JP2000277386A - 電気二重層キャパシタセパレータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄くても取り扱いが容易となり、内部抵抗の低
減に有効な電気二重層キャパシタセパレータおよびその
製造方法を提供する。 【解決手段】電気二重層キャパシタセパレータは、電気
絶縁性をもつセラミックス粉末粒子が電解液に耐性のあ
るバインダで結合されており、且つ、電気二重層キャパ
シタの正極および／または負極の表面に一体的に接合さ
れており、厚み方向に連通する多孔性である。本明に係
る電気二重層キャパシタセパレータの製造方法は、電気
絶縁性をもつセラミックス粉末粒子と電解液に耐性のあ
るバインダとを含む混合物５を、電気二重層キャパシタ
の正極および／または負極の表面に塗布して固化させて
一体的に接合することによりセパレータ１２を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層キャパシ
タセパレータおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気二重層キャパシタが開発され
ている。電気二重層キャパシタは、活性炭などの比表面
積が大きな細孔保有部材に物理的に電荷を蓄積して充電
したり、その電荷を放出して放電を行うものである。電
気二重層キャパシタの概念図を図５（Ａ）（Ｂ）に示
す。図５（Ａ）は充電時を示し、図５（Ｂ）は放電時を
示す。図５（Ａ）に示すように、電荷を蓄積する充電時
には、細孔１００ａをもつ正極１００に陰イオンが引き
寄せられるとともに、細孔２００ａをもつ負極２００に
陽イオンが引き寄せられる。蓄積した電荷を放出する放
電時には図５（Ｂ）に示すように正極１００から陰イオ
ンが脱離するとともに、負極２００から陽イオンが脱離
する。

【０００３】電気二重層キャパシタは、大きな電気容量
をもつとともに、充放電の繰り返しに対する安定性が高
く、車両や電気機器に使用される給電源等の用途に広く
使用されつつある。ところで上記した電気二重層キャパ
シタにはセパレータ３００が内蔵されている。セパレー
タ３００は、電気二重層キャパシタ内において正極１０
０と負極２００とが互いに直接接触しないように、つま
り内部ショートしないように正極１００と負極２００と
を分離している。

【０００４】電気二重層キャパシタにおける内部抵抗を
下げるためには、電解質のイオンが効率よく透過できる
経路となる空孔３００ａがセパレータ３００の内部に形
成されている必要があり、従ってセパレータ３００を多
孔質にする必要がある。このセパレータ３００として一
般的には紙が使用されている。またポリエチレン等の多
孔質樹脂フィルム製のセパレータも使用されることがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】紙製のセパレータ３０
０は厚みが薄くなると、電気二重層キャパシタの内部抵
抗が低下するものの、セパレータ３００の強度も低下す
るため、取り扱いが不便となる。更に、紙製のセパレー
タ３００は厚みが薄くなると、イオンが透過し易くなる
ものの、電気二重層キャパシタにおいて正極と負極とが
直接接触して内部ショートが発生するおそれもある。

【０００６】そのため紙製のセパレータ３００は厚みの
薄肉化には限界があり、従って電気二重層キャパシタの
内部抵抗の低下にも限界がある。また多孔質樹脂フィル
ムで形成したセパレータは、静電気などでまつわりつ
き、取り扱いにくい問題がある。本発明は上記した実情
に鑑みてなされたものであり、薄くても取り扱いが容易
となり、更に、薄くできるため電気二重層キャパシタの
内部抵抗の低減を図るのに有効な電気二重層キャパシタ
セパレータおよびその製造方法を提供することを課題と
するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記した課題
を達成すべく電気二重層キャパシタについて鋭意開発を
進めている。そして本発明者は、電気絶縁性をもつセラ
ミックス粉末粒子と電解液に耐性のあるバインダとを含
む混合物を、電気二重層キャパシタの正極および／また
は負極の表面に塗布し固化することにより、正極および
／または負極に一体的に接合された厚み方向に連通する
多孔性をもつセパレータを形成すれば、セパレータの厚
みを薄くしても取り扱いが容易となり、しかもセパレー
タの厚みが薄いため、電気二重層キャパシタにおける内
部抵抗も低減でき、電気二重層キャパシタの出力の向上
に貢献できることを知見し、この知見に基づいて本発明
に係る電気二重層キャパシタセパレータおよびその製造
方法を完成した。

