JP2002033246A - 電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタ - Google Patents
電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタInfo
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化側における耐電圧が大きく、且つ耐久性
に優れる電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた
電気化学キャパシタの提供。 【解決手段】 １．ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶
媒に溶解されてなることを特徴とする電気化学キャパシ
タ用電解液。 ２．１項に記載の電解液を用いたことを特徴とする電気
化学キャパシタ。
に優れる電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた
電気化学キャパシタの提供。 【解決手段】 １．ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶
媒に溶解されてなることを特徴とする電気化学キャパシ
タ用電解液。 ２．１項に記載の電解液を用いたことを特徴とする電気
化学キャパシタ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学キャパシ
タ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタに関す
る。詳しくは、ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶媒に
溶解されてなる電気化学キャパシタ用電解液及びそれを
用いた電気化学キャパシタに関する。本発明の電気化学
キャパシタは、各種電子機器のメモリーバックアップ用
や大電流を必要とする電気自動車のパワー用として有用
である。
タ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタに関す
る。詳しくは、ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶媒に
溶解されてなる電気化学キャパシタ用電解液及びそれを
用いた電気化学キャパシタに関する。本発明の電気化学
キャパシタは、各種電子機器のメモリーバックアップ用
や大電流を必要とする電気自動車のパワー用として有用
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、プロピレンカーボネート等の有機
溶媒に、四級アンモニウム塩や四級ホスホニウム塩等を
溶解してなる非水電解液を用いた、非水電解液電気化学
キャパシタの開発が進められている。電気化学キャパシ
タには分極性電極と電解質との界面に生成する電気二重
層に電気を蓄える電気二重層キャパシタの他に、電気二
重層容量と共に非分極性電極の酸化還元による疑似容量
を利用したシュードキャパシタ（レドックスキャパシ
タ）がある（Ｂ．Ｅ．Ｃｏｎｗａｙ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３８，１５３９（１９９
１））。
溶媒に、四級アンモニウム塩や四級ホスホニウム塩等を
溶解してなる非水電解液を用いた、非水電解液電気化学
キャパシタの開発が進められている。電気化学キャパシ
タには分極性電極と電解質との界面に生成する電気二重
層に電気を蓄える電気二重層キャパシタの他に、電気二
重層容量と共に非分極性電極の酸化還元による疑似容量
を利用したシュードキャパシタ（レドックスキャパシ
タ）がある（Ｂ．Ｅ．Ｃｏｎｗａｙ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３８，１５３９（１９９
１））。
【０００３】電気二重層キャパシタの分極性電極には、
一般的に活性炭素繊維や活性炭粒子の成型体や塗布膜が
使用される。一方、シュードキャパシタの非分極性電極
には、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化ニッケ
ル、酸化鉛等の金属酸化物、又はポリピロールゃポリチ
オフェン等の導電性高分子が使用される。電気化学キャ
パシタに使用される電解質には、硫酸水溶液や水酸化カ
リウム水溶液等の水系電解液、プロピレンカーボネート
等の有機溶媒に四級アンモニウム塩や四級ホスホニウム
塩等を溶解した非水系電解液、ポリエチレンオキシド−
アルカリ金属塩錯体やＲｂＡｇ4Ｉ5等の固体電解質があ
る（宇恵誠，電気化学，６６，９０４（１９９８））。
一般的に活性炭素繊維や活性炭粒子の成型体や塗布膜が
使用される。一方、シュードキャパシタの非分極性電極
には、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化ニッケ
ル、酸化鉛等の金属酸化物、又はポリピロールゃポリチ
オフェン等の導電性高分子が使用される。電気化学キャ
パシタに使用される電解質には、硫酸水溶液や水酸化カ
リウム水溶液等の水系電解液、プロピレンカーボネート
等の有機溶媒に四級アンモニウム塩や四級ホスホニウム
塩等を溶解した非水系電解液、ポリエチレンオキシド−
