシタ。
3. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the separator has a thickness of 20 to 60 μm and a density of 0.30 to 0.60 g / cm 3 .
【請求項4】炭素質電極が比表面積700〜2500m
2/gの炭素材料と有機バインダとからなり、電解液の
溶媒がプロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネート、スルホラン及びメチルスルホ
ランからなる群から選ばれる1種以上である請求項1、
2又は3に記載の電気二重層キャパシタ。
4. The carbonaceous electrode has a specific surface area of 700 to 2500 m.
2 / g of a carbon material and an organic binder, wherein the solvent of the electrolytic solution is at least one selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, sulfolane and methyl sulfolane. Item 1,
4. The electric double layer capacitor according to 2 or 3.
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