JP2001210564A - 電気二重層コンデンサの電極用活性炭の製造方法 - Google Patents

電気二重層コンデンサの電極用活性炭の製造方法

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JP2001210564A
JP2001210564A JP2000024815A JP2000024815A JP2001210564A JP 2001210564 A JP2001210564 A JP 2001210564A JP 2000024815 A JP2000024815 A JP 2000024815A JP 2000024815 A JP2000024815 A JP 2000024815A JP 2001210564 A JP2001210564 A JP 2001210564A
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layer capacitor
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Shigeki Koyama
茂樹 小山
Naohiko Oki
尚彦 沖
Kenji Sato
健児 佐藤
Minoru Noguchi
実 野口
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 電解液,イオンの拡散が生じ易いような細孔
径を持ち,且つ従前通りの静電容量密度を有する活性炭
を得る。 【解決手段】 電気二重層コンデンサの電極用活性炭を
製造するに当り,金属化合物を配合させた活性炭用原料
に炭化処理およびそれに次ぐ賦活処理を施す。前記金属
化合物は、塩化物、酸化物および有機金属化合物から選
択される少なくとも一種とし、またその金属はAl,N
i,FeおよびCoから選択される少なくとも一種とす
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コンデン
サの電極用活性炭の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来,この種の活性炭を製造する場合,
炭化処理およびそれに次ぐ賦活処理といった手段が採用
されている。この賦活処理としてはアルカリ賦活処理が
広く用いられており,この処理によれば比較的均一な細
孔を形成して,高い静電容量密度を有する電極用活性炭
を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,静電容
量密度を重視したアルカリ賦活による細孔形成を行った
電極用活性炭においては,電解液,イオンの拡散に対し
て十分な細孔径を確保することが難しく,それに起因し
て電気二重層コンデンサの内部抵抗が高くなる,という
問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は電解液,イオン
の拡散が生じ易いような細孔径を持ち,且つ従前通りの
静電容量密度を有する電極用活性炭を得ることが可能な
前記製造方法を提供することを目的とする。
【0005】前記目的を達成するため本発明によれば,
金属化合物を配合させた活性炭用原料に炭化処理および
それに次ぐ賦活処理を施す,電気二重層コンデンサの電
極用活性炭の製造方法が提供される。
【0006】前記のような手段を採用すると,炭化処理
中において,金属化合物が分解してガス化し,このガス
によって微細孔が形成される。そして賦活処理において
は,前記微細孔が源となると共に前記金属が助剤または
触媒として細孔形成を促進するので,電極用活性炭の細
孔径の拡大が行われる。また金属の混入により電極用活
性炭自体の導電率が高められる。これにより電気二重層
コンデンサの内部抵抗を低減することが可能である。一
方,この程度の細孔径の拡大によっては電極用活性炭の
静電容量密度は変わらないので,その活性炭は従前通り
の静電容量密度を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】図1において,ボタン型電気二重
層コンデンサ1は,ケース2と,そのケース2内に収容
された一対の分極性電極3,4およびそれらの間に挟ま
れたスペーサ5と,ケース2内に充填された電解液とを
有する。ケース2は開口部6を有するAl製器体7およ
びその開口部6を閉鎖するAl製蓋板8よりなり,その
蓋板8の外周部および器体7の内周部間はシール材9に
よりシールされている。各分極性電極3,4は活性炭,
導電フィラおよび結着剤の混合物よりなる。
【0008】電極用活性炭は,金属化合物を配合させた
活性炭用原料に炭化処理およびそれに次ぐ賦活処理を施
して製造される。活性炭用原料としては,各種合成樹
脂,石油ピッチ,石炭ピッチ,コールタール等が用いら
れる。金属化合物としては塩化物,酸化物および有機金
属化合物から選択される少なくとも一種が用いられ,ま
たその金属にはAl,Ni,FeおよびCoから選択さ
れる少なくとも一種が該当する。具体的には,塩化物と
してAlCl3 ,NiCl2 ,FeCl3 ,CoCl2
等が,また酸化物としてAlO3 ,NiO2 ,Fe2
3 ,CoO2 等が,さらに有機金属化合物としては,ア
ルミニウム等のアセチルアセトン塩,アルコキシド等が
それぞれ用いられる。
【0009】金属化合物の配合量は,活性炭用原料の配
合量をAとし,金属の配合量をBとし,またその金属の
配合率をCとしたとき,{B/(A+B)}×100=