【０００８】即ち本明に係る電気二重層キャパシタセパ
レータは、電気絶縁性をもつセラミックス粉末粒子が電
解液に耐性のあるバインダで結合されており、且つ、電
気二重層キャパシタの正極および／または負極の表面に
一体的に接合されており、厚み方向に連通する多孔性で
あることを特徴とするものである。本明に係る電気二重
層キャパシタセパレータの製造方法は、電気絶縁性をも
つセラミックス粉末粒子と電解液に耐性のあるバインダ
とを含む混合物を、電気二重層キャパシタの正極および
／または負極の表面に塗布して固化することにより、正
極および／または負極に一体的に接合された厚み方向に
連通する多孔性をもつセパレータを形成することを特徴
とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明においては、電気絶縁性を
もつセラミックス粉末粒子が電解液に耐性のあるバイン
ダで結合されてセパレータは形成されている。このセパ
レータは、電気二重層キャパシタの正極および／または
負極の表面に一体的に接合されている。そのためセパレ
ータの厚みを薄くしても、取り扱い性が確保される。

【００１０】更にセパレータの厚みが薄くできるため、
電気二重層キャパシタにおける内部抵抗の低減に貢献す
ることができる。正極や負極の表面に微小凹凸が形成さ
れている場合には、アンカー効果により正極や負極に対
するセパレータの接合力の向上を期待できる。本発明に
おいては、セパレータは正極に一体的に接合されていて
も良いし、負極に一体的に接合されていても良いし、場
合によっては、正極および負極の双方に一体的に接合さ
れていても良い。

【００１１】本発明においてはセパレータを構成するセ
ラミックス粉末粒子の材質としては、電気絶縁性をもつ
ものであれば特に限定されず、酸化物系、窒化物系、炭
化物系、ホウ化物系のいずれも採用することができる。
例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ムライト、コ
ーディエライトなどを採用することができる。従って一
成分系でも良いし、複数の成分を複合させた複合酸化物
系でも適宜選択できる。

【００１２】セパレータを構成するセラミックス粉末粒
子の粒径が大きいと、セパレータの内部に形成される空
孔のサイズが大きくなり、電解質のイオンが透過し易く
なるものの、正極と負極とが直接接触して内部ショート
するおそれが生じる。逆に、セラミックス粉末粒子の粒
径が小さいと、セパレータの内部に形成される空孔のサ
イズが小さくなり、内部ショートのおそれは低くくなる
ものの、電解質のイオンが透過しにくくなり、電気二重
層キャパシタの内部抵抗が増加する傾向となる。従っ
て、セラミックス粉末粒子の平均粒径としては、上記し
た要因を考慮して適宜選択することができるが、活物質
（例えば活性炭）を構成する粒子よりも相対的に小さい
ものが好ましい。その主たる理由は、セパレータを構成
しているセラミックス粉末粒子間に存在する空孔部分
を、活物質（例えば活性炭）を構成する粒子が透過する
ことを効果的に抑えるためである。従ってセラミックス
粉末粒子の平均粒径としては０．２〜６μｍ、好ましく
は０．４〜３μｍ、更に好ましくは０．７〜２μｍにす
ることができる。但しこれに限定されるものではない。

【００１３】セパレータを構成するセラミックス粉末粒
子の形状としては、真球度が高いものでも、低いもので
も良い。充填効率を高めるためには、セラミックス粉末
粒子の真球度が高いものが好ましい。場合によってはセ
ラミックス粉末粒子の形状としては、粉砕片状のもので
も良い。セパレータにおけるバインダはセラミックス粉
末粒子を結合するためのものであり、電解液に対して耐
性をもつ必要があり、メチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、エチルセルロース、カルボキシエチル
セルロースなどの少なくとも１種を採用することができ
る。

