JP2002198269A - 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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- JP2002198269A JP2002198269A JP2000395011A JP2000395011A JP2002198269A JP 2002198269 A JP2002198269 A JP 2002198269A JP 2000395011 A JP2000395011 A JP 2000395011A JP 2000395011 A JP2000395011 A JP 2000395011A JP 2002198269 A JP2002198269 A JP 2002198269A
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- 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
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギーのロスが小さくかつ大きな静電容
量を有する電気二重層コンデンサを提供すること。 【解決手段】 対の集電体２の間に電解液を封止すると
共に、これらの集電体の間にセパレータ４を配し、集電
体とセパレータとの間にそれぞれ分極性電極５を配置す
る。分極性電極は多数の球状粒子から構成する。球状粒
子の球径は、好ましくは５〜２００μｍである。球状粒
子としては、球径が異なる複数種類の球状粒子を併用す
ることが好ましい。
量を有する電気二重層コンデンサを提供すること。 【解決手段】 対の集電体２の間に電解液を封止すると
共に、これらの集電体の間にセパレータ４を配し、集電
体とセパレータとの間にそれぞれ分極性電極５を配置す
る。分極性電極は多数の球状粒子から構成する。球状粒
子の球径は、好ましくは５〜２００μｍである。球状粒
子としては、球径が異なる複数種類の球状粒子を併用す
ることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極と電解質との
界面に生じる電気二重層に電荷を蓄積する電気二重層コ
ンデンサに関する。電気二重層コンデンサは、二次電池
の代替デバイスとして、マイコンやメモリーバックアッ
プ電源として広く用いられている。また近年において
は、エンジンとモータとを併用するハイブリット自動車
や電気自動車などのエネルギー回生、瞬時停電など非常
時に対応できるバックアップ電源などにも用いられる動
きがある。
界面に生じる電気二重層に電荷を蓄積する電気二重層コ
ンデンサに関する。電気二重層コンデンサは、二次電池
の代替デバイスとして、マイコンやメモリーバックアッ
プ電源として広く用いられている。また近年において
は、エンジンとモータとを併用するハイブリット自動車
や電気自動車などのエネルギー回生、瞬時停電など非常
時に対応できるバックアップ電源などにも用いられる動
きがある。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、有害物質を使
用していないので環境に優しく、また二次電池のように
化学反応を伴わないので充放電のサイクル特性に優れて
いる。
用していないので環境に優しく、また二次電池のように
化学反応を伴わないので充放電のサイクル特性に優れて
いる。
【０００３】一般的な電気二重層コンデンサの基本セル
は、対の集電体の間に電解液を封止すると共に、それら
の集電体の間にセパレータを配し、集電体とセパレータ
との間にそれぞれ分極性電極を配置した構造を有する。
一般に、分極性電極は活性炭からなる。活性炭として
は、粉末状の活性炭又は繊維状の活性炭布が用いられ
る。
は、対の集電体の間に電解液を封止すると共に、それら
の集電体の間にセパレータを配し、集電体とセパレータ
との間にそれぞれ分極性電極を配置した構造を有する。
一般に、分極性電極は活性炭からなる。活性炭として
は、粉末状の活性炭又は繊維状の活性炭布が用いられ
る。
【０００４】また、特開平１２−０７７２７６号公報に
は、粉砕により製造された比較的粒径の大きな炭素粒子
を用いて分極性電極を構成した電気二重層キャパシタが
開示されている。これによれば、炭素粒子間の接触抵抗
及び炭素粒子と集電体との接触抵抗を低減させることが
できる。
は、粉砕により製造された比較的粒径の大きな炭素粒子
を用いて分極性電極を構成した電気二重層キャパシタが
開示されている。これによれば、炭素粒子間の接触抵抗
及び炭素粒子と集電体との接触抵抗を低減させることが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電気二重層
コンデンサの使用電圧は、分極性電極や集電体が電気化
学反応を起こさず、かつ、電解液が分解しない電極範囲
に限定されるため、水溶液系電解液では約１Ｖである。
そして、通常は使用する電圧に応じて基本セルを直列に
直列接続する。
コンデンサの使用電圧は、分極性電極や集電体が電気化
学反応を起こさず、かつ、電解液が分解しない電極範囲
に限定されるため、水溶液系電解液では約１Ｖである。
そして、通常は使用する電圧に応じて基本セルを直列に
直列接続する。
【０００６】しかし、一般的な電気二重層コンデンサは
内部抵抗が高いため、出力時に著しく電圧が降下し、そ
れ故にエネルギーのロスが大きいという問題をもつ。
内部抵抗が高いため、出力時に著しく電圧が降下し、そ
れ故にエネルギーのロスが大きいという問題をもつ。
【０００７】また、特開平１２−０７７２７６号公報に
開示された電気二重層キャパシタでは、粉砕により製造
された炭素粒子で分極性電極を構成しているため、粒径
の大きな炭素粒子と比較的粒径の小さな炭素粒子とを併
用したとしても、分極性電極内で最適な均一化が図れな
く、したがって分極性電極内に空きスペースが存在し、
静電容量が低下するという問題をもつ。
開示された電気二重層キャパシタでは、粉砕により製造