アルカリ金属塩錯体やＲｂＡｇ4Ｉ5等の固体電解質があ
る（宇恵誠，電気化学，６６，９０４（１９９８））。
【０００４】非水電解液を用いる電気化学キャパシタ
は、耐電圧を高くできるため、水系電解液を用いる電気
化学キャパシタよりエネルギー密度を高くできるという
利点があり、小型薄型化の要求される民生用電子機器の
バックアップ電源や携帯機器の駆動電源等に利用されて
いる。また、特に近年、注目を集めている電気自動車、
ハイブリッド車や電力貯蔵等のパワー用途には、非水系
電解液を使用したものが適している。
は、耐電圧を高くできるため、水系電解液を用いる電気
化学キャパシタよりエネルギー密度を高くできるという
利点があり、小型薄型化の要求される民生用電子機器の
バックアップ電源や携帯機器の駆動電源等に利用されて
いる。また、特に近年、注目を集めている電気自動車、
ハイブリッド車や電力貯蔵等のパワー用途には、非水系
電解液を使用したものが適している。
【０００５】電気化学キャパシタに蓄積されているエネ
ルギーＷは、一定電流Ｉで電圧ＶiからＶfまで放電させ
るとして、次式で表される。
ルギーＷは、一定電流Ｉで電圧ＶiからＶfまで放電させ
るとして、次式で表される。
【０００６】
【数１】Ｗ＝１／２・Ｃ・（Ｖi 2−Ｖf 2）＝１／２・Ｃ
・［（Ｖo−ＩＲ）2−Ｖf 2］
・［（Ｖo−ＩＲ）2−Ｖf 2］
【０００７】（式中、Ｃは静電容量（Ｆ）、Ｖo は開回
路電圧（Ｖ）、Ｒは内部抵抗（Ω）を表す） 従って、電気化学キャパシタのエネルギー密度を向上さ
せるには、静電容量（Ｃ）を大きくするか、開回路電圧
（Ｖo ）を大きくするか、又は内部抵抗（Ｒ）を小さく
する必要がある。静電容量は電気化学キャパシタの分極
性電極と電解液との有効接触面積に比例して増加し、開
回路電圧は電極と電解質との反応性によって定まる耐電
圧によって決定され、内部抵抗は電極と電解液の抵抗の
和である。
路電圧（Ｖ）、Ｒは内部抵抗（Ω）を表す） 従って、電気化学キャパシタのエネルギー密度を向上さ
せるには、静電容量（Ｃ）を大きくするか、開回路電圧
（Ｖo ）を大きくするか、又は内部抵抗（Ｒ）を小さく
する必要がある。静電容量は電気化学キャパシタの分極
性電極と電解液との有効接触面積に比例して増加し、開
回路電圧は電極と電解質との反応性によって定まる耐電
圧によって決定され、内部抵抗は電極と電解液の抵抗の
和である。
【０００８】従って、電気化学キャパシタのエネルギー
密度を向上させるには、電気化学的に安定な電解質を溶
解してなる電解液であって、且つ電気伝導度の高いもの
を用いることが必要である。従来から、このような要求
を満足させる電気化学キャパシタ用の非水電解液として
種々のものが提案されているが、その代表的なものは、
プロピレンカーボネート等の非水溶媒に、ホウフッ化四
級アンモニウム塩（棚橋ら，電気化学，５６巻，８９２
頁，１９８８年）、又はホウフッ化四級ホスホニウム塩
（平塚ら，電気化学，５９巻，２０９頁，１９９１年）
を溶解したものである。
密度を向上させるには、電気化学的に安定な電解質を溶
解してなる電解液であって、且つ電気伝導度の高いもの
を用いることが必要である。従来から、このような要求
を満足させる電気化学キャパシタ用の非水電解液として
種々のものが提案されているが、その代表的なものは、
プロピレンカーボネート等の非水溶媒に、ホウフッ化四
級アンモニウム塩（棚橋ら，電気化学，５６巻，８９２
頁，１９８８年）、又はホウフッ化四級ホスホニウム塩
（平塚ら，電気化学，５９巻，２０９頁，１９９１年）
を溶解したものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホウフ
ッ化物塩等を電解質とする従来の非水電解液の耐電圧、
特に酸化側の耐電圧は未だ満足すべきものではなく、耐
還元性能を維持しつつ更に高い耐酸化性を有する非水電
解液が望まれている。本発明は、このような要望に応え
る電気化学キャパシタ用非水電解液を提供しようとする
ものである。
ッ化物塩等を電解質とする従来の非水電解液の耐電圧、
特に酸化側の耐電圧は未だ満足すべきものではなく、耐
還元性能を維持しつつ更に高い耐酸化性を有する非水電
解液が望まれている。本発明は、このような要望に応え
る電気化学キャパシタ用非水電解液を提供しようとする
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情に鑑み鋭意検討した結果、電解質として、従来のホウ
フッ化物塩の代りにヘキサフルオロニオブ酸塩が溶解さ
れてなる電解液を用いることにより、酸化側の耐電圧が
大きく、且つ耐久性に優れる電気化学キャパシタが得ら
れることを見い出し、本発明を完成するに至った。
情に鑑み鋭意検討した結果、電解質として、従来のホウ
フッ化物塩の代りにヘキサフルオロニオブ酸塩が溶解さ
れてなる電解液を用いることにより、酸化側の耐電圧が
大きく、且つ耐久性に優れる電気化学キャパシタが得ら
れることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】即ち、本発明の要旨は、 １．ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶媒に溶解されて
なることを特徴とする電気化学キャパシタ用電解液 ２．１項に記載の電解液を用いたことを特徴とする電気
