JP2001052968A - 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP2001052968A JP2001052968A JP22403499A JP22403499A JP2001052968A JP 2001052968 A JP2001052968 A JP 2001052968A JP 22403499 A JP22403499 A JP 22403499A JP 22403499 A JP22403499 A JP 22403499A JP 2001052968 A JP2001052968 A JP 2001052968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer capacitor
- binder
- double layer
- electric double
- polarizable electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性と強度に優れ、かつ、内部抵抗が小さ
く急速充放電が可能な電気二重層キャパシタおよびその
製造方法を得る。 【解決手段】 分極性電極１および５と電解液６の接触
面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャパ
シタにおいて、分極性電極が炭素材料粉末及びバインダ
ーからなり、該バインダーが、ポリテトラフルオロエチ
レンとポリビニリデンフルオライドとの混合物である電
気二重層キャパシタとし、前記分極性電極１および５に
おけるバインダーの比率は、５から３０ｗｔ％の範囲と
し、前記バインダーにて、ポリビニリデンフルオライド
とポリテトラフルオロエチレンの配合を、重量比で１対
１.５から１対９の範囲とする電気二重層キャパシタと
する。
く急速充放電が可能な電気二重層キャパシタおよびその
製造方法を得る。 【解決手段】 分極性電極１および５と電解液６の接触
面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャパ
シタにおいて、分極性電極が炭素材料粉末及びバインダ
ーからなり、該バインダーが、ポリテトラフルオロエチ
レンとポリビニリデンフルオライドとの混合物である電
気二重層キャパシタとし、前記分極性電極１および５に
おけるバインダーの比率は、５から３０ｗｔ％の範囲と
し、前記バインダーにて、ポリビニリデンフルオライド
とポリテトラフルオロエチレンの配合を、重量比で１対
１.５から１対９の範囲とする電気二重層キャパシタと
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタに関し、主として、充放電が急速に行え、充放電の
サイクル特性に優れた電気二重層キャパシタに関するも
のである。
シタに関し、主として、充放電が急速に行え、充放電の
サイクル特性に優れた電気二重層キャパシタに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気二重層キャパシタは、集電体
と呼ばれる金属などの電気抵抗の小さな層や箔の上に活
性炭などの炭素材料粉末を主とする分極性電極層を形成
した一対の分極性電極の間に、ポリプロピレン不織布な
どのセパレータを挟んで素子とし、この素子に電解液を
含浸させ金属容器に収容し、封止板とガスケットによ
り、金属容器に密封した構成としている。
と呼ばれる金属などの電気抵抗の小さな層や箔の上に活
性炭などの炭素材料粉末を主とする分極性電極層を形成
した一対の分極性電極の間に、ポリプロピレン不織布な
どのセパレータを挟んで素子とし、この素子に電解液を
含浸させ金属容器に収容し、封止板とガスケットによ
り、金属容器に密封した構成としている。
【０００３】電気二重層キャパシタは、分極性電極と電
解溶液中のイオンとの間で形成される電気二重層を利用
しており、アルミ電解コンデンサなどと比べて静電容量
が格段に大きいことが特徴として挙げられる。このよう
な電気二重層キャパシタの分極性電極としては、炭素材
料粉末にバインダーとしてポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥと省略）の粉末またはディスパージョ
ンを添加混練し、ロール成形し、シート状に成形する方
法が知られている（特開昭62-200715）。
解溶液中のイオンとの間で形成される電気二重層を利用
しており、アルミ電解コンデンサなどと比べて静電容量
が格段に大きいことが特徴として挙げられる。このよう
な電気二重層キャパシタの分極性電極としては、炭素材
料粉末にバインダーとしてポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥと省略）の粉末またはディスパージョ
ンを添加混練し、ロール成形し、シート状に成形する方
法が知られている（特開昭62-200715）。
【０００４】また、 分極性電極の他の例として、炭素
材料粉末及びバインダーとしてポリビニリデンフルオラ
イド（以下、ＰＶＤＦと省略）を含む分極性電極材料に
Ｎメチルピロリドンを混合、混練してペーストとし、エ