【００１４】セパレータの厚みとしてはセラミックス粉
末の材質、形状、平均粒径、電気二重層キャパシタの種
類、要請される内部抵抗の低減性などの要因に応じて適
宜選択することができる。一般的に、セパレータの厚み
が過剰に薄いと、電解質のイオンがセパレータの内部を
通り易くなり、電気二重層キャパシタにおける内部抵抗
の低減を期待できるが、その反面、電気二重層キャパシ
タを構成する正極と負極とが直接接触して内部ショート
が発生しやすくなる傾向がある。またセパレータの厚み
が過剰に厚いと、内部ショートのおそれを低減できるも
のの、内部抵抗が増加する傾向がある。

【００１５】上記した事情を考慮してセパレータの厚み
の下限値としては例えば５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、
２０μｍ等を選択することができ、上限値としては例え
ば３０μｍ、４０μｍ等を選択することができる。但し
これに限定されるものではない。本発明に係る電気二重
層キャパシタにおいて、正極は、一般的には、細孔を備
えた活物質と、導電性を確保するための導電化材と、こ
れらを結合するバインダとを主要成分としている。負極
も同様に、細孔を備えた活物質と、導電性を確保するた
めの導電化材と、これらを結合するバインダとを主要成
分としている。

【００１６】代表的な活物質としては、多数の細孔をも
ち比表面積が大きな活性炭がある。活性炭としては、粉
末状、粒状でも良いし、繊維状でも良く、従ってヤシガ
ラ活性炭、木質系活性炭、石炭系活性炭、樹脂を原料と
する活性炭等の公知の活性炭から適宜選択することがで
きる。活性炭の１グラム重あたりの比表面積としては、
電気二重層キャパシタの種類に応じて適宜選択できる
が、窒素吸着によるＢＥＴ法（Brunauer-Emmett-Telle
r）によれば、例えば、１５００〜２５００ｍ²／ｇ、殊
に２０００〜２５００ｍ²／ｇを採用できるが、これら
に限定されるものではない。正極または負極の活物質層
を構成する活物質材の粒子の平均粒径としては、３〜１
０μｍ、特に５〜８μｍにすることができ、セパレータ
の基材であるセラミックス粉末粒子の平均粒径よりも相
対的に大きいことが好ましい。

【００１７】前記した導電化材としてはカーボンブラッ
ク、金属粉末などを採用することができる。正極または
負極におけるバインダとしては電解液に対して耐性をも
つ必要があり、メチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロ
ースなどの少なくとも１種を採用することができる。正
極または負極におけるバインダは、セパレータにおける
バインダと同種または同系のものを採用することができ
る。この場合にはセパレータの接合強度を確保するのに
有利となる。

【００１８】本発明に係る電気二重層キャパシタセパレ
ータは、電気絶縁性をもつセラミックス粉末粒子が電解
液に耐性のあるバインダで結合されており、且つ、電気
二重層キャパシタの正極および／または負極の表面に一
体的に接合されており、厚み方向に連通する多孔性をも
つ。セパレータは一般的には層状をなしている。本発明
に係る製造方法は、電気絶縁性をもつセラミックス粉末
粒子と電解液に耐性のあるバインダとを含む混合物を、
電気二重層キャパシタの正極および／または負極の表面
に塗布して固化することにより、正極および／または負
極に一体的に接合された多孔性をもつセパレータを形成
する。塗布方法としては印刷を採用することができ、ド
クターブレード法、スクリーン印刷法などを採用するこ
とができる。

【００１９】本発明に係る製造方法で用いるセラミック
ス粉末粒子やバインダとしては、前記した同様のものを
採用することができる。従ってセラミックス粉末粒子の
材質、粒径、形状としては、前記した同様のものを採用
することができる。本発明においては、バインダとセラ
ミックス粉末粒子との配合割合においては、電気二重層
キャパシタにおける内部抵抗の低減のため、バインダは
必要最小限とすることが好ましい。バインダとセラミッ
クス粉末粒子との配合割合としては、例えば、バインダ
が約１〜１０重量％殊に２〜７重量％、セラミックス粉
末粒子が約９９〜９０重量％、殊に９８〜９３重量％で
ある割合を採用することができる。但しこの割合に限定
されるものではない。

