JP2002064038A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】分極性電極自体および分極性電極と集電体との
間に起因する内部抵抗を低減でき、短時間充電において
静電容量の高い電気二重層コンデンサを提供する。 【解決手段】炭素含有量が８５重量％以上の一対の分極
性電極２、２間にセパレータ３を配し、かつ一対の分極
性電極２、２の他の表面それぞれに集電体４、４を積層
してなり、分極性電極２の集電体４積層面が表面粗さ
（Ｒａ）０．５０μｍ以上の凹凸面からなり、少なくと
も該凹部内に金属を充填した金属層６を形成する。
間に起因する内部抵抗を低減でき、短時間充電において
静電容量の高い電気二重層コンデンサを提供する。 【解決手段】炭素含有量が８５重量％以上の一対の分極
性電極２、２間にセパレータ３を配し、かつ一対の分極
性電極２、２の他の表面それぞれに集電体４、４を積層
してなり、分極性電極２の集電体４積層面が表面粗さ
（Ｒａ）０．５０μｍ以上の凹凸面からなり、少なくと
も該凹部内に金属を充填した金属層６を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充放電可能な電源
用として有用な電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
用として有用な電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術】電気二重層コンデンサは、電極と電解液と
の界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を
利用したコンデンサで、コンデンサと電池の両方の機能
を兼ね備えたものであり、従来のコンデンサと比較して
大きな静電容量を発現できるとともに、急速充放電が可
能であることから、小型のメモリーバックアップ電源や
自動車の駆動源等、大容量モータなどの補助電源として
注目されている。
の界面においてイオンの分極によりできる電気二重層を
利用したコンデンサで、コンデンサと電池の両方の機能
を兼ね備えたものであり、従来のコンデンサと比較して
大きな静電容量を発現できるとともに、急速充放電が可
能であることから、小型のメモリーバックアップ電源や
自動車の駆動源等、大容量モータなどの補助電源として
注目されている。
【０００３】従来の電気二重層コンデンサの一例として
は、一対の板状の分極性電極間に板状のセパレータを介
在させるとともに、前記分極性電極の前記セパレータ積
層面と反対の表面それぞれに板状の集電体を積層し、か
つ該積層体を封止材にて封止した構成からなる積層型電
気二重層コンデンサが知られている。
は、一対の板状の分極性電極間に板状のセパレータを介
在させるとともに、前記分極性電極の前記セパレータ積
層面と反対の表面それぞれに板状の集電体を積層し、か
つ該積層体を封止材にて封止した構成からなる積層型電
気二重層コンデンサが知られている。
【０００４】かかる電気二重層コンデンサにおいて、例
えば、特開昭６２−１０５４１３号公報では、分極性電
極を構成するための炭素質成形体と集電体とを導電性接
着剤により接着することにより、分極性電極を薄層化に
より発生する割れ等を抑制できることが記載されてい
る。
えば、特開昭６２−１０５４１３号公報では、分極性電
極を構成するための炭素質成形体と集電体とを導電性接
着剤により接着することにより、分極性電極を薄層化に
より発生する割れ等を抑制できることが記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６２−１０５４１３号公報の電気二重層コンデンサ
では、分極性電極として炭素質成形体を用いるために分
極性電極自体の内部抵抗が高いという問題があった。そ
こで、分極性電極として炭素質成形体を炭化した炭素質
焼結体を用いることが考えられるが、炭素質焼結体は炭
素質成形体に比べて表面粗さが粗く、同号公報第６図に
記載されるように分極性電極と導電性接着剤（集電体）
との間に前記分極性電極表面の凹凸に伴う空隙部が存在
することから、分極性電極として炭素質焼結体を用いる
場合には分極性電極と導電性接着剤（集電体）との接触
面積が著しく低下し、両者間の接触抵抗が増大して電気
二重層コンデンサの内部抵抗が大きくなるという問題が
あった。
開昭６２−１０５４１３号公報の電気二重層コンデンサ
では、分極性電極として炭素質成形体を用いるために分
極性電極自体の内部抵抗が高いという問題があった。そ
こで、分極性電極として炭素質成形体を炭化した炭素質
焼結体を用いることが考えられるが、炭素質焼結体は炭
素質成形体に比べて表面粗さが粗く、同号公報第６図に
記載されるように分極性電極と導電性接着剤（集電体）
との間に前記分極性電極表面の凹凸に伴う空隙部が存在
することから、分極性電極として炭素質焼結体を用いる
場合には分極性電極と導電性接着剤（集電体）との接触