ッチング処理されたアルミニウム箔に該ペーストを塗
工、乾燥を行い分極性電極を作製する方法が知られてい
る（特開平10-177935）。
材料粉末及びバインダーとしてポリビニリデンフルオラ
イド（以下、ＰＶＤＦと省略）を含む分極性電極材料に
Ｎメチルピロリドンを混合、混練してペーストとし、エ
ッチング処理されたアルミニウム箔に該ペーストを塗
工、乾燥を行い分極性電極を作製する方法が知られてい
る（特開平10-177935）。
【０００５】ここで、分極性電極作製に用いられるバイ
ンダーには、分極性電極の充放電特性に影響を及ぼさな
いために、極力使用量を抑えることが望ましく、かつ少
量でも活性炭や導電材料の保持性に優れていることが要
求される。
ンダーには、分極性電極の充放電特性に影響を及ぼさな
いために、極力使用量を抑えることが望ましく、かつ少
量でも活性炭や導電材料の保持性に優れていることが要
求される。
【０００６】また、急速充放電を可能にするためには、
分極性電極の内部抵抗を下げる必要がある。一般に、バ
インダーは、電気絶縁性を有するため、バインダーの添
加量を多くした分極性電極は内部抵抗が高くなり、急速
充放電することが困難である。以上のように、バインダ
ーの使用量は、極力抑えつつ、分極性電極材の保持性も
保つことが望まれる。
分極性電極の内部抵抗を下げる必要がある。一般に、バ
インダーは、電気絶縁性を有するため、バインダーの添
加量を多くした分極性電極は内部抵抗が高くなり、急速
充放電することが困難である。以上のように、バインダ
ーの使用量は、極力抑えつつ、分極性電極材の保持性も
保つことが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分極性
電極作成用バインダーとして上述したバインダー、例え
ば、ＰＴＦＥを用いた場合、ＰＴＦＥが撥水性を有して
いるため、電解液が分極性電極にしみ込みにくい。この
ため、分極性電極を電解液に浸して減圧処理を行い、分
極性電極中に電解液を保持させる必要があるのだが、工
程時間が伸びてしまうために、電気二重層キャパシタ素
子中に水分が混入しやすくなる。この結果、混入した水
分の影響で電気二重層キャパシタの長期信頼性や耐電圧
が低下してしまう。
電極作成用バインダーとして上述したバインダー、例え
ば、ＰＴＦＥを用いた場合、ＰＴＦＥが撥水性を有して
いるため、電解液が分極性電極にしみ込みにくい。この
ため、分極性電極を電解液に浸して減圧処理を行い、分
極性電極中に電解液を保持させる必要があるのだが、工
程時間が伸びてしまうために、電気二重層キャパシタ素
子中に水分が混入しやすくなる。この結果、混入した水
分の影響で電気二重層キャパシタの長期信頼性や耐電圧
が低下してしまう。
【０００８】一方、ＰＶＤＦを用いた場合、ＰＴＦＥと
比較して、電解液の保持性や充放電サイクル特性は、改
善されたシート状分極性電極が得られる。上記でも説明
したが、分極性電極の作製方法として、分極性電極材料
のペーストをアルミニウム箔に塗布するため、シート厚
が薄い分極性電極の作製は容易である。しかし、厚みの
あるシートを作製する場合、厚みの制御が難しく、ばら
つきが大きくなる。
比較して、電解液の保持性や充放電サイクル特性は、改
善されたシート状分極性電極が得られる。上記でも説明
したが、分極性電極の作製方法として、分極性電極材料
のペーストをアルミニウム箔に塗布するため、シート厚
が薄い分極性電極の作製は容易である。しかし、厚みの
あるシートを作製する場合、厚みの制御が難しく、ばら
つきが大きくなる。
【０００９】電気二重層キャパシタの静電容量は、分極
性電極の担持量に依存するため、分極性電極のシート厚
にばらつきがあると、最終的に作製された電気二重層キ
ャパシタの静電容量も、ばらつきが生じてしまう。ま
た、シート厚を厚くするほどシートは割れやすく、ハン
ドリングが困難である。
性電極の担持量に依存するため、分極性電極のシート厚
にばらつきがあると、最終的に作製された電気二重層キ
ャパシタの静電容量も、ばらつきが生じてしまう。ま
た、シート厚を厚くするほどシートは割れやすく、ハン
ドリングが困難である。
【００１０】従って、本発明の目的は、信頼性と強度に
優れ、かつ内部抵抗が小さく急速充放電が可能な電気二
重層キャパシタおよびその製造方法を提供することであ
る。
優れ、かつ内部抵抗が小さく急速充放電が可能な電気二
重層キャパシタおよびその製造方法を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電気二重層キャ
パシタは、バインダーとしてシート成形性に優れたＰＴ
ＦＥと電解液の保持性に優れたＰＶＤＦの両者を混合し
て用いることで、信頼性と強度に優れ、かつ内部抵抗及
びばらつきが小さな電気二重層キャパシタとするもので
ある。
パシタは、バインダーとしてシート成形性に優れたＰＴ
ＦＥと電解液の保持性に優れたＰＶＤＦの両者を混合し
て用いることで、信頼性と強度に優れ、かつ内部抵抗及
びばらつきが小さな電気二重層キャパシタとするもので
ある。
【００１２】また、本発明の電気二重層キャパシタの分
極性電極は、５〜３０ｗt％のバインダーが含有するよ
うに形成されており、該バインダーの重量比がポリビニ