【００２０】本発明に係る電気二重層キャパシタにおい
て、電解液としては溶媒に電解質を溶かしたものを採用
できる。溶媒としては特に限定されず公知のものを採用
することができ、プロピレンカーボネート、エチレンカ
ーボネート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンな
どを採用することができる。電解質としては特に限定さ
れず公知のものを採用することができ、陽イオンと陰イ
オンとの塩をあげることができる。陽イオンと陰イオン
との大きさの関係としては、陽イオンの直径≒陰イオン
の直径、陽イオンの直径＜陰イオンの直径、陽イオンの
直径＞陰イオンの直径にすることができる。

【００２１】電気二重層キャパシタで用いる電解質とし
ては、例えば、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、
（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢＦ₄、（ＣＨ₃）₄ＮＢＦ₄、ＣＨ₃（Ｃ₂
Ｈ₅） ₃ＮＢＦ₄等があげられる。これらの陽イオンの直
径および陰イオンの直径は極微小であり、セパレータを
構成するセラミックス粉末粒子間の空孔よりもかなり小
さいため、これらのイオンは、セパレータを構成するセ
ラミックス粉末粒子間の空孔を通ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を試験例に基づいて説
明する。 セラミックス粉末粒子としては、人工的に製造した球
状のシリカ粉末粒子Ａを用いる。球状のシリカ粉末粒子
Ａは、大きさがほぼ揃った空孔を確保しつつ、シリカ粉
末粒子Ａの充填効率を高めるのに有利となる。シリカ粉
末粒子Ａの平均粒径としては０．５μｍとする。本明細
書において平均粒径とは、粒径分布において５０％累積
確率径を意味する。

【００２３】バインダとしては有機バインダとし、水溶
性のメチルセルロースとする。そして上記したシリカ粉
末粒子Ａとバインダとを溶媒（水）と均一に混合したス
ラリー状の混合物を形成する。バインダとシリカ粉末粒
子Ａとの配合割合としては、バインダは混合物をペース
ト状とするための必要最小限とし、バインダを約５重量
％とし、シリカ粉末粒子Ａを約９５重量％とする。

【００２４】製造設備を図１に示す。図１に示すよう
に、製造設備１は、乾燥後の活物質層２を積層した箔状
をなす集電体３（アルミ箔）を連続して巻き出す巻き出
しローラ４と、集電体３上の活物質層２に上記したセパ
レータとなる混合物５を塗布して積層する塗布装置６
と、活物質層２上の余分の混合物５を先端７ｃで掻き取
って混合物５の厚みの均等化を図るブレード７と、混合
物５を乾燥する乾燥炉８（乾燥温度：１００〜１３０
℃）と、巻き取りローラ９とを備えている。

【００２５】集電体３上には予め活物質層２が積層され
ている。上記した製造設備１によれば、矢印Ｘ１方向に
移動する集電体３上の活物質層２の上に、混合物５が塗
布装置６により塗布される。塗布された混合物５はブレ
ード７の先端７ｃで均厚化される。この混合物５は乾燥
炉８により乾燥されてセパレータ１２となる。これによ
り集電体３上の活物質層２の上にセパレータ１２が印刷
で一体的に、積層されたシート材１０が積層される。即
ち本実施例ではシート材１０のセパレータ１２は、所望
の厚みとなるように、ドクターブレード法により一体的
に集電体２の活物質層２の上に接合される。セパレータ
１２には厚み方向に連通する空孔が形成されており、多
孔質とされている。

【００２６】ブレード７の先端７ｃを昇降すれば、セパ
レータ１２の厚みは調整可能である。活物質層２は前述
したように活性炭を主要成分としているため、セパレー
タ１２を接合する前の状態における活物質層２の表面に
は微小な凹凸が形成されている。そのため、凹凸による
係合効果を期待でき、アンカー効果によるセパレータ１
２の接合強度の向上も期待できる。