化学キャパシタ、にある。 なお、ヘキサフルオロニオブ酸塩としては、四級オニウ
ム塩又はアルカリ金属塩を用いるのが好ましく、四級オ
ニウム塩の中では全てのアルキル基が炭素数１〜３のア
ルキル基、特にメチル基又はエチル基であるテトラアル
キルアンモニウム塩であるものを用いるのが好ましい。
また、アルカリ金属塩としてはリチウム塩を用いるのが
好ましい。
なることを特徴とする電気化学キャパシタ用電解液 ２．１項に記載の電解液を用いたことを特徴とする電気
化学キャパシタ、にある。 なお、ヘキサフルオロニオブ酸塩としては、四級オニウ
ム塩又はアルカリ金属塩を用いるのが好ましく、四級オ
ニウム塩の中では全てのアルキル基が炭素数１〜３のア
ルキル基、特にメチル基又はエチル基であるテトラアル
キルアンモニウム塩であるものを用いるのが好ましい。
また、アルカリ金属塩としてはリチウム塩を用いるのが
好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 （電気化学キャパシタ用電解液）本発明に係る電気化学
キャパシタ用電解液は、電解質として、ヘキサフルオロ
ニオブ酸塩が非水溶媒に溶解されてなるものである。ヘ
キサフルオロニオブ酸塩については、特に限定はされな
いが、通常は四級オニウム塩又はアルカリ金属塩が用い
られる。
キャパシタ用電解液は、電解質として、ヘキサフルオロ
ニオブ酸塩が非水溶媒に溶解されてなるものである。ヘ
キサフルオロニオブ酸塩については、特に限定はされな
いが、通常は四級オニウム塩又はアルカリ金属塩が用い
られる。
【００１３】アルカリ金属塩としてはリチウム塩を用い
るのが好ましい。また、四級オニウム塩としては四級ア
ンモニウム塩を用いるのが好ましい。四級アンモニウム
基としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジウム、Ｎ，Ｎ−
ジエチルピロリジウム等のピロリジウム基；Ｎ，Ｎ−ジ
メチルイミダゾリニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルイミダゾリ
ニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルイミダゾリニウム、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−メチルイミダゾリニウム、Ｎ，Ｎ−
ジエチル−メチルイミダゾリニウム等のイミダゾリニウ
ム基；Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ−エ
チル−Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ−メ
チル−ジアザビシクロノネニウム、Ｎ−エチル−ジアザ
ビシクロノネニウム、Ｎ−メチル−ジアザビシクロウン
デセニウム、Ｎ−エチル−ジアザビシクロウンデセニウ
ム等のテトラヒドロピリミジニウム基；Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルモルホリニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルモルホリニ
ウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルモルホリニウム等のモルホリニ
ウム基；Ｎ，Ｎ−ジメチルピベラジニウム、Ｎ−エチル
−Ｎ−メチルピペラジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピペラ
ジニウム等のピペラジニウム基；Ｎ−メチルピリジニウ
ム、Ｎ−エチルピリジニウム等のピリジニウム基；Ｎ，
Ｎ−ジメチルイミダゾリウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル
イミダゾリウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルイミダゾリウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルイミダゾリウム等のイミダゾリ
ウム基等、含窒素脂環式又は芳香環式の各種の四級アン
モニウム基が挙げられる。好ましくは四級アンモニウム
基としてテトラアルキルアンモニウム基を用いる。テト
ラアルキルアンモニウム基の各アルキル基の炭素数は、
非水溶媒への溶解性及び生成する電解液の電気伝導性等
からして、１〜３であるのが好ましい。中でもテトラメ
チルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、メチル
トリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウ
ム、エチルトリメチルアンモニウム等、アルキル基が全
てメチル基又はエチル基であるテトラアルキルアンモニ
ウム基を用いるのが好ましい。
るのが好ましい。また、四級オニウム塩としては四級ア
ンモニウム塩を用いるのが好ましい。四級アンモニウム
基としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジウム、Ｎ，Ｎ−
ジエチルピロリジウム等のピロリジウム基；Ｎ，Ｎ−ジ
メチルイミダゾリニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルイミダゾリ
ニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルイミダゾリニウム、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−メチルイミダゾリニウム、Ｎ，Ｎ−
ジエチル−メチルイミダゾリニウム等のイミダゾリニウ
ム基；Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ−エ
チル−Ｎ−メチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ−メ
チル−ジアザビシクロノネニウム、Ｎ−エチル−ジアザ
ビシクロノネニウム、Ｎ−メチル−ジアザビシクロウン
デセニウム、Ｎ−エチル−ジアザビシクロウンデセニウ
ム等のテトラヒドロピリミジニウム基；Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルモルホリニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルモルホリニ
ウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルモルホリニウム等のモルホリニ
ウム基；Ｎ，Ｎ−ジメチルピベラジニウム、Ｎ−エチル
−Ｎ−メチルピペラジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピペラ
ジニウム等のピペラジニウム基；Ｎ−メチルピリジニウ
ム、Ｎ−エチルピリジニウム等のピリジニウム基；Ｎ，
Ｎ−ジメチルイミダゾリウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチル
イミダゾリウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルイミダゾリウム、
Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルイミダゾリウム等のイミダゾリ
ウム基等、含窒素脂環式又は芳香環式の各種の四級アン
モニウム基が挙げられる。好ましくは四級アンモニウム
基としてテトラアルキルアンモニウム基を用いる。テト
ラアルキルアンモニウム基の各アルキル基の炭素数は、
非水溶媒への溶解性及び生成する電解液の電気伝導性等
からして、１〜３であるのが好ましい。中でもテトラメ
チルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、メチル
トリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウ
ム、エチルトリメチルアンモニウム等、アルキル基が全
てメチル基又はエチル基であるテトラアルキルアンモニ
ウム基を用いるのが好ましい。
【００１４】また、非水溶媒についても特に限定される
ものではないが、従来から知られている電解液用非水溶
媒の中から、高誘電率であって、適当なものを適宜選択
して用いればよい。その具体例としては、例えばγ−ブ
チロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類、ス
ルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルス
ルホラン等のスルホラン類、アセトニトリル等が用いら
れる。好ましく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
ト類や、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等が
用いられる。中でも鎖状カーボネートと環状カーボネー
トとの混合物のように、鎖状カーボネートと他の有機溶
媒との混合物を用いるのが好ましい。この混合物中に占
める鎖状カーボネートの割合は、５〜９０重量％、特に
１０〜７０重量％であるのが好ましい。
ものではないが、従来から知られている電解液用非水溶
媒の中から、高誘電率であって、適当なものを適宜選択
して用いればよい。その具体例としては、例えばγ−ブ
チロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類、ス
ルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルス
ルホラン等のスルホラン類、アセトニトリル等が用いら
れる。好ましく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
ト類や、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等が
用いられる。中でも鎖状カーボネートと環状カーボネー
トとの混合物のように、鎖状カーボネートと他の有機溶
媒との混合物を用いるのが好ましい。この混合物中に占
める鎖状カーボネートの割合は、５〜９０重量％、特に
１０〜７０重量％であるのが好ましい。
【００１５】電解液中のヘキサフルオロニオブ酸塩の濃
度は通常０．３〜３．０モル／リットルである。濃度が
低すぎると内部抵抗の一つである電解液抵抗が増大し、
逆に濃度が高すぎると低温で電解質が析出する危険があ
る。電解液中のヘキサフルオロニオブ酸塩の好ましい濃
度は０．５〜２．０モル／リットルである。なお、電解