リデンフルオライド対ポリテトラフルオロエチレンの比
で１対１.５から１対９の範囲にあることを特徴として
いる。
極性電極は、５〜３０ｗt％のバインダーが含有するよ
うに形成されており、該バインダーの重量比がポリビニ
リデンフルオライド対ポリテトラフルオロエチレンの比
で１対１.５から１対９の範囲にあることを特徴として
いる。
【００１３】上記の処理により、本発明の分極性電極を
用いた電気二重層キャパシタは、長期信頼性が高い。ま
た、分極性電極の厚みのばらつきを抑えることができる
ため、静電容量のばらつきが小さい電気二重層キャパシ
タを得ることが可能となる。
用いた電気二重層キャパシタは、長期信頼性が高い。ま
た、分極性電極の厚みのばらつきを抑えることができる
ため、静電容量のばらつきが小さい電気二重層キャパシ
タを得ることが可能となる。
【００１４】即ち、本発明は、分極性電極と電解液の接
触面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャ
パシタにおいて、分極性電極が、炭素系材料粉末とバイ
ンダーからなり、該バインダーが、ポリテトラフルオロ
エチレンとポリビニリデンフルオライドとの混合物であ
る電気二重層キャパシタである。
触面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャ
パシタにおいて、分極性電極が、炭素系材料粉末とバイ
ンダーからなり、該バインダーが、ポリテトラフルオロ
エチレンとポリビニリデンフルオライドとの混合物であ
る電気二重層キャパシタである。
【００１５】また、本発明は、前記電気二重層キャパシ
タにおいて、分極性電極におけるバインダーの比率が、
５から３０ｗｔ％の範囲である電気二重層キャパシタで
ある。
タにおいて、分極性電極におけるバインダーの比率が、
５から３０ｗｔ％の範囲である電気二重層キャパシタで
ある。
【００１６】また、本発明は、前記電気二重層キャパシ
タにおいて、前記バインダーでの、ポリビニリデンフル
オライドとポリテトラフルオロエチレンの配合は、重量
比で１対１.５から１対９の範囲である電気二重層キャ
パシタである。
タにおいて、前記バインダーでの、ポリビニリデンフル
オライドとポリテトラフルオロエチレンの配合は、重量
比で１対１.５から１対９の範囲である電気二重層キャ
パシタである。
【００１７】また、本発明は、分極性電極と電解液の接
触面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャ
パシタの製造方法において、分極性電極を炭素材料粉末
及びバインダーから形成し、該バインダーを、ポリテト
ラフルオロエチレンとポリビニリデンフルオライドとの
混合物とする電気二重層キャパシタの製造方法である。
触面で形成される電気二重層を利用した電気二重層キャ
パシタの製造方法において、分極性電極を炭素材料粉末
及びバインダーから形成し、該バインダーを、ポリテト
ラフルオロエチレンとポリビニリデンフルオライドとの
混合物とする電気二重層キャパシタの製造方法である。
【００１８】また、本発明は、前記電気二重層キャパシ
タの製造方法において、前記分極性電極におけるバイン
ダーの比率を、５〜３０ｗｔ％の範囲とする電気二重層
キャパシタの製造方法である。
タの製造方法において、前記分極性電極におけるバイン
ダーの比率を、５〜３０ｗｔ％の範囲とする電気二重層
キャパシタの製造方法である。
【００１９】また、本発明は、前記電気二重層キャパシ
タの製造方法において、前記バインダーを、ポリビニリ
デンフルオライドとポリテトラフルオロエチレンの配合
を、重量比で１対１.５から１対９の範囲とする電気二
重層キャパシタの製造方法である。
タの製造方法において、前記バインダーを、ポリビニリ
デンフルオライドとポリテトラフルオロエチレンの配合
を、重量比で１対１.５から１対９の範囲とする電気二
重層キャパシタの製造方法である。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例による電気二重層キャパシタ
およびその製造方法について、以下説明する。
およびその製造方法について、以下説明する。
【００２１】本発明の電気二重層キャパシタは、分極性
電極は、炭素系材料粉末と、バインダーから成る。ここ
で、分極性電極の製造方法は、活性炭粉末、導電材粉
と、バインダーとして、ＰＴＦＥ及びＰＶＤＦを含む材
料とを混合し、溶媒としてＮメチルピロリドンを混合、
混練してペーストとし、このペーストをロール圧延を行
いシート状にしたことを特徴とする製造方法である。
電極は、炭素系材料粉末と、バインダーから成る。ここ
で、分極性電極の製造方法は、活性炭粉末、導電材粉
と、バインダーとして、ＰＴＦＥ及びＰＶＤＦを含む材
料とを混合し、溶媒としてＮメチルピロリドンを混合、
混練してペーストとし、このペーストをロール圧延を行
いシート状にしたことを特徴とする製造方法である。
【００２２】ここで、先のバインダーとしてＰＴＦＥを
使用していることから、０.１ｍｍ程度の薄い分極性電
極シートから３ｍｍ程度の厚いものまで、厚みのばつら
きの少ないシートを作製できる。
使用していることから、０.１ｍｍ程度の薄い分極性電