【００２７】上記したように製造したシート材１０は、
ロール巻きの状態で電気二重層キャパシタのケースに収
容しても良いし、あるいは、所定長さに切断した状態で
多数枚積層して電気二重層キャパシタのケースに収容し
ても良い。シート材１０は、電気二重層キャパシタにお
いて正極として使用しても良いし、負極として使用して
も良い。

【００２８】図２に示すようにシート材１０において
は、集電体３と活物質層２とセパレータ１２とが一体的
に接合されている。集電体３の厚みＴ１は１０〜２０μ
ｍ、活物質層２の厚みＴ２は３０〜１００μｍ、セパレ
ータ１２の厚みＴ３は１０〜４０μｍである。上記した
活物質層２は、比表面積が約２２００ｍ²／ｇ程度の活
性炭（約８０重量部）と、導電化材としてのカーボンブ
ラック（約１０重量部）とバインダ（メチルセルロー
ス、約１０重量部）と水を含むスラリーを用い、このス
ラリーを集電体３の表面の上に塗布し、乾燥することに
より作製されている。活物質層の主要原料である活性炭
の粒子Ｍの平均粒径は、セパレータ１２を構成するセラ
ミックス粉末粒子であるシリカ粉末粒子Ａの平均粒径よ
りも相対的に大きく設定されており、３〜１０μｍであ
る。そのためセパレータ１２の厚みが薄い場合であって
も、図２に示す拡大図からも理解できるように、セパレ
ータ１２の内部のセラミックス粉末粒子Ａ間の空孔を活
性炭の粒子Ｍが透過することを効果的に抑えることがで
きる。即ち、活性炭の粒子Ｍがセパレータ１２を透過す
ることを効果的に抑えることができる。

【００２９】上記した同様な条件に基づいて、セパレ
ータ１２の厚みを適宜変更して各種のシート材１０を作
製する。そして厚みが異なるセパレータ１２をもつシー
ト材１０を、電解液と共に電気二重層キャパシタのテス
トピースにそれぞれ個別に組み込んだ。テストピースに
おける電解液は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）から
なる溶媒に電解質を溶かしたものを用い、濃度は約１ｍ
ｏｌ／リットルとする。電解質としては（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ
ＢＦ₄を用いる。従って陽イオンは（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ⁺であ
り、陰イオンはＢＦ₄ ^-である。これらのイオンであれ
ば、イオン直径が小さく、電気二重層キャパシタの静電
容量を大きくするのに有利となる。

【００３０】これらのイオンがセパレータ１２の内部に
形成されている空孔を透過できるように、セパレータ１
２の空孔の平均径はイオン直径よりも相対的にかなり大
きく設定されている。なおセパレータ１２の内部に形成
されているイオン経路となる空孔の平均直径は、電子顕
微鏡による測定によれば、０．１〜３μｍであった。上
記したテストピースの内部抵抗を測定した。測定結果を
表１に示す。

【００３１】更に平均粒径を１．５μｍとしたシリカ粉
末粒子Ｂについても、同様な方法でシート材１０を形成
し、これを電気二重層キャパシタのテストピースに組み
込み、テストピースの内部抵抗を測定した。この測定結
果も表１に示した。また紙製のセパレータを用いた従来
技術に係るテストピースの内部抵抗についても測定し、
これも表１に示した。

【００３２】

【表１】 表１から理解できるように、紙製のセパレータを用いて
いる従来技術の場合と同様に、セパレータ１２の厚みを
厚くすれば、テストピースにおける内部抵抗が次第に増
加する。

【００３３】シリカ粉末粒子Ａ（平均粒径：０．５μ
ｍ）を用いて正極または負極と一体的に接合したセパレ
ータ１２を採用している本実施例によれば、セパレータ
１２の厚みが薄い場合であっても、セパレータ１２の取
り扱い性が容易となる。更にセパレータ１２の膜厚が１
０μｍと、従来技術に係る紙製のセパレータに比較して
かなり薄い場合であっても、正極と負極とが直接接触し
て導通することを防止できる。つまり内部ショートを防
止でき、電気二重層キャパシタにおけるセパレータ１２
として機能することができる。