面積が著しく低下し、両者間の接触抵抗が増大して電気
二重層コンデンサの内部抵抗が大きくなるという問題が
あった。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、電気二重層コンデンサの内部
抵抗を低減でき、静電容量を向上できる電気二重層コン
デンサを提供することにある。
れたもので、その目的は、電気二重層コンデンサの内部
抵抗を低減でき、静電容量を向上できる電気二重層コン
デンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、分極性電
極と集電体との積層構造について検討した結果、前記分
極性電極を活性炭質成形体を炭化した炭素含有量の多い
活性炭質焼結体を用いるとともに、該活性炭質焼結体表
面に存在する凹部内に金属を充填してなる金属層を被着
形成して集電体と積層することにより、分極性電極自体
および分極性電極と集電体との間に起因する内部抵抗を
低減でき、短時間充電における電気二重層コンデンサの
静電容量を高めることができることを知見した。
極と集電体との積層構造について検討した結果、前記分
極性電極を活性炭質成形体を炭化した炭素含有量の多い
活性炭質焼結体を用いるとともに、該活性炭質焼結体表
面に存在する凹部内に金属を充填してなる金属層を被着
形成して集電体と積層することにより、分極性電極自体
および分極性電極と集電体との間に起因する内部抵抗を
低減でき、短時間充電における電気二重層コンデンサの
静電容量を高めることができることを知見した。
【０００８】すなわち、本発明の電気二重層コンデンサ
は、炭素含有量が８５重量％以上の一対の分極性電極間
にセパレータを配し、かつ前記一対の分極性電極の他の
表面それぞれに集電体を積層してなるものであって、前
記分極性電極の前記集電体積層面の表面粗さ（Ｒａ）が
０．５０μｍ以上の凹凸面からなり、少なくとも該凹部
内に金属を充填して金属層を形成してなるものである。
は、炭素含有量が８５重量％以上の一対の分極性電極間
にセパレータを配し、かつ前記一対の分極性電極の他の
表面それぞれに集電体を積層してなるものであって、前
記分極性電極の前記集電体積層面の表面粗さ（Ｒａ）が
０．５０μｍ以上の凹凸面からなり、少なくとも該凹部
内に金属を充填して金属層を形成してなるものである。
【０００９】ここで、特に厚みが０．０５〜２０μｍの
前記金属層が溶融金属からなること、前記金属層と前記
集電体とを樹脂を含有する導電性接着剤にて接着するこ
と、前記金属層を前記分極性電極と熱処理によって一体
的に形成することが望ましい。
前記金属層が溶融金属からなること、前記金属層と前記
集電体とを樹脂を含有する導電性接着剤にて接着するこ
と、前記金属層を前記分極性電極と熱処理によって一体
的に形成することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の電気二重層コンデンサに
ついて、その概略断面図である図１を基に説明する。図
１によれば、電気二重層コンデンサ１は、一対の２枚の
分極性電極２、２間にセパレータ３を介装配置し、かつ
分極性電極２、２のセパレータ３積層面と反対の表面そ
れぞれに集電体４、４が積層されている。
ついて、その概略断面図である図１を基に説明する。図
１によれば、電気二重層コンデンサ１は、一対の２枚の
分極性電極２、２間にセパレータ３を介装配置し、かつ
分極性電極２、２のセパレータ３積層面と反対の表面そ
れぞれに集電体４、４が積層されている。
【００１１】分極性電極２は活性炭質構造体と電解液と
からなるが、該活性炭質構造体は、例えば、活性炭と有
機バインダとを含有する活性炭質成形体を炭化熱処理す
ることによって、炭素含有量が８５重量％、特に９０重
量％以上、さらに９５重量％以上と炭素成分の比率が高
く、かつ少なくとも集電体４を積層する面の表面粗さ
（Ｒａ）が０．５μｍ以上、特に３μｍ以上、さらに５
μｍ以上の凹凸面をなしている。なお、本発明における
表面粗さ（Ｒａ）とは、分極性電極の断面ＳＥＭ写真５
０００倍にて観察される表面の凹凸曲線について、ＪＩ
Ｓ Ｂ０６０１に基づき、平均線方向にＸ軸を凹凸高さ
方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したと
きに、次式数１によって求められる値を示す。
からなるが、該活性炭質構造体は、例えば、活性炭と有
機バインダとを含有する活性炭質成形体を炭化熱処理す
ることによって、炭素含有量が８５重量％、特に９０重
量％以上、さらに９５重量％以上と炭素成分の比率が高
く、かつ少なくとも集電体４を積層する面の表面粗さ
（Ｒａ）が０．５μｍ以上、特に３μｍ以上、さらに５
μｍ以上の凹凸面をなしている。なお、本発明における
表面粗さ（Ｒａ）とは、分極性電極の断面ＳＥＭ写真５
０００倍にて観察される表面の凹凸曲線について、ＪＩ
Ｓ Ｂ０６０１に基づき、平均線方向にＸ軸を凹凸高さ