極シートから３ｍｍ程度の厚いものまで、厚みのばつら
きの少ないシートを作製できる。
【００２３】また、同様に、バインダーとして溶媒に可
溶で、少量でも結合強度が大きいＰＶＤＦも使用するこ
とで、バインダーの使用量を少なくすることができ、内
部抵抗の増加を抑えることができる。
溶で、少量でも結合強度が大きいＰＶＤＦも使用するこ
とで、バインダーの使用量を少なくすることができ、内
部抵抗の増加を抑えることができる。
【００２４】また、いずれのバインダーも非水系電解液
の溶媒であるプロピレンカーボネートには溶解せず、変
性も起きない。なお、分極性電極が薄い場合は、上記ペ
ーストをアルミニウム箔上に塗布することも有効であ
る。
の溶媒であるプロピレンカーボネートには溶解せず、変
性も起きない。なお、分極性電極が薄い場合は、上記ペ
ーストをアルミニウム箔上に塗布することも有効であ
る。
【００２５】上記溶媒には、Ｎメチルピロリドン以外に
もジメチルフォルムアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミドなど
の極性のある溶媒が使用可能であるが、ＰＶＤＦの溶解
力が最も強いＮメチルピロリドンが好ましく使用され
る。分極性電極中に多量のバインダーが含まれると、活
性炭の担持状態は強固なものになるが、分極性電極の電
気抵抗が大きくなる。
もジメチルフォルムアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミドなど
の極性のある溶媒が使用可能であるが、ＰＶＤＦの溶解
力が最も強いＮメチルピロリドンが好ましく使用され
る。分極性電極中に多量のバインダーが含まれると、活
性炭の担持状態は強固なものになるが、分極性電極の電
気抵抗が大きくなる。
【００２６】一方、バインダー量が少量だと、分極性電
極の電気抵抗は小さくなるが、活性炭の担持状態は弱く
なってしまう。このため、分極性電極中に含まれるバイ
ンダー量は、分極性電極の小さい内部抵抗と活性炭の担
持状態がある程度強固に保てるように、好ましくは４〜
３０重量％、更に好ましくは６〜１５重量％とする。
極の電気抵抗は小さくなるが、活性炭の担持状態は弱く
なってしまう。このため、分極性電極中に含まれるバイ
ンダー量は、分極性電極の小さい内部抵抗と活性炭の担
持状態がある程度強固に保てるように、好ましくは４〜
３０重量％、更に好ましくは６〜１５重量％とする。
【００２７】バインダーの組成は、ＰＴＦＥが多く含ま
れると、任意の厚さの分極性電極が形成可能となるが、
電解液の保持性が悪くなり、一方、ＰＶＤＦが多く含ま
れると、分極性電極の電気抵抗は、ＰＴＦＥと比較する
と小さくなるが、厚みのある分極性電極を作製すると、
厚みのぱらきが大きくなってしまう。
れると、任意の厚さの分極性電極が形成可能となるが、
電解液の保持性が悪くなり、一方、ＰＶＤＦが多く含ま
れると、分極性電極の電気抵抗は、ＰＴＦＥと比較する
と小さくなるが、厚みのある分極性電極を作製すると、
厚みのぱらきが大きくなってしまう。
【００２８】このため、バインダーの組成は、分極性電
極の電解液保持性が良好で任意の厚さの分極性電極が形
成可能な割合、好ましくはＰＶＤＦとＰＴＦＥの重量比
が１対１.５から１対９の範囲に、更に好ましくは、重
量比１対２から１対４の範囲とする。
極の電解液保持性が良好で任意の厚さの分極性電極が形
成可能な割合、好ましくはＰＶＤＦとＰＴＦＥの重量比
が１対１.５から１対９の範囲に、更に好ましくは、重
量比１対２から１対４の範囲とする。
【００２９】本発明の電気二重層キャパシタの分極性電
極に使用される炭素材料粉末としては、フェノール樹脂
系活性炭、ヤシ殻系活性炭、石油コークス系活性炭など
があるが、大容量の電気二重層キャパシタが得られるこ
とからフェノール樹脂系活性炭が好ましく、原料コスト
が低いことからヤシ殻系活性炭が好ましく用いられる。
極に使用される炭素材料粉末としては、フェノール樹脂
系活性炭、ヤシ殻系活性炭、石油コークス系活性炭など
があるが、大容量の電気二重層キャパシタが得られるこ
とからフェノール樹脂系活性炭が好ましく、原料コスト
が低いことからヤシ殻系活性炭が好ましく用いられる。
【００３０】また、活性炭としては、大容量で低内部抵
抗の電気二重層キャパシタが得られるように、平均粒径
が50μｍ以下の活性炭粉末を使用するのが好ましい。ま
た、分極性電極の抵抗を下げるために、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、膨張黒鉛などの炭素材料粉末
を加えることが好ましい。
抗の電気二重層キャパシタが得られるように、平均粒径
が50μｍ以下の活性炭粉末を使用するのが好ましい。ま
た、分極性電極の抵抗を下げるために、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、膨張黒鉛などの炭素材料粉末
を加えることが好ましい。
【００３１】本発明の電気二重層キャパシタに用いる電
解液は、特に限定されず、公知の有機溶媒にイオン解離
性の塩を含む有機電解液を使用できる。なかでも、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