【００３４】シリカ粉末粒子Ｂ（平均粒径：１．５μ
ｍ）を用いて正極または負極と一体的に接合したセパレ
ータ１２を採用したときにおいても、セパレータ１２の
膜厚は１０μｍと薄い場合であっても、正極と負極とが
直接接触して導通することを防止でき、つまり、内部シ
ョートを防止できる。このように本実施例においては、
正極と負極との内部ショートを防止しつつセパレータ１
２の厚みを薄くできるため、電気二重層キャパシタのテ
ストピースにおける内部抵抗は２［Ω・ｃｍ² ］とかな
り小さくなった。即ち、紙製のセパレータを採用してい
る従来技術に係るテストピースの内部抵抗が８［Ω・ｃ
ｍ² ］であったのに対して、シリカ粉末粒子Ａ（平均粒
径：０．５μｍ）またはシリカ粉末粒子Ｂ（平均粒径：
１．５μｍ）を用いたセパレータ１２を採用している本
実施例によれば、厚みを１０μｍ付近とすれば、テスト
ピースにおける内部抵抗は約１／４（=２／８）と大幅
に低減される。

【００３５】なお前記した表１によれば、シリカ粉末粒
子の平均粒径をＤ_aveとし、セパレータの厚みをＴ_xとす
ると、シリカ粉末粒子Ａの場合には、（Ｔ_x／Ｄ_ave）は
（１０μｍ／０．５μｍ）〜（６０μｍ／０．５μｍ）
=２０〜１２０とされている。またシリカ粉末粒子Ｂの
場合には、（Ｔ_x／Ｄ_ave）は（１０μｍ／１．５μｍ）
〜（６０μｍ／１．５μｍ）=６．６〜４０とされてい
る。

【００３６】また球状のシリカ粉末粒子Ａ，Ｂに代え
て、平均粒径が０．５μｍの粉砕片状の片状のシリカ粉
末粒子Ｃを用いてセパレータ１２を正極または負極と一
体的に接合して形成した場合についても、同様に試験を
行った。このシリカ粉末粒子Ｃは粉砕により得られたも
のである。この場合には、シリカ粉末粒子Ｃとバインダ
とを基材とする混合物を用い、この混合物を集電体３上
の活物質層２に同様に塗布して積層し、シート材１０を
形成した。このシート材１０においてセパレータ１２の
厚みは１０μｍとした。このセパレータ１２をもつシー
ト材１０を用いて、電気二重層キャパシタのテストピー
スを作製し、これについても同様に、テストピースにお
ける内部抵抗を測定した。

【００３７】測定結果を表２に示す。表２は、球状のシ
リカ粉末粒子Ａに係る測定値も併せて示す。表２に示す
ように、粉砕片状のシリカ粉末粒子Ｃを用いた場合に
は、球状のシリカ粉末粒子Ａを用いた場合に比較して、
テストピースの内部抵抗が大きくなりかちである。粉砕
片状のシリカ粉末粒子Ｃを用いた場合であっても、セパ
レータ１２の厚みが薄いときには、テストピースにおけ
る内部抵抗が５Ω・ｃｍ²と比較的小さめに確保される
が、内部ショート率のおそれがあった。しかしながら粉
砕で形成したシリカ粉末粒子Ｃを用いた場合であって
も、セパレータ１２の厚みを厚くすれば、例えばセパレ
ータ１２の厚みを２０μｍ以上とすれば、球状のシリカ
粉末粒子を用いた場合と同様に、内部ショートの不具合
を解消できる。

【００３８】

【表２】 更に別の実施例においては、レーザ回折式粒度分布計
によりシリカ粉末粒子の粒径分布を測定した。図３は測
定したシリカ粉末粒子の粒径分布を示す。図３の横軸は
シリカ粉末粒子の粒径、縦軸は頻度を示す。図３の特性
線ＸＡに示すように、平均粒径はｄ_aveであったが、粒
径ｄ₀未満から粒径ｄ₃を越えた領域まで、分級処理前の
シリカ粉末粒子の粒径は分布している。