方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したと
きに、次式数１によって求められる値を示す。
【００１２】
【数１】
【００１３】また、分極性電極２をなす活性炭質構造体
は、コンデンサの高静電容量を維持しつつ、構造体とし
て必要な強度を得るため、比表面積が１０００〜２５０
０ｍ 2／ｇであることが望ましく、活性炭５０〜９５重
量％と、結合剤が炭化した炭素成分５〜５０重量％の比
率からなることが望ましい。
は、コンデンサの高静電容量を維持しつつ、構造体とし
て必要な強度を得るため、比表面積が１０００〜２５０
０ｍ 2／ｇであることが望ましく、活性炭５０〜９５重
量％と、結合剤が炭化した炭素成分５〜５０重量％の比
率からなることが望ましい。
【００１４】また、分極性電極２中に含浸される電解液
としては、硫酸や硝酸などの水溶液や、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブ
チレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（γ
−ＢＬ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、スルホラ
ン、３−メチルスルホラン等の非水溶媒とテトラアンモ
ニウムテトラフルオロボレート等の４級アンモニウム
塩、４級スルホニウム塩、４級ホスホニウム塩等の電解
質を組み合わせた非水系電解液が使用可能であるが、特
に分解電圧の高い非水系電解液を用いることが望まし
い。さらに、安定で高い静電容量を得るためには、前記
電解質の前記溶媒に対する溶解量は０．５〜２ｍｏｌ／
ｌとすることが望ましい。
としては、硫酸や硝酸などの水溶液や、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブ
チレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（γ
−ＢＬ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、スルホラ
ン、３−メチルスルホラン等の非水溶媒とテトラアンモ
ニウムテトラフルオロボレート等の４級アンモニウム
塩、４級スルホニウム塩、４級ホスホニウム塩等の電解
質を組み合わせた非水系電解液が使用可能であるが、特
に分解電圧の高い非水系電解液を用いることが望まし
い。さらに、安定で高い静電容量を得るためには、前記
電解質の前記溶媒に対する溶解量は０．５〜２ｍｏｌ／
ｌとすることが望ましい。
【００１５】本発明によれば、前記分極性電極２の集電
体４を積層する面の凹凸面における少なくとも凹部５内
に金属を充填して金属層６を形成してなることが大きな
特徴であり、これによって、分極性電極自体および分極
性電極と集電体との間の接触抵抗に起因する内部抵抗
を、特に１１Ω以下、さらに６Ω以下と低減でき、短時
間充電において電気二重層コンデンサの静電容量を高め
ることができる。
体４を積層する面の凹凸面における少なくとも凹部５内
に金属を充填して金属層６を形成してなることが大きな
特徴であり、これによって、分極性電極自体および分極
性電極と集電体との間の接触抵抗に起因する内部抵抗
を、特に１１Ω以下、さらに６Ω以下と低減でき、短時
間充電において電気二重層コンデンサの静電容量を高め
ることができる。
【００１６】金属層６としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ａｕの群から選ばれる少なくとも１種からなり、特
に、前記分極性電極２の凹部５内への充填性を高める上
で、これら金属が一旦溶融し冷却して形成された溶融金
属からなることが望ましい。
ｎ、Ａｕの群から選ばれる少なくとも１種からなり、特
に、前記分極性電極２の凹部５内への充填性を高める上
で、これら金属が一旦溶融し冷却して形成された溶融金
属からなることが望ましい。
【００１７】また、金属層６と分極性電極２とは、両者
間の密着性を高めて接触抵抗を低減することおよび工程
の簡略化の点で熱処理によって一体的に形成されたもの
であることが望ましい。
間の密着性を高めて接触抵抗を低減することおよび工程
の簡略化の点で熱処理によって一体的に形成されたもの
であることが望ましい。
【００１８】なお、金属層６は、分極性電極２と集電体
４との接触性を高めるとともに、電気二重層コンデンサ
１中の分極性電極２の比率を高めて静電容量を高める点
で、０．０５〜５０μｍであることが望ましい。
４との接触性を高めるとともに、電気二重層コンデンサ
１中の分極性電極２の比率を高めて静電容量を高める点
で、０．０５〜５０μｍであることが望ましい。
【００１９】さらに、金属層６と集電体４との接着性を
高めて両者間で生じる抵抗を低減するためには、金属層
６と集電体４との間を樹脂を含有する導電性接着剤７に