C(wt%)において0.1wt%≦C≦10wt%が
成立するように設定される。
【0010】炭化処理は,不活性雰囲気中,500〜1
000℃,0.5〜10時間の条件で行われる。また賦
活処理としてはアルカリ賦活処理が適用され,その処理
は,不活性雰囲気中,KOHの存在下で,500〜10
00℃,0.5〜10時間時間の条件で行われる。さら
に必要に応じて,炭化処理に先立って不融化処理が行わ
れ,その処理は,大気気流中,250〜500℃,30
〜120分間の条件で行われる。
【0011】前記のような手段を採用すると,炭化処理
中において,金属化合物が分解してガス化し,このガス
によって微細孔が形成される。そして賦活処理において
は,前記微細孔が源となると共に前記金属が助剤または
触媒として細孔形成を促進するので電極用活性炭の細孔
径の拡大が行われる。また金属の混入により電極用活性
炭自体の導電率が高められる。これにより電気二重層コ
ンデンサの内部抵抗を低減することが可能である。一
方,この程度の細孔径の拡大によっては電極用活性炭の
静電容量密度は変わらないので,その活性炭は従前通り
の静電容量密度を有する。
【0012】ただし,金属の配合率CがC<0.1wt
%では金属の配合効果が得られず,一方,C>10wt
%では細孔形成が過度に進行するため電極密度の低下を
招き,また静電容量密度も僅かながら低くなる。金属の
配合率Cは,好ましくは,0.5wt%≦C≦5.0w
t%である。
【0013】金属化合物を活性炭用原料に配合する場
合,それらの融点が近い場合には,それらを粉末状態で
混合し,共に融解させても,金属化合物について高い分
散性が得られる。一方,それらの融点の差が大きい場合
には,金属化合物の分散性向上の観点からそれらをキノ
リン等の有機溶媒に溶解して混合するのがよい。
【0014】以下,具体例について説明する。
【0015】〔実施例1〕 (a) アルミニウムアセチルアセトナート3.65g
を石油系メソフェーズピッチ30gに配合し,それらを
乳鉢を用いて十分に粉砕混合した。この場合,アルミニ
ウムの配合率CはC=3wt%である。(b)混合物に
大気気流中,480℃,90分間の不融化処理を施し
た。混合物は融解し,冷却により塊状を呈したので,そ
の塊状物を粉砕して粉末を得た。(c)粉末に窒素気流
中,700℃,1時間の炭化処理を施して炭化物を得
た。(d)炭化粉に,その重量の2倍量のKOHを混合
し,その混合物に窒素気流中,800℃,5時間のアル
カリ賦活処理(カリウム賦活処理)を施して活性炭を得
た。次いで活性炭に酸洗,水洗,ろ過および乾燥を順次
施した。この電極用活性炭をAl配合活性炭とする。
【0016】〔実施例2〕アルミニウムアセチルアセト
ナートを鉄アセチルアセトナートに代えた,ということ
以外は実施例1と同様の方法で活性炭を得た。この場合
の鉄の配合率Cは,前記同様に,C=3wt%である。
この電極用活性炭をFe配合活性炭とする。
【0017】〔実施例3〕アルミニウムアセチルアセト
ナートをニッケルアセチルアセトナートに代えた,とい
うこと以外は実施例1と同様の方法で活性炭を得た。こ
の場合のニッケルの配合率Cは,前記同様に,C=3w
t%である。この電極用活性炭をNi配合活性炭とす
る。
【0018】〔実施例4〕アルミニウムアセチルアセト
ナートをコバルトアセチルアセトナートに代えた,とい
うこと以外は実施例1と同様の方法で活性炭を得た。こ
の場合のコバルトの配合率Cは,前記同様に,C=3w
t%である。この電極用活性炭をCo配合活性炭とす
る。
【0019】〔比較例〕前記のような有機金属化合物を
配合されていない,実施例1と同様のメソフェーズピッ
チ前駆体を用い,実施例1の(b)〜(d)を行って活
性炭を得た。この電極用活性炭を無配合活性炭とする。
【0020】実施例1〜4および比較例で得られたAl
配合活性炭,Fe配合活性炭,Ni配合活性炭,Co配
合活性炭および無配合活性炭についてTEM撮影を行
い,画像解析により細孔径分布とフラクタル次元を求め
た。撮影条件は,Philips CM120使用,加速電圧
120kV,撮影倍率 20万倍に設定された。また
細孔径分布の解析条件は,TEMネガ像を解像度600
dpiで512×512画素256階調にてデジタル化
し,2次元FFTを行った後,周回積分を行い1次元パ
ワースペクトルを得る,というように設定された。
【0021】図2〜6はAl配合活性炭等の1次元パワ
ースペクトルを示す。これらの1次元パワースペクトル
から得られるAl配合活性炭等の細孔径最頻値は表1の
通りである。
【0022】
【表1】
【0023】表1から,Al配合活性炭等の細孔径は無
配合活性炭に比べて拡大していることが判る。
【0024】次に,実施例1のAl配合活性炭,黒鉛粉
末(導電フィラ)およびPTFE(結着剤)を,重量比
にて,90:5:5の割合に配合した配合物を十分に混
練し,その混練物を用いて圧延を行うことにより直径2
0mm,厚さ185μmの2枚の分極性電極3,4を製造
した。それら分極性電極3,4と,厚さ75μmのPT
FE製スペーサ5と,電解液として1.4mol /L T
EMA・BF4 [(C 2 5 3 CH3 N・BF4 (ホ
ウフッ化トリエチルメチルアンモニウム)]のPC(プ
ロピレンカーボネート)溶液を用いて,図1に示したボ
タン型電気二重層コンデンサ1を組立てた。実施例2〜
4のFe配合活性炭,Ni配合活性炭,Co配合活性炭
および比較例の無配合活性炭を用いて,前記と同様の方
法でボタン型電気二重層コンデンサ1を組立てた。