エチルアンモニウムヘキサポスファートなどの４級アン
モニウム塩をプロピレンカーボネートやガンマブチロラ
クトン、スルホランなどの極性溶媒に溶解して調製した
電解液を使用するのが好ましい。また、これら以外に
も、酸、アルカリや塩類の水溶液の電解液も使用でき
る。
解液は、特に限定されず、公知の有機溶媒にイオン解離
性の塩を含む有機電解液を使用できる。なかでも、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
エチルアンモニウムヘキサポスファートなどの４級アン
モニウム塩をプロピレンカーボネートやガンマブチロラ
クトン、スルホランなどの極性溶媒に溶解して調製した
電解液を使用するのが好ましい。また、これら以外に
も、酸、アルカリや塩類の水溶液の電解液も使用でき
る。
【００３２】以下に、具体例について説明する。即ち、
活性炭８０重量％、カーボンブラック１０重量％、バイ
ンダー１０重量％をＮメチルピロリドン中で混練し、こ
の混合物を成形機を用いてシート状にし、分極性電極素
材を作製した。バインダーの組成比は、ＰＶＤＦ対ＰＴ
ＦＥの重量比で１対１である。この分極性電極素材を直
径１０ｍｍに打ち抜き、一対の分極性電極を作製した。
活性炭８０重量％、カーボンブラック１０重量％、バイ
ンダー１０重量％をＮメチルピロリドン中で混練し、こ
の混合物を成形機を用いてシート状にし、分極性電極素
材を作製した。バインダーの組成比は、ＰＶＤＦ対ＰＴ
ＦＥの重量比で１対１である。この分極性電極素材を直
径１０ｍｍに打ち抜き、一対の分極性電極を作製した。
【００３３】図１に、本実施例の、コイン型の電気二重
層キャパシタの断面図を示す。これは、上記分極性電極
１および５を、炭素系結着剤（エポキシ樹脂）２ａ，２
ｂでステンレス製容器に接着した。このケースおよび分
極性電極を２００℃で２ｈｒ熱処理することで、炭素系
結着剤を硬化させると共に、水分の除去を行った。
層キャパシタの断面図を示す。これは、上記分極性電極
１および５を、炭素系結着剤（エポキシ樹脂）２ａ，２
ｂでステンレス製容器に接着した。このケースおよび分
極性電極を２００℃で２ｈｒ熱処理することで、炭素系
結着剤を硬化させると共に、水分の除去を行った。
【００３４】続いて、乾燥窒素雰囲気のグローブボック
ス中で電解液を分極性電極に含浸せしめた。電解液は、
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを
０.７ｍｏｌ／ｌの濃度でプロピレンカーボネートに溶
解することによって調製した。この電解液を含浸した電
極をポリプロピレン製不織布のセパレータを介して対向
させ、ポリプロピレン製ガスケット８ａ、８ｂを用いて
かしめ封口し、電気二重層キャパシタを作製した。
ス中で電解液を分極性電極に含浸せしめた。電解液は、
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを
０.７ｍｏｌ／ｌの濃度でプロピレンカーボネートに溶
解することによって調製した。この電解液を含浸した電
極をポリプロピレン製不織布のセパレータを介して対向
させ、ポリプロピレン製ガスケット８ａ、８ｂを用いて
かしめ封口し、電気二重層キャパシタを作製した。
【００３５】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対２のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
対２のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
【００３６】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対４のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
対４のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
【００３７】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対８のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
対８のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方法
で電気二重層キャパシタを作製した。
【００３８】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対１２のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方
法で電気二重層キャパシタを作製した。
対１２のバインダーを用いて、以下、実施例１と同じ方
法で電気二重層キャパシタを作製した。
【００３９】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対４のバインダーを、５重量％加えた分極性電極材料を
用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャパ
シタを作製した。
対４のバインダーを、５重量％加えた分極性電極材料を
用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャパ
シタを作製した。
【００４０】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対４のバインダーを、２０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
対４のバインダーを、２０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
【００４１】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対４のバインダーを、３０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
対４のバインダーを、３０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
【００４２】次に、ＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比で、１
対４のバインダーを、４０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
対４のバインダーを、４０重量％加えた分極性電極材料
を用いて、以下、実施例１と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
【００４３】次に、比較例として、活性炭８０重量％、
膨張黒鉛粉末１０重量％、ＰＴＦＥ１０重量％をＮメチ
ルピロリドン中で混練し、この混合物を成形機を用いて
シート状にし、分極性電極素材を作製した。以下、実施
例１と同じ方法で電気二重層キャパシタを作製した。
膨張黒鉛粉末１０重量％、ＰＴＦＥ１０重量％をＮメチ
ルピロリドン中で混練し、この混合物を成形機を用いて
シート状にし、分極性電極素材を作製した。以下、実施
例１と同じ方法で電気二重層キャパシタを作製した。
【００４４】次に、他の比較例として、活性炭８重量
部、膨張黒鉛粉末１重量部、ＰＶＤＦをＮメチルピロリ
ドン中で混練し、以下、先と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
部、膨張黒鉛粉末１重量部、ＰＶＤＦをＮメチルピロリ
ドン中で混練し、以下、先と同じ方法で電気二重層キャ
パシタを作製した。
【００４５】上記の実施例と比較例で得られた電気二重
層キャパシタの静電容量およびそのバラツキと長期信頼
性試験を行った結果を説明する。
層キャパシタの静電容量およびそのバラツキと長期信頼
性試験を行った結果を説明する。
【００４６】電気二重層キャパシタの静電容量は、放電
電流１ｍＡでの放電時に測定した。この際、静電容量の
ばつらきも調べるため、３σを求めた。
電流１ｍＡでの放電時に測定した。この際、静電容量の
ばつらきも調べるため、３σを求めた。
【００４７】また、信頼性試験は、７０℃の高温下、
２.５Ｖで印加した状態で１０００ｈｒ駆動した後、十
分充電をさせてから静電容量を測定し静電容量の変化量
ΔＣの初期値に対する割合ΔＣ／Ｃ(％)、及びＥＳＲ
（等価直列抵抗）の変化量ΔＲの初期値に対する割合Δ
Ｒ／Ｒ(％)を求めた。
２.５Ｖで印加した状態で１０００ｈｒ駆動した後、十
分充電をさせてから静電容量を測定し静電容量の変化量
ΔＣの初期値に対する割合ΔＣ／Ｃ(％)、及びＥＳＲ
（等価直列抵抗）の変化量ΔＲの初期値に対する割合Δ
Ｒ／Ｒ(％)を求めた。
【００４８】ＥＳＲの測定は、１ｋＨｚの試験信号周波
数におけるインピーダンスを交流四端子法により測定
し、その実数部を算出することにより行った。なお、サ
ンプル水準は、各実施例で１００個ずつとし、その平均
値を求めた。表１に、電気二重層キャパシタの特性を示
す。
数におけるインピーダンスを交流四端子法により測定
し、その実数部を算出することにより行った。なお、サ
ンプル水準は、各実施例で１００個ずつとし、その平均
値を求めた。表１に、電気二重層キャパシタの特性を示
す。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１の特性より、バインダー中のＰＴＦＥ
の割合が増加すると、静電容量の長期信頼性が低下する
が、静電容量のばらつきは小さかった。
の割合が増加すると、静電容量の長期信頼性が低下する
が、静電容量のばらつきは小さかった。
【００５１】一方、バインダー量の割合が増加すると、
静電容量や長期信頼性の低下は小さいものの、静電容量
のばらつきは大きかった。
静電容量や長期信頼性の低下は小さいものの、静電容量
のばらつきは大きかった。
【００５２】図２に、ＰＴＦＥ添加量Ｘとばらつき２６
及び長期信頼性−△Ｃ／Ｃの関係を表すグラフを示す。
及び長期信頼性−△Ｃ／Ｃの関係を表すグラフを示す。
【００５３】静電容量の長期間での減少率とばらつきが
小さいキャパシタを作製するためには、バインダーの添
加割合Ｘ（ＰＴＦＥの混合割合をＸとした、この場合Ｐ
ＶＤＦの混合割合は１−Ｘで表される）を０.６から０.