よって接着することが望ましい。
高めて両者間で生じる抵抗を低減するためには、金属層
６と集電体４との間を樹脂を含有する導電性接着剤７に
よって接着することが望ましい。
【００２０】また、本発明によれば、集電体４と金属層
６との間に、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の金属
またはファーネスブラック、アセチレンブラック、黒鉛
等の炭素材料等の導電性粉末３０〜７０重量％と、フェ
ノール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフリオロエチレン）、Ｐ
ＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）等の有機バインダ、テル
ピネオール等の希釈剤等の有機質成分を３０〜７０重量
％との比率で混合したものが好適に使用できる。
６との間に、アルミニウム、銀、金、ニッケル等の金属
またはファーネスブラック、アセチレンブラック、黒鉛
等の炭素材料等の導電性粉末３０〜７０重量％と、フェ
ノール、ＰＴＦＥ（ポリテトラフリオロエチレン）、Ｐ
ＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）等の有機バインダ、テル
ピネオール等の希釈剤等の有機質成分を３０〜７０重量
％との比率で混合したものが好適に使用できる。
【００２１】さらに、集電体４と金属層６との接触性を
高めるとともに内部抵抗を低減する点で、導電性接着剤
の厚みは５〜５０μｍ、特に１０〜２０μｍであること
が望ましい。
高めるとともに内部抵抗を低減する点で、導電性接着剤
の厚みは５〜５０μｍ、特に１０〜２０μｍであること
が望ましい。
【００２２】一方、分極性電極２、２間に積層されるセ
パレータ３は、パルプやポリエチレン、ポリプロピレン
等の有機フィルムまたはガラス繊維不織布等およびセラ
ミックス等により形成され、２枚の焼結型電極を絶縁す
るために形成されるものであるが、焼結型電極内に含有
される前記電解液中のイオンを透過させることができる
多孔質体により形成される。
パレータ３は、パルプやポリエチレン、ポリプロピレン
等の有機フィルムまたはガラス繊維不織布等およびセラ
ミックス等により形成され、２枚の焼結型電極を絶縁す
るために形成されるものであるが、焼結型電極内に含有
される前記電解液中のイオンを透過させることができる
多孔質体により形成される。
【００２３】また、集電体４は、導電性を有するアルミ
ニウム、銀、金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属、特
に、２０〜１００μｍ厚みの金属箔またはステンレス鋼
等により形成され、分極性電極２との間で電荷をやり取
りする。
ニウム、銀、金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属、特
に、２０〜１００μｍ厚みの金属箔またはステンレス鋼
等により形成され、分極性電極２との間で電荷をやり取
りする。
【００２４】さらに、上述した分極性電極２−セパレー
タ３−集電体４の積層体は分極性電極２に含浸される電
解液の外部への漏れを防止するとともに、前記積層体を
固定、保護するため、ガスケット１０内に収納、封止さ
れる。ガスケット１０としては、非導電性の材料、例え
ば、ポリプロピレン、アクリル等のプラスチックや、ガ
ラス、セラミックス等により形成される。
タ３−集電体４の積層体は分極性電極２に含浸される電
解液の外部への漏れを防止するとともに、前記積層体を
固定、保護するため、ガスケット１０内に収納、封止さ
れる。ガスケット１０としては、非導電性の材料、例え
ば、ポリプロピレン、アクリル等のプラスチックや、ガ
ラス、セラミックス等により形成される。
【００２５】次に、上述した電気二重層コンデンサを作
製する方法について説明する。まず、分極性電極を形成
する固形状活性炭質構造体（以下、活性炭質構造体と略
す。）を作製するには、活性炭を作製するための炭素原
料を準備する。炭素原料としては、一次原料であるヤシ
殻、木材、樹脂等に対して水蒸気賦活、薬品賦活やガス
賦活により作製される活性炭が高い比表面積を有するこ
とから好適であり、それ以外にもコークス、カーボンブ
ラック、炭素繊維、石炭等が使用できる。
製する方法について説明する。まず、分極性電極を形成
する固形状活性炭質構造体（以下、活性炭質構造体と略
す。）を作製するには、活性炭を作製するための炭素原
料を準備する。炭素原料としては、一次原料であるヤシ
殻、木材、樹脂等に対して水蒸気賦活、薬品賦活やガス
賦活により作製される活性炭が高い比表面積を有するこ
とから好適であり、それ以外にもコークス、カーボンブ
ラック、炭素繊維、石炭等が使用できる。
【００２６】また、その形状は、球状、フレーク状、中
空状、突起状あるいは不定形があり、また、その粒径は
５〜５０μｍであることが望ましい。上記の活性炭原料