液中に水分が存在すると電解液の安定性を低下させるの
で、電解液の含水率は１００ｐｐｍ以下とするのが好ま
しく、多くても３００ｐｐｍを越えないようにすべきで
ある。
度は通常０．３〜３．０モル／リットルである。濃度が
低すぎると内部抵抗の一つである電解液抵抗が増大し、
逆に濃度が高すぎると低温で電解質が析出する危険があ
る。電解液中のヘキサフルオロニオブ酸塩の好ましい濃
度は０．５〜２．０モル／リットルである。なお、電解
液中に水分が存在すると電解液の安定性を低下させるの
で、電解液の含水率は１００ｐｐｍ以下とするのが好ま
しく、多くても３００ｐｐｍを越えないようにすべきで
ある。
【００１６】（電気化学キャパシタ）本発明に係る非水
電解液電気化学キャパシタは、上述のヘキサフルオロニ
オブ酸塩を電解質とする非水電解液を用いる以外は、常
法に従って制作することができる。正極・負極として用
いる分極性電極としては、電解液に対して不活性で、且
つ適度な電気伝導性を有する点で炭素を用いるのが好ま
しく、中でも電荷が蓄積する電極界面が大きい活性炭を
用いるのが好ましい。活性炭としては通常はＢＥＴ法に
よる比表面積が５００〜２５００ｍ2／ｇのものを用い
るが、中でも体積当りの静電容量が大きい点からしてＢ
ＥＴ法による比表面積が１０００〜２０００ｍ2／ｇの
ものを用いるのが好ましい。
電解液電気化学キャパシタは、上述のヘキサフルオロニ
オブ酸塩を電解質とする非水電解液を用いる以外は、常
法に従って制作することができる。正極・負極として用
いる分極性電極としては、電解液に対して不活性で、且
つ適度な電気伝導性を有する点で炭素を用いるのが好ま
しく、中でも電荷が蓄積する電極界面が大きい活性炭を
用いるのが好ましい。活性炭としては通常はＢＥＴ法に
よる比表面積が５００〜２５００ｍ2／ｇのものを用い
るが、中でも体積当りの静電容量が大きい点からしてＢ
ＥＴ法による比表面積が１０００〜２０００ｍ2／ｇの
ものを用いるのが好ましい。
【００１７】活性炭は植物系の木材、のこくず、ヤシ
殻、パルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、或い
はそれらを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、石油コー
クス、カーボンアエロゲル、タールピッチを紡糸した繊
維、合成高分子、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩
化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、液晶高分子、プラスチック廃棄
物、廃タイヤ等多種多様の原料を炭化した後、賦活して
製造される。なお、活性炭の賦活法としては、炭化され
た原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素、その他の酸化
ガス等と接触反応させるガス賦活法と、炭化された原料
に塩化亜鉛、リン酸、リン酸ナトリウム、塩化カルシウ
ム、硫化カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、
硫酸カリウム、炭酸カルシウム等を均等に含浸させて、
不活性ガス雰囲気中で加熱し、薬品の脱水及び酸化反応
により活性炭を得る薬品賦活法があり、いずれも用いる
ことができる。
殻、パルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、或い
はそれらを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、石油コー
クス、カーボンアエロゲル、タールピッチを紡糸した繊
維、合成高分子、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩
化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、液晶高分子、プラスチック廃棄
物、廃タイヤ等多種多様の原料を炭化した後、賦活して
製造される。なお、活性炭の賦活法としては、炭化され
た原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素、その他の酸化
ガス等と接触反応させるガス賦活法と、炭化された原料
に塩化亜鉛、リン酸、リン酸ナトリウム、塩化カルシウ
ム、硫化カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、
硫酸カリウム、炭酸カルシウム等を均等に含浸させて、
不活性ガス雰囲気中で加熱し、薬品の脱水及び酸化反応
により活性炭を得る薬品賦活法があり、いずれも用いる
ことができる。
【００１８】また、活性炭は、使用に先立ち、窒素、ア
ルゴン等の不活性雰囲気中で５００〜２５００℃、好ま
しくは７００〜１５００℃で熱処理して、不要な表面官
能基除去したり、結晶構造を発達させて導電性を向上さ
せてもよい。活性炭の形状は、破砕、顆粒、席粒、繊
維、フェルト、繊物、シート状等各種の形状が利用でき
るが、粒状の場合、電極の嵩密度を向上でき、また内部
抵抗が低減できることから、平均粒子径は３０μｍ以下
が好ましい。このような活性炭に、導電剤と結合剤とを
混合してシート状に成形することにより、電極を作成す