【００３９】この実施例においては、上記した粒径分布
をもつシリカ粉末粒子を湿式の分級装置を用いて分級処
理し、ｄ₂を越える粒径をもつ過大なシリカ粉末粒子を
取り除くと共に、ｄ₁未満の粒径を過小なシリカ粉末粒
子を取り除く操作を行なう。これによりｄ₁以上でｄ₂以
下の粒径を大きさをもつシリカ粉末粒子を選択する。こ
の分級処理したシリカ粉末粒子をバインダと共に混合し
て混合物を形成し、この混合物を集電体３上の活物質層
２に、図１に示すドクターブレード法により塗布し、乾
燥し、一体的に接合する。これにより集電体３、活物質
層２、セパレータ１２が一体的に接合されたシート材１
０を形成する。

【００４０】この例では、セパレータ１２を構成するシ
リカ粉末粒子は、目標粒子径範囲となるように分級処理
されているため、過大粒径をもつ粒子、過小粒径をもつ
粒子が共に取り除かれている。故にセパレータ１２の内
部に形成されている空孔の過大化、過小化を抑制するの
に有利である。従って活性炭がセパレータ１２を透過す
ることを効果的に防止できるとともに、電解質のイオン
がセパレータ１２を効率よく透過することを確保でき
る。

【００４１】本例においては、ｄ₀＜ｄ₁＜ｄ_ave＜ｄ₂＜
ｄ₃の関係となる。ｄ₀=０．１μｍ、ｄ₁=１．２μｍ、
ｄ_ave=２μｍ、ｄ₂=１０μｍ、ｄ₃=１４０μｍである。
但しこれに限られるものではない。 （適用例）図４は適用例の概念図を示す。３ｅは正極用
の集電体、３ｆは負極用の集電体、１４は正極、１５は
負極、１２は正極１４と負極１５とを分離するセパレー
タ、１７は電解質を含む電解液、１８はこれらを密閉状
態で収容するケースである。正極１４及び負極１５はそ
れぞれ多数枚積層されている。この電気二重層キャパシ
タにおいて、セパレータ１２は正極１４および／または
負極１５に対して一体的に接合されている。なお本発明
に係る電気二重層キャパシタは、図４に示す構造、形態
に限られるものではないことは勿論である。

【００４２】（その他）その他、本発明は上記し且つ図
面に示した実施例のみに限定されるものではなく、例え
ばセラミックス粉末の平均粒径としては０．５μｍ、
１．５μｍに限定されるものではないことは勿論であ
り、必要に応じて適宜変更して実施できるものである。

【００４３】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ・活物質層の主要原料は粉末状または粒状の活性炭であ
り、活性炭の平均粒径は、セパレータを構成するセラミ
ックス粉末粒子の平均粒径よりも相対的に大きく設定さ
れていることを特徴とする各請求項に記載の電気二重層
キャパシタセパレータ及びその製造方法。この場合に
は、活性炭がセパレータの内部を透過することを抑制す
ることができる。

【００４４】・活物質層におけるバインダとセパレータ
におけるバインダとは同種または同系であることを特徴
とする各請求項に記載の電気二重層キャパシタセパレー
タ及びその製造方法。この場合にはセパレータの接合強
度の確保に貢献できる。 ・セパレータを構成するセラミックス粉末粒子間の空孔
の平均径は、電解質のイオンの直径よりも相対的に大き
くされていることを特徴とする各請求項に記載の電気二
重層キャパシタセパレータ及びその製造方法。この場合
には電解質のイオンの透過性を確保するのに貢献でき
る。

【００４５】・セラミックス粉末粒子の平均粒径の下限
値としては０．２μｍ、０．４μｍ、０．６μｍのいず
れかであり、上限値としては７μｍ、４μｍ、２μｍの
いずれかである各請求項に記載の電気二重層キャパシタ
セパレータ及びその製造方法。この場合には電気二重層
キャパシタにおいて、内部抵抗の低減と内部ショートの
低減とを図るのに有利となる。