に所定量の有機バインダを焼成後の炭素質成分量が５〜
５０重量％となる量で添加、混合する。有機バインダと
しては、フェルール、コールタール、ポリブチルブチラ
ール（ＰＶＢ）、ポリビニルホルマール（ＰＶＦＭ）等
のポリビニルアセタール、酢酸ビニル等の公知の有機バ
インダが挙げられ、とりわけ成形性および得られる固形
状活性炭質構造体の強度の観点からポリビニルブチラー
ル（ＰＶＢ）が最適である。
空状、突起状あるいは不定形があり、また、その粒径は
５〜５０μｍであることが望ましい。上記の活性炭原料
に所定量の有機バインダを焼成後の炭素質成分量が５〜
５０重量％となる量で添加、混合する。有機バインダと
しては、フェルール、コールタール、ポリブチルブチラ
ール（ＰＶＢ）、ポリビニルホルマール（ＰＶＦＭ）等
のポリビニルアセタール、酢酸ビニル等の公知の有機バ
インダが挙げられ、とりわけ成形性および得られる固形
状活性炭質構造体の強度の観点からポリビニルブチラー
ル（ＰＶＢ）が最適である。
【００２７】得られた粉末をプレス成形、押出成形、ロ
ール成形や、ドクターブレード法、カレンダーロール法
等のテープ成形法等の公知の成形法によってシート状の
活性炭質成形体を作製する。また、該シート状の活性炭
質成形体を複数枚積層、圧着してもよい。
ール成形や、ドクターブレード法、カレンダーロール法
等のテープ成形法等の公知の成形法によってシート状の
活性炭質成形体を作製する。また、該シート状の活性炭
質成形体を複数枚積層、圧着してもよい。
【００２８】次に、前記シート状の成形体表面に金属層
形成用の金属粉末と有機ビヒクルからなる金属ペースト
を所定厚み塗布して乾燥するか、または前記シート状の
成形体表面に蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティン
グ法等の公知の薄膜形成法によって所定厚みの金属層を
被着形成する。
形成用の金属粉末と有機ビヒクルからなる金属ペースト
を所定厚み塗布して乾燥するか、または前記シート状の
成形体表面に蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティン
グ法等の公知の薄膜形成法によって所定厚みの金属層を
被着形成する。
【００２９】そして、前記金属層を被着形成した活性炭
質成形体を非酸化性雰囲気中、８００〜１２００℃、特
に９００〜１０００℃にて熱処理することにより、前記
活性炭質成形体中の有機バインダおよび前記金属層の有
機ビヒクルを炭化する。なお、前記金属層の活性炭質構
造体への密着性を高めるためには、前記熱処理によって
前記金属が一旦溶融することが望ましい。
質成形体を非酸化性雰囲気中、８００〜１２００℃、特
に９００〜１０００℃にて熱処理することにより、前記
活性炭質成形体中の有機バインダおよび前記金属層の有
機ビヒクルを炭化する。なお、前記金属層の活性炭質構
造体への密着性を高めるためには、前記熱処理によって
前記金属が一旦溶融することが望ましい。
【００３０】その後、上記金属層を形成した分極性電極
の金属層表面に、所望により樹脂を含有する導電性接着
剤を介在して金属層表面に集電体を積層する。なお、前
記積層時に積層体の両面から加圧、圧着することによっ
て両者間を強固に接着することができる。なお、後述す
る電気二重層コンデンサの組み立てに先立って、分極性
電極と集電体とを予め接着、固定することによって、金
属層または集電体が分極性電極の補強材として作用し、
電気二重層コンデンサの組み立て時に、特に厚みが２０
０μｍ以下、特に１５０μｍ以下と薄い分極性電極が破
損することを防止することができる。
の金属層表面に、所望により樹脂を含有する導電性接着
剤を介在して金属層表面に集電体を積層する。なお、前
記積層時に積層体の両面から加圧、圧着することによっ
て両者間を強固に接着することができる。なお、後述す
る電気二重層コンデンサの組み立てに先立って、分極性
電極と集電体とを予め接着、固定することによって、金
属層または集電体が分極性電極の補強材として作用し、
電気二重層コンデンサの組み立て時に、特に厚みが２０
０μｍ以下、特に１５０μｍ以下と薄い分極性電極が破
損することを防止することができる。
【００３１】そして、上記一方の表面に集電体を被着形
成した分極性電極の集電体積層面とは反対の面を所望に
よって研磨し、該反対の面同士を突き合わせてその間に
セパレータを積層して、分極性電極−集電体−セパレー
タの積層体セルを形成する。また、所望によって該セル
積層体を複数積層してガスケット内に収納し、所望によ
ってガスケットに備えたねじ部材等によってセル積層体
をかしめるとともに、前記ガスケット内の前記分極性電
極およびセパレータ内に電解液を注入した後、前記ガス
ケットを封止することにより電気二重層コンデンサを作
製することができる。
成した分極性電極の集電体積層面とは反対の面を所望に
よって研磨し、該反対の面同士を突き合わせてその間に