る。導電剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブ
ラック等の導電性カーボンブラック、黒鉛、導電性の炭
素繊維等が用いられる。また、アルミニウムやニッケル
等の金属繊維や導電性の酸化チタン等を用いることもで
きる。好ましくはアセチレンブラック又はケッチェンブ
ラックを用いる。これらのカーボンブラックは活性炭に
対して５〜５０重量％、特に１０〜３０重量％配合する
のが好ましい。結合剤としてはポリテトラフルオロエチ
レン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリイミド、フェノール樹脂、ピッチ等が用いら
れる。結合剤には、活性炭に対して０．５〜３０重量
％、特に２〜３０重量％となるように配合するのが好ま
しい。なお、導電剤を用いる代わりに、活性炭に結合剤
を配合したものをシート状に成形し、これを不活性雰囲
気中で熱処理して焼結させることにより電極を作成する
こともできる。
ルゴン等の不活性雰囲気中で５００〜２５００℃、好ま
しくは７００〜１５００℃で熱処理して、不要な表面官
能基除去したり、結晶構造を発達させて導電性を向上さ
せてもよい。活性炭の形状は、破砕、顆粒、席粒、繊
維、フェルト、繊物、シート状等各種の形状が利用でき
るが、粒状の場合、電極の嵩密度を向上でき、また内部
抵抗が低減できることから、平均粒子径は３０μｍ以下
が好ましい。このような活性炭に、導電剤と結合剤とを
混合してシート状に成形することにより、電極を作成す
る。導電剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブ
ラック等の導電性カーボンブラック、黒鉛、導電性の炭
素繊維等が用いられる。また、アルミニウムやニッケル
等の金属繊維や導電性の酸化チタン等を用いることもで
きる。好ましくはアセチレンブラック又はケッチェンブ
ラックを用いる。これらのカーボンブラックは活性炭に
対して５〜５０重量％、特に１０〜３０重量％配合する
のが好ましい。結合剤としてはポリテトラフルオロエチ
レン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロ
ース、ポリイミド、フェノール樹脂、ピッチ等が用いら
れる。結合剤には、活性炭に対して０．５〜３０重量
％、特に２〜３０重量％となるように配合するのが好ま
しい。なお、導電剤を用いる代わりに、活性炭に結合剤
を配合したものをシート状に成形し、これを不活性雰囲
気中で熱処理して焼結させることにより電極を作成する
こともできる。
【００１９】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
りこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１〜３及び比較例１ プロピレンカーボネートに、実施例１〜３においては、
ヘキサフルオロニオブ酸塩として、それぞれ、トリエチ
ルメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム
塩、テトラメチルアンモニウム塩を、また、比較例１に
おいては、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム塩を、
それぞれ１．０モル／リットルとなるように加え、溶解
して非水電解液を調製した。
に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
りこれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１〜３及び比較例１ プロピレンカーボネートに、実施例１〜３においては、
ヘキサフルオロニオブ酸塩として、それぞれ、トリエチ
ルメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム
塩、テトラメチルアンモニウム塩を、また、比較例１に
おいては、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム塩を、
それぞれ１．０モル／リットルとなるように加え、溶解
して非水電解液を調製した。
【００２０】この非水電解液を用いて、作用極をグラッ
シーカーボンとし、２５℃、掃引速度５ｍＶ／秒とした
ときの分極測定において、１ｍＡ／ｃｍ2の分解電流が
流れるときの電位（分解電位）を、Ａｇ／Ａｇ+基準で
測定した。結果を表１に示す。また、この非水電解液を
用いて下記のコイン型電気化学キャパシタ（電気二重層
キャパシタ）を作成し、これに２５℃で３．０Ｖの電圧
を印加した後、１．１６ｍＡの定電流で放電して初期静
電容量を測定した。次いで、これを７０℃で１０００時
間保持したのち同様にして静電容量を測定し、初期容量
に対する１０００時間後の保持率を算出した。結果を表
１に示す。
シーカーボンとし、２５℃、掃引速度５ｍＶ／秒とした
ときの分極測定において、１ｍＡ／ｃｍ2の分解電流が
流れるときの電位（分解電位）を、Ａｇ／Ａｇ+基準で
測定した。結果を表１に示す。また、この非水電解液を
用いて下記のコイン型電気化学キャパシタ（電気二重層
キャパシタ）を作成し、これに２５℃で３．０Ｖの電圧
を印加した後、１．１６ｍＡの定電流で放電して初期静
電容量を測定した。次いで、これを７０℃で１０００時
間保持したのち同様にして静電容量を測定し、初期容量