【0025】これらコンデンサ1について,充電電圧
2.5V,充電電流5mAの条件で抵抗率を測定し,ま
た活性炭の単位重量当りの静電容量密度,単位体積当り
の静電容量密度を算出したところ表2の結果を得た。表
2には電極密度も掲載した。
【0026】
【表2】
【0027】表2から明らかなように,Al配合活性炭
等よりなる分極性電極3,4を用いた電気二重層コンデ
ンサ1の抵抗率は,無配合活性炭よりなる分極性電極を
用いた電気二重層コンデンサの抵抗率に比べて低いこと
が判る。一方,活性炭の静電容量密度は,金属の配合,
無配合に関係なく同等であることが判る。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば前記のような手段を採用
することによって,電解液,イオンの拡散が生じ易いよ
うな細孔径を持つと共に比較的高い導電率を有し,且つ
従前通りの静電容量密度を有する電極用活性炭を得るこ
とが可能な製造方法を提供することができる。この方法
により得られた電極用活性炭は電気二重層コンデンサの
内部抵抗を低減する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボタン型電気二重層コンデンサの要部破断正面
図である。
【図2】Al配合活性炭の1次元パワースペクトルを示
す。
【図3】Fe配合活性炭の1次元パワースペクトルを示
す。
【図4】Ni配合活性炭の1次元パワースペクトルを示
す。
【図5】Co配合活性炭の1次元パワースペクトルを示
す。
【図6】無配合活性炭の1次元パワースペクトルを示
す。
【符号の説明】
1…………電気二重層コンデンサ 2…………ケース 3,4……分極性電極 5…………スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健児 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 野口 実 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 4G046 HA03 HA05 HA07 HC01 HC03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属化合物を配合させた活性炭用原料に
    炭化処理およびそれに次ぐ賦活処理を施すことを特徴と
    する電気二重層コンデンサの電極用活性炭の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属化合物は塩化物,酸化物および
    有機金属化合物から選択される少なくとも一種であり,
    またその金属はAl,Ni,FeおよびCoから選択さ
    れる少なくとも一種である,請求項1記載の電気二重層
    コンデンサの電極用活性炭の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記活性炭用原料の配合量をAとし,金
    属の配合量をBとし,またその金属の配合率をCとした
    とき,{B/(A+B)}×100=C(wt%)にお
    いて0.1wt%≦C≦10wt%が成立するように,
    前記金属化合物の配合量を設定する,請求項1または2
    記載の電気二重層コンデンサの電極用活性炭の製造方
    法。
JP2000024815A 1999-08-10 2000-01-28 電気二重層コンデンサの電極用活性炭の製造方法 Pending JP2001210564A (ja)

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PCT/JP2000/005340 WO2001013390A1 (fr) 1999-08-10 2000-08-09 Procede de production de carbone active pour electrode de condensateur electrique double couche
DE10084910T DE10084910B4 (de) 1999-08-10 2000-08-09 Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle für eine Elektrode eines elektrischen Doppelschichtkondensators
US10/048,470 US7214646B1 (en) 1999-08-10 2000-08-09 Method for producing activated carbon for electrode of electric double-layer capacitor
US11/727,974 US20070183958A1 (en) 1999-08-10 2007-03-29 Process for producing activated carbon for electrode of electric double-layer capacitor

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001287906A (ja) * 2000-01-31 2001-10-16 Kawasaki Steel Corp 多孔質炭素材料の製造方法、多孔質炭素材料およびこれを用いた電気二重層キャパシタ
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