セパレータを積層して、分極性電極−集電体−セパレー
タの積層体セルを形成する。また、所望によって該セル
積層体を複数積層してガスケット内に収納し、所望によ
ってガスケットに備えたねじ部材等によってセル積層体
をかしめるとともに、前記ガスケット内の前記分極性電
極およびセパレータ内に電解液を注入した後、前記ガス
ケットを封止することにより電気二重層コンデンサを作
製することができる。
【００３２】なお、上記工程によれば、金属層は分極性
電極をなす活性炭質成形体と加熱熱処理によって同時に
形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
活性炭質構造体を予め形成した後、溶射によって金属層
を前記活性炭質構造体表面に被着形成することもでき
る。
電極をなす活性炭質成形体と加熱熱処理によって同時に
形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
活性炭質構造体を予め形成した後、溶射によって金属層
を前記活性炭質構造体表面に被着形成することもでき
る。
【００３３】
【実施例】ヤシ殻を炭化賦活して得たＢＥＴ値が２００
０ｍ2／ｇの活性炭粉末試料１００重量部に対して、ポ
リビニルブチラール（ＰＶＢ）を５０重量部混合して高
速混合撹拌機にて撹拌し、得られた粉体を４０メッシュ
でメッシュパスを行った後、ロール成形によって表１に
示す厚みのシート状の活性炭質成形体を作製し、所望に
よって複数枚積層した後所定の形状にカットした。
０ｍ2／ｇの活性炭粉末試料１００重量部に対して、ポ
リビニルブチラール（ＰＶＢ）を５０重量部混合して高
速混合撹拌機にて撹拌し、得られた粉体を４０メッシュ
でメッシュパスを行った後、ロール成形によって表１に
示す厚みのシート状の活性炭質成形体を作製し、所望に
よって複数枚積層した後所定の形状にカットした。
【００３４】一方、平均粒径３μｍのアルミニウム金属
粉末８５重量％とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１
５重量％とを混練して金属層形成用のペーストを作製
し、前記活性炭質成形体の一方の表面にスクリーン印刷
により塗布し、乾燥した。そして、該金属層形成用のペ
ーストを被着形成した活性炭質成形体を真空中、９００
℃で熱処理を行い、アルミニウムからなり、表１に示す
厚みの金属層を被着形成した２５ｍｍ×２５ｍｍで表１
に示す厚みの炭素質構造体を作製した。
粉末８５重量％とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１
５重量％とを混練して金属層形成用のペーストを作製
し、前記活性炭質成形体の一方の表面にスクリーン印刷
により塗布し、乾燥した。そして、該金属層形成用のペ
ーストを被着形成した活性炭質成形体を真空中、９００
℃で熱処理を行い、アルミニウムからなり、表１に示す
厚みの金属層を被着形成した２５ｍｍ×２５ｍｍで表１
に示す厚みの炭素質構造体を作製した。
【００３５】次に、平均粒径３μｍのアルミニウム金属
粉末５０重量％とフェノール樹脂５０重量％との混合粉
末に対して、溶媒としてＩＰＡを添加し、混練した導電
性接着税ペーストを前記炭素質構造体の金属層形成面に
塗布するとともに、厚み５０μｍのＡｌ集電体を積層、
圧着して、表１に示す厚みの導電接着剤を介して活性炭
質構造体と集電体を接着一体化した。
粉末５０重量％とフェノール樹脂５０重量％との混合粉
末に対して、溶媒としてＩＰＡを添加し、混練した導電
性接着税ペーストを前記炭素質構造体の金属層形成面に
塗布するとともに、厚み５０μｍのＡｌ集電体を積層、
圧着して、表１に示す厚みの導電接着剤を介して活性炭
質構造体と集電体を接着一体化した。
【００３６】そして、前記活性炭質構造体内に１ｍｏｌ
／ｌのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト（Ｅｔ4ＮＢＦ4）のプロピレンカーボネート（ＰＣ）
溶液を電解液として含浸させた後、ガラス性不織布から
なる多孔質セパレータを介して積層して積層体セルを形
成し、該積層体セルをアルミラミネートによって封止し
て電気二重層コンデンサを作製した。
／ｌのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト（Ｅｔ4ＮＢＦ4）のプロピレンカーボネート（ＰＣ）
溶液を電解液として含浸させた後、ガラス性不織布から
なる多孔質セパレータを介して積層して積層体セルを形
成し、該積層体セルをアルミラミネートによって封止し
て電気二重層コンデンサを作製した。
【００３７】そして、得られた電気二重層コンデンサに
ついて、３．０Ｖの電圧で３０分間充電した後、３ｍＡ
／ｃｍ2の電流で定電流放電法にてコンデンサの静電容
量（Ｆ）を求めた。また、内部抵抗は、ｘ軸が放電時
間、ｙ軸が分極性電極の電圧にてプロットした放電曲線