に対する１０００時間後の保持率を算出した。結果を表
１に示す。
【００２１】電気二重層キャパシタの作成；ヤシガラ系
の粉末活性炭（比表面積１７００ｍ2／ｇ、平均粒径１
０μｍ、水蒸気賦活品）８０重量部、アセチレンブラッ
ク１０重量部、及びポリテトラフルオロエチレン１０重
量部の混合物を水で混練した後、５０ｋｇｆ／ｃｍ2の
圧力で加圧成型して、厚さ０．５ｍｍの板状体とし、こ
れから直径１０ｍｍの円盤を打抜いた。この円盤を０．
１Ｔｏｒｒ以下の真空中、３００℃で３時間保持したの
ち窒素雰囲気下で放冷した。
の粉末活性炭（比表面積１７００ｍ2／ｇ、平均粒径１
０μｍ、水蒸気賦活品）８０重量部、アセチレンブラッ
ク１０重量部、及びポリテトラフルオロエチレン１０重
量部の混合物を水で混練した後、５０ｋｇｆ／ｃｍ2の
圧力で加圧成型して、厚さ０．５ｍｍの板状体とし、こ
れから直径１０ｍｍの円盤を打抜いた。この円盤を０．
１Ｔｏｒｒ以下の真空中、３００℃で３時間保持したの
ち窒素雰囲気下で放冷した。
【００２２】電気二重層キャパシタの組立；上記で作成
した二枚の分極性電極に非水電解液を含浸した。この二
枚の電極を、間にポリエチレン製のセパレーターを挟ん
で、ステンレススチール製のケースに収容し、ケースを
ポリプロピレン製のガスケットを介してかしめて、コイ
ン型電気二重層キャパシタを作成した。
した二枚の分極性電極に非水電解液を含浸した。この二
枚の電極を、間にポリエチレン製のセパレーターを挟ん
で、ステンレススチール製のケースに収容し、ケースを
ポリプロピレン製のガスケットを介してかしめて、コイ
ン型電気二重層キャパシタを作成した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【実施例】本発明によれば、従来のホウフッ化物塩を用
いた電気化学キャパシタに比較して、酸化側における耐
電圧が大きく、且つ耐久性に優れる電気化学キャパシタ
が得られる。
いた電気化学キャパシタに比較して、酸化側における耐
電圧が大きく、且つ耐久性に優れる電気化学キャパシタ
が得られる。
Claims (6)
- 【請求項１】 ヘキサフルオロニオブ酸塩が非水溶媒に
溶解されてなることを特徴とする電気化学キャパシタ用
電解液。 - 【請求項２】 ヘキサフルオロニオブ酸塩がヘキサフル
オロニオブ酸の四級オニウム塩及び／又はアルカリ金属
塩である請求項１に記載の電気化学キャパシタ用電解
液。 - 【請求項３】 ヘキサフルオロニオブ酸の四級オニウム
塩がヘキサフルオロニオブ酸のテトラアルキルアンモニ
ウム塩であって、各アルキル基の炭素数が１〜３である
請求項２に記載の電気化学キャパシタ用電解液。 - 【請求項４】 ヘキサフルオロニオブ酸のテトラアルキ
ルアンモニウム塩の各アルキル基がそれぞれ独立してメ
チル基又はエチル基である請求項３に記載の電気化学キ
ャパシタ用電解液。 - 【請求項５】 ヘキサフルオロニオブ酸塩がヘキサフル
オロニオブ酸のリチウム塩である請求項１又は２に記載
の電気化学キャパシタ用電解液。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の電
解液を用いたことを特徴とする電気化学キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000218195A JP2002033246A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000218195A JP2002033246A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033246A true JP2002033246A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18713176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000218195A Pending JP2002033246A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 電気化学キャパシタ用電解液及びそれを用いた電気化学キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002033246A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003001623A3 (en) * | 2001-06-22 | 2003-04-10 | Merck Patent Gmbh | Conducting salts comprising niobium or tantalum |
-
2000
- 2000-07-19 JP JP2000218195A patent/JP2002033246A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003001623A3 (en) * | 2001-06-22 | 2003-04-10 | Merck Patent Gmbh | Conducting salts comprising niobium or tantalum |
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