【００４６】・セラミックス粉末粒子の目標粒径範囲
（例えば、粒径分布における平均粒径の前後の範囲）よ
りも過大な粒径をもつ粒子、過小な粒径をもつ粒子を取
り除く工程を行い、その後に請求項２に記載の方法を実
施することを特徴とする電気二重層キャパシタセパレー
タの製造方法。この場合には、セパレータの内部に形成
されている空孔部分が過剰な大きさとなったり、過小な
大きさとなったりすることを抑制することができる。

【００４７】・セラミックス粉末粒子は、目標粒径範囲
（例えば、粒径分布における平均粒径の前後の範囲）よ
りも過大な粒径をもつ粒子、過小な粒径をもつ粒子を取
り除く工程が実行されていることを特徴とする請求項１
に記載の電気二重層キャパシタセパレータ。この場合に
は、セパレータの内部に形成されている空孔部分が過剰
な大きさとなったり、過小な大きさとなったりすること
を抑制することができる。

【００４８】・セラミックス粉末粒子の平均粒径をＤ
_aveとし、セパレータの厚みをＴ_xとすると、（Ｔ_x／Ｄ
_ave）の下限値は６〜２０のうちの任意値に設定されて
おり、（Ｔ_x／Ｄ_ave）の上限値は４０〜１２０のうちの
任意値に設定されていることを特徴とする各請求項に記
載の電気二重層キャパシタセパレータ及びその製造方
法。この場合には、セパレータの厚みを薄くして電気二
重層キャパシタにおける内部抵抗の増大を抑制しつつ、
内部ショートを抑制するのに貢献できる。

【００４９】

【発明の効果】本発明に係る電気二重層キャパシタセパ
レータによれば、セパレータが正極および／または負極
と一体的に接合されているため、セパレータの厚みを薄
くしても、取り扱いが容易となる。しかもセパレータの
厚みを薄くできるため、電気二重層キャパシタにおける
内部抵抗の低減に貢献でき、電気二重層キャパシタの出
力向上に貢献てぎる。またセパレータの厚みを薄くでき
るため、電気二重層キャパシタの小型化にも貢献でき
る。

【００５０】球状のセラミックス粉末粒子を用いた場合
には、粒子形状がほぼ揃っているため、粉砕片状のセラ
ミックス粉末粒子を用いる場合に比較して、セパレータ
の内部における過大な空孔を減らすのに有利となり、従
ってセパレータの膜密度を高めるのに有利となり、電気
二重層キャパシタにおける内部ショートを防止するのに
貢献できる。

【００５１】本発明に係る電気二重層キャパシタセパレ
ータの製造方法によれば、上記した効果を奏する電気二
重層キャパシタを提供することができる。即ち、セパレ
ータの厚みを薄くしても、取り扱いが容易となり、しか
もセパレータの厚みを薄くできるため、電気二重層キャ
パシタにおける内部抵抗の低減に貢献でき、電気二重層
キャパシタの出力向上に貢献できる。またセパレータの
厚みを薄くできるため、電気二重層キャパシタの小型化
にも貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】製造過程を模式的に示す構成図である。

【図２】電気二重層キャパシタセパレータの断面図であ
る。

【図３】セラミックス粉末粒子の粒径分布と共に分級形
態を示すグラフである。

【図４】適用例に係る断面図である。

【図５】電気二重層キャパシタの概念図であり、（Ａ）
は充電時を示し、（Ｂ）は放電時を示す。

【符号の説明】

図中、１は製造設備、２は活物質層、３は集電体、１２
はセパレータを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性をもつセラミックス粉末粒子が
   電解液に耐性のあるバインダで結合されており、且つ、
   電気二重層キャパシタの正極および／または負極の表面
   に一体的に接合されており、 厚み方向に連通する多孔性であることを特徴とする電気
   二重層キャパシタセパレータ。
2. 【請求項２】電気絶縁性をもつセラミックス粉末粒子と
   電解液に耐性のあるバインダとを含む混合物を、電気二
   重層キャパシタの正極および／または負極の表面に塗布
   し固化することにより、正極および／または負極に一体
   的に接合された厚み方向に連通する多孔性をもつセパレ
   ータを形成することを特徴とする電気二重層キャパシタ
   セパレータの製造方法。