より、全放電時間の１０％の時間における電圧と電圧が
０になった点とを結んだ直線がｙ軸（放電時間＝０時
間）と交わった点の電圧ＶからＲ＝Ｖ／Ｉより求めた。
さらに、得られた電気二重層コンデンサの分極性電極付
近について断面ＳＥＭ観察を行い、その凹凸面から表面
粗さ（Ｒａ）を測定した。結果は表１に示した。
ついて、３．０Ｖの電圧で３０分間充電した後、３ｍＡ
／ｃｍ2の電流で定電流放電法にてコンデンサの静電容
量（Ｆ）を求めた。また、内部抵抗は、ｘ軸が放電時
間、ｙ軸が分極性電極の電圧にてプロットした放電曲線
より、全放電時間の１０％の時間における電圧と電圧が
０になった点とを結んだ直線がｙ軸（放電時間＝０時
間）と交わった点の電圧ＶからＲ＝Ｖ／Ｉより求めた。
さらに、得られた電気二重層コンデンサの分極性電極付
近について断面ＳＥＭ観察を行い、その凹凸面から表面
粗さ（Ｒａ）を測定した。結果は表１に示した。
【００３８】
【表１】
【００３９】表１より明らかなように、金属層を有して
いない試料Ｎｏ．１、２は分極性電極と集電体との間の
接触状態が悪く、内部抵抗が高いものであった。また、
試料Ｎｏ．１では、電気二重層コンデンサを組み立てる
際に活性炭質構造体の破損が見られた。さらに、分極性
電極として活性炭質成形体を熱処理しない試料Ｎｏ．１
４、１５でも、分極性電極自体の内部抵抗が高くなっ
た。
いない試料Ｎｏ．１、２は分極性電極と集電体との間の
接触状態が悪く、内部抵抗が高いものであった。また、
試料Ｎｏ．１では、電気二重層コンデンサを組み立てる
際に活性炭質構造体の破損が見られた。さらに、分極性
電極として活性炭質成形体を熱処理しない試料Ｎｏ．１
４、１５でも、分極性電極自体の内部抵抗が高くなっ
た。
【００４０】これに対して、分極性電極として活性炭質
成形体を炭化熱処理して炭素含有量を８５重量％以上に
高めるとともに、金属層を被着形成した試料Ｎｏ．３〜
１３では、いずれも内部抵抗１１．０Ω以下、特に６．
０Ω以下、静電容量３１．０Ｆ／ｇ以上、特に３４．０
Ｆ／ｇ以上の優れた特性を有するものであった。
成形体を炭化熱処理して炭素含有量を８５重量％以上に
高めるとともに、金属層を被着形成した試料Ｎｏ．３〜
１３では、いずれも内部抵抗１１．０Ω以下、特に６．
０Ω以下、静電容量３１．０Ｆ／ｇ以上、特に３４．０
Ｆ／ｇ以上の優れた特性を有するものであった。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の電気二重
層コンデンサによれば、前記分極性電極を活性炭質成形
体を炭化した活性炭質焼結体を用いるとともに、該活性
炭質焼結体表面に存在する凹部内に金属を充填してなる
金属層を被着形成して集電体と積層することにより、金
属層によって分極性電極表面の凹凸に伴う空隙を充填す
ることができる結果、分極性電極自体および分極性電極
と集電体との間に起因する内部抵抗を低減でき、短時間
充電における電気二重層コンデンサの静電容量を高める
ことができる。
層コンデンサによれば、前記分極性電極を活性炭質成形
体を炭化した活性炭質焼結体を用いるとともに、該活性
炭質焼結体表面に存在する凹部内に金属を充填してなる
金属層を被着形成して集電体と積層することにより、金
属層によって分極性電極表面の凹凸に伴う空隙を充填す
ることができる結果、分極性電極自体および分極性電極
と集電体との間に起因する内部抵抗を低減でき、短時間
充電における電気二重層コンデンサの静電容量を高める
ことができる。
【図１】本発明の電気二重層コンデンサの一例について
の概略断面図である。
の概略断面図である。
１ 電気二重層コンデンサ ２ 分極性電極 ３ セパレータ ４ 集電体 ５ 凹部 ６ 金属層 ７ 導電性接着剤 ９ ガスケット
Claims (5)
- 【請求項１】炭素含有量が８５重量％以上の一対の分極
性電極間にセパレータを配し、かつ前記一対の分極性電
極の他の表面それぞれに集電体を積層してなる電気二重
層コンデンサであって、前記分極性電極の前記集電体積
層面が表面粗さ（Ｒａ）０．５０μｍ以上の凹凸面から
なり、少なくとも該凹部内に金属を充填して金属層を形
成してなることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項２】前記金属層が溶融金属からなることを特徴
とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】前記金属層と前記集電体とを樹脂を含有す
る導電性接着剤にて接着することを特徴とする請求項１
または２記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項４】前記金属層を前記分極性電極と熱処理によ
って一体的に形成することを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項５】前記金属層の厚みが０．０５〜２０μｍで