９の範囲が、最適であることがグラフより読みとれる。
小さいキャパシタを作製するためには、バインダーの添
加割合Ｘ（ＰＴＦＥの混合割合をＸとした、この場合Ｐ
ＶＤＦの混合割合は１−Ｘで表される）を０.６から０.
９の範囲が、最適であることがグラフより読みとれる。
【００５４】これらの値をＰＶＤＦ対ＰＴＦＥの重量比
に変化すると、１対１.５から１対９の範囲となり、特
に１対２から１対４の範囲にて作製した電極シートを用
いることで、静電容量の長期間での減少率とばらつきが
小さく、長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタを作
製することできた。
に変化すると、１対１.５から１対９の範囲となり、特
に１対２から１対４の範囲にて作製した電極シートを用
いることで、静電容量の長期間での減少率とばらつきが
小さく、長期信頼性に優れた電気二重層キャパシタを作
製することできた。
【００５５】また、バインダーの組成比をＰＶＤＦ対Ｐ
ＴＦＥの重量比で、１対４と固定し、バインダー添加量
を変化させた結果を図３に示す。
ＴＦＥの重量比で、１対４と固定し、バインダー添加量
を変化させた結果を図３に示す。
【００５６】図３より明らかなように、バインダーを３
０ｗｔ％以上添加することは、内部抵抗の増加が著し
い。内部抵抗増加を抑えるためには、バインダーを３０
ｗｔ％以下にすることが望ましい。なお、バインダー量
を５ｗｔ％以下にしたものでは、シート状に形成するこ
とはできなかった。よって、バインダー量は、５ｗｔ％
から３０ｗｔ％の範囲が最適である。
０ｗｔ％以上添加することは、内部抵抗の増加が著し
い。内部抵抗増加を抑えるためには、バインダーを３０
ｗｔ％以下にすることが望ましい。なお、バインダー量
を５ｗｔ％以下にしたものでは、シート状に形成するこ
とはできなかった。よって、バインダー量は、５ｗｔ％
から３０ｗｔ％の範囲が最適である。
【００５７】よって、本電気二重層キャパシタは、分極
性電極のバインダーとしてＰＶＤＦを用いたことで、電
解液の保持特性が高く、耐久性に優れ静電容量及び内部
抵抗の変化率が少ない電気二重層キャパシタが得ること
ができた。更に、バインダーとしてＰＴＦＥを用いたこ
とで、シート強度の面で優れ、シート厚のばらつきが小
さく、静電容量のばらつきが少ない電気二重層キャパシ
タを提供できるものである。
性電極のバインダーとしてＰＶＤＦを用いたことで、電
解液の保持特性が高く、耐久性に優れ静電容量及び内部
抵抗の変化率が少ない電気二重層キャパシタが得ること
ができた。更に、バインダーとしてＰＴＦＥを用いたこ
とで、シート強度の面で優れ、シート厚のばらつきが小
さく、静電容量のばらつきが少ない電気二重層キャパシ
タを提供できるものである。
【００５８】
【発明の効果】以上、本発明によれば、信頼性と強度に
優れ、かつ内部抵抗が小さく急速充放電が可能な電気二
重層キャパシタおよびその製造方法を提供できるもので
ある。
優れ、かつ内部抵抗が小さく急速充放電が可能な電気二
重層キャパシタおよびその製造方法を提供できるもので
ある。
【図１】本発明による電気二重層キャパシタの断面図。
【図２】バインダーでのＰＴＦＥの添加量と、静電容量
のばらつき及び長期信頼性の関係を表すグラフ。
のばらつき及び長期信頼性の関係を表すグラフ。
【図３】分極電極におけるバインダーの添加量と内部抵
抗増加率との関係を示すグラフ。
抗増加率との関係を示すグラフ。
１，５ 分極性電極 ２ａ，２ｂ 炭素系結着剤 ３ ステンレス製容器のケース ４ ステンレス製容器のふた ６ 電解液 ７ セパレータ ８ａ，８ｂ ガスケット
Claims (6)
- 【請求項１】 分極性電極と電解液の接触面で形成され
る電気二重層を利用した電気二重層キャパシタにおい
て、分極性電極が、炭素系材料粉末とバインダーからな
り、該バインダーが、ポリテトラフルオロエチレンとポ
リビニリデンフルオライドとの混合物であることを特徴
とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気二重層キャパシタに
おいて、前記分極性電極におけるバインダーの比率が、
５から３０ｗｔ％の範囲であることを特徴とする電気二
重層キャパシタ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の電気二重層キ
ャパシタにおいて、前記バインダーでの、ポリビニリデ
ンフルオライドとポリテトラフルオロエチレンの配合
は、重量比で、１対１.５から１対９の範囲であること
を特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項４】 分極性電極と電解液の接触面で形成され
る電気二重層を利用した電気二重層キャパシタの製造方
法において、分極性電極を炭素材料粉末及びバインダー
から形成し、該バインダーを、ポリテトラフルオロエチ
レンとポリビニリデンフルオライドとの混合物とするこ
とを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の電気二重層キャパシタの
製造方法において、前記分極性電極におけるバインダー
の比率を、５〜３０ｗｔ％の範囲とすることを特徴とす
る電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の電気二重層キ
ャパシタの製造方法において、前記バインダーを、ポリ
ビニリデンフルオライドとポリテトラフルオロエチレン
の配合を、重量比で、１対１.５から１対９の範囲とす
ることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22403499A JP2001052968A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22403499A JP2001052968A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001052968A true JP2001052968A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16807567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22403499A Withdrawn JP2001052968A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001052968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106463267A (zh) * | 2014-04-18 | 2017-02-22 | 麦斯韦尔技术股份有限公司 | 干式储能装置电极及其制造方法 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP22403499A patent/JP2001052968A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106463267A (zh) * | 2014-04-18 | 2017-02-22 | 麦斯韦尔技术股份有限公司 | 干式储能装置电极及其制造方法 |