された炭素粒子で分極性電極を構成しているため、粒径
の大きな炭素粒子と比較的粒径の小さな炭素粒子とを併
用したとしても、分極性電極内で最適な均一化が図れな
く、したがって分極性電極内に空きスペースが存在し、
静電容量が低下するという問題をもつ。
【０００８】それ故に本発明の課題は、エネルギーのロ
スが小さくかつ大きな静電容量を有する電気二重層コン
デンサを提供することにある。
スが小さくかつ大きな静電容量を有する電気二重層コン
デンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、対の集
電体の間に電解液を封止すると共に、前記対の集電体の
間にセパレータを配し、前記対の集電体と前記セパレー
タとの間にそれぞれ分極性電極を配置している電気二重
層コンデンサにおいて、前記分極性電極が多数の球状粒
子からなることを特徴とする電気二重層コンデンサが得
られる。
電体の間に電解液を封止すると共に、前記対の集電体の
間にセパレータを配し、前記対の集電体と前記セパレー
タとの間にそれぞれ分極性電極を配置している電気二重
層コンデンサにおいて、前記分極性電極が多数の球状粒
子からなることを特徴とする電気二重層コンデンサが得
られる。
【００１０】前記球状粒子の各々は、球状活性炭又は球
状活性炭と炭素複合材料の混合材料からなり、形状が実
質的に球形であり、その球径が５〜２００μｍであって
もよい。
状活性炭と炭素複合材料の混合材料からなり、形状が実
質的に球形であり、その球径が５〜２００μｍであって
もよい。
【００１１】前記球状粒子として、球径が異なる複数種
類の球状粒子を用いてもよい。
類の球状粒子を用いてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施形態に係る電気二重
層コンデンサの基本セルの断面図である。基本セル１は
正極・負極の分極性電極５と、分極性電極５間の電気的
短絡を防ぎ電解液のみを通すセパレータ４と、外部回路
に電気的に接続し電解液を通さない両極の集電体２と、
両極の集電体２間を絶縁し電解液を封止するガスケット
３とを含んでいる。分極性電極５は多数の活性炭粒子よ
りなり、セパレータ４を挟んで両側に配置され、かつ集
電体２に接触している。分極性電極５には分極媒体とし
て電解液が注入されている。
層コンデンサの基本セルの断面図である。基本セル１は
正極・負極の分極性電極５と、分極性電極５間の電気的
短絡を防ぎ電解液のみを通すセパレータ４と、外部回路
に電気的に接続し電解液を通さない両極の集電体２と、
両極の集電体２間を絶縁し電解液を封止するガスケット
３とを含んでいる。分極性電極５は多数の活性炭粒子よ
りなり、セパレータ４を挟んで両側に配置され、かつ集
電体２に接触している。分極性電極５には分極媒体とし
て電解液が注入されている。
【００１４】分極性電極５を構成する活性炭粒子は、直
径が５〜２００μｍの球状粒子から選ばれる。即ち、球
径が異なる二種類又は三種類以上の球状粒子を混合して
分極性電極５を構成する。
径が５〜２００μｍの球状粒子から選ばれる。即ち、球
径が異なる二種類又は三種類以上の球状粒子を混合して
分極性電極５を構成する。
【００１５】図２は、例えば球径が異なる二種類の球状
粒子６，７を混合した状態を模式的に示す。図２から分
かるように、この場合には、球径が大きい複数の球状粒
子６の相互間には比較的大きいスペースが形成される
が、そのスペースに球径が小さい一つの球状粒子７が入
り込むことになる。この結果、分極性電極における空き
スペースが減少して球状粒子の充填密度が増大する。し
たがって、大きな静電容量を有する電気二重層コンデン
サを提供することができる。また球形特有の点接触によ
り球状粒子６，７間の接触抵抗も改善がなされる。
粒子６，７を混合した状態を模式的に示す。図２から分
かるように、この場合には、球径が大きい複数の球状粒
子６の相互間には比較的大きいスペースが形成される
が、そのスペースに球径が小さい一つの球状粒子７が入
り込むことになる。この結果、分極性電極における空き
スペースが減少して球状粒子の充填密度が増大する。し
たがって、大きな静電容量を有する電気二重層コンデン
サを提供することができる。また球形特有の点接触によ
り球状粒子６，７間の接触抵抗も改善がなされる。
【００１６】なお、球径が異なる二種類の球状粒子６，
７を混合した場合を例に挙げたが、二種類の球状粒子間
に適した他の種の球状粒子をさらに用いれば、さらなる
最密充填化を計ることができる。
７を混合した場合を例に挙げたが、二種類の球状粒子間
に適した他の種の球状粒子をさらに用いれば、さらなる
最密充填化を計ることができる。
【００１７】次に、幾つかの実施例と比較例とを用いて
説明を続ける。
説明を続ける。
【００１８】実施例１を説明する。球状粒子には、フェ
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ２０μｍ
の球状活性炭ａとその空間に適した平均球径サイズ５μ
ｍの球状活性炭ｂの組み合わせを用い分極性電極とし
た。その球状活性炭の混合比（ａ：ｂ）は、５０：５０
である。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％
希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキ
ャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ２０μｍ
の球状活性炭ａとその空間に適した平均球径サイズ５μ
ｍの球状活性炭ｂの組み合わせを用い分極性電極とし
た。その球状活性炭の混合比（ａ：ｂ）は、５０：５０
である。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％
希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキ
ャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
【００１９】実施例２を説明する。球状粒子には、フェ
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ５０μｍ
の球状活性炭ａとその空間に適した平均球径サイズ１５
μｍの球状活性炭ｂの組み合わせを用い分極性電極とし
た。その球状活性炭の混合比（ａ：ｂ）は、５０：５０
である。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％
希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキ
ャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ５０μｍ
の球状活性炭ａとその空間に適した平均球径サイズ１５
μｍの球状活性炭ｂの組み合わせを用い分極性電極とし
た。その球状活性炭の混合比（ａ：ｂ）は、５０：５０
である。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％
希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキ
ャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
【００２０】実施例３を説明する。球状粒子には、フェ
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ２０μｍ
の球状活性炭ａを用い分極性電極とした、その分極性電
極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫酸を注入し、モデ
ルキャパシタを作製し、モデルキャパシタの内部抵抗及
び静電容量を測定した。
ノール系炭素材料を使用する。平均球径サイズ２０μｍ
の球状活性炭ａを用い分極性電極とした、その分極性電
極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫酸を注入し、モデ
ルキャパシタを作製し、モデルキャパシタの内部抵抗及
び静電容量を測定した。
【００２１】比較例１を説明する。活性炭には、フェノ
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ２０μｍの粉砕活性炭ｃと粉砕活性炭ｃ
に対して比較的粒径サイズの小さい平均粒径５μｍの粉
砕活性炭ｄの組み合わせを用い分極性電極とした、その
粉砕活性炭の混合比（ｃ：ｄ）は、５０：５０である。
その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫酸を
注入し、モデルキャパシタを作製し、実施例１と同様に
モデルキャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ２０μｍの粉砕活性炭ｃと粉砕活性炭ｃ
に対して比較的粒径サイズの小さい平均粒径５μｍの粉
砕活性炭ｄの組み合わせを用い分極性電極とした、その
粉砕活性炭の混合比（ｃ：ｄ）は、５０：５０である。
その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫酸を
注入し、モデルキャパシタを作製し、実施例１と同様に
モデルキャパシタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
【００２２】比較例２を説明する。活性炭には、フェノ
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ５０μｍの粉砕活性炭ｃと粉砕活性炭ｃ
に対して比較的粒径サイズの小さい平均粒径１５μｍの
粉砕活性炭ｄの組み合わせを用い分極性電極とした。そ
の粉砕活性炭の混合比（ｃ：ｄ）は、５０：５０であ
る。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫
酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキャパ
シタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ５０μｍの粉砕活性炭ｃと粉砕活性炭ｃ
に対して比較的粒径サイズの小さい平均粒径１５μｍの
粉砕活性炭ｄの組み合わせを用い分極性電極とした。そ
の粉砕活性炭の混合比（ｃ：ｄ）は、５０：５０であ
る。その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ％希硫
酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、モデルキャパ
シタの内部抵抗及び静電容量を測定した。
【００２３】比較例３を説明する。活性炭には、フェノ
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ５０μｍの粉砕活性炭ｃを用い分極性電
極とした、その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ
％希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、実施例
１と同様にモデルキャパシタの内部抵抗及び静電容量を
測定した。
ール系炭素材料をボールミル粉砕したものを使用する。
平均粒径サイズ５０μｍの粉砕活性炭ｃを用い分極性電
極とした、その分極性電極に分極性媒体である４０ｗｔ
％希硫酸を注入し、モデルキャパシタを作製し、実施例
１と同様にモデルキャパシタの内部抵抗及び静電容量を
測定した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】測定結果から推測できるように粉砕活性炭
に対して最適化された球状活性炭を用いている方がモデ
ルキャパシタの内部抵抗及び静電容量に関して効果が現
れていることが分かる。比較例３から比較例２のように
比較的粒径の大きな粒子を用いたときに容量の低下が見
られたが、実施例２に示されるように球状粒子を用いる
ことで、容量の