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の
電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000248463A JP2002064038A (ja) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000248463A JP2002064038A (ja) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002064038A true JP2002064038A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18738365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000248463A Pending JP2002064038A (ja) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002064038A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009041076A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Nippon Chemi-Con Corporation | 電気二重層キャパシタ用電極及びその製造方法 |
| JP2009099935A (ja) * | 2007-03-30 | 2009-05-07 | Nippon Chemicon Corp | 電気二重層キャパシタ用電極及びその製造方法 |
| KR20130056631A (ko) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 삼성전기주식회사 | 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0387010A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-11 | Isuzu Motors Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| JPH11144709A (ja) * | 1997-11-04 | 1999-05-28 | Tdk Corp | 電気化学素子用電極及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-18 JP JP2000248463A patent/JP2002064038A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0387010A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-11 | Isuzu Motors Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| JPH11144709A (ja) * | 1997-11-04 | 1999-05-28 | Tdk Corp | 電気化学素子用電極及びその製造方法 |
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| US8427811B2 (en) | 2007-09-28 | 2013-04-23 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electrode for electric double layer capacitor and method for producing the same |
| US8824120B2 (en) | 2007-09-28 | 2014-09-02 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electrode for electric double layer capacitor and method for producing the same |
| KR20130056631A (ko) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 삼성전기주식회사 | 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법 |
| KR101994705B1 (ko) | 2011-11-22 | 2019-07-17 | 삼성전기주식회사 | 에너지 저장체의 전극 및 에너지 저장체의 전극 제조방법 |
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