| US10741843B2 (en) | 2014-04-18 | 2020-08-11 | Maxwell Technologies, Inc. | Dry energy storage device electrode and methods of making the same |
| CN113223860A (zh) * | 2014-04-18 | 2021-08-06 | 麦斯韦尔技术股份有限公司 | 干式储能装置电极及其制造方法 |
| CN113223860B (zh) * | 2014-04-18 | 2023-08-08 | 特斯拉公司 | 干式储能装置电极及其制造方法 |
| US11876230B2 (en) | 2014-04-18 | 2024-01-16 | Tesla, Inc. | Dry energy storage device electrode and methods of making the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shen et al. | A high-temperature flexible supercapacitor based on pseudocapacitive behavior of FeOOH in an ionic liquid electrolyte | |
| Hu et al. | Self-assembled Ti 3 C 2 T x MXene film with high gravimetric capacitance | |
| KR101046895B1 (ko) | 전극 제조 방법, 그 방법으로 제조한 전극 및 그 전극을포함하는 수퍼커패시터 | |
| JP5015146B2 (ja) | エネルギー貯蔵システム用の電極と、その製造方法と、この電極を含むエネルギー貯蔵システム | |
| US20110157771A1 (en) | Electrical Energy Storage Device Containing an Electroactive Separator | |
| Nath et al. | Nanosheets of nickel, cobalt and manganese triple hydroxides/oxyhydroxides as efficient electrode materials for asymmetrical supercapacitors | |
| Lee et al. | Electrochemical characterizations on MnO2 supercapacitors with potassium polyacrylate and potassium polyacrylate-co-polyacrylamide gel polymer electrolytes | |
| JP2016531068A (ja) | Ｃｏ２活性化ココナッツ炭を含有する高電圧ｅｄｌｃ電極 | |
| Hughes et al. | The properties of carbons derived through the electrolytic reduction of molten carbonates under varied conditions: Part I. A study based on step potential electrochemical spectroscopy | |
| Ma et al. | Electrochemical performance of the homologous molybdenum (vi) redox-active gel polymer electrolyte system | |
| WO2007037523A9 (ja) | 電気二重層キャパシタ用炭素材料および電気二重層キャパシタ | |
| JP2019186266A (ja) | 蓄電デバイス | |
| JP2005294332A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液及びこれを使用する電気二重層キャパシタ | |
| JP2001052968A (ja) | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 | |
| JP2005175513A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ | |
| JP2005129707A (ja) | 電気二重層キャパシタ、その電極用活性炭とその製造方法 | |
| JP5184013B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液 | |
| KR100342069B1 (ko) | 왕겨활성탄을 원료로한 분극성 전극의 제조방법 및 그분극성 전극을 적용한 전기이중층 캐패시터 | |
| Chen et al. | Pseudo-capacitive properties of LiCoO 2/AC electrochemical capacitor in various aqueous electrolytes | |
| JPH07307250A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JP2000299259A (ja) | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2013046053A (ja) | 電極活物質とその製造方法、及びこれを用いた電極を含む電気化学キャパシタ | |
| KR100305435B1 (ko) | 슈퍼캐패시터용 금속산화물 전극 및 그 제조방법 | |
| WO2018140367A1 (en) | Supercapacitors containing carbon black particles cleaned with an acid | |
| WO2023190499A1 (ja) | キャパシタおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051207 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080307 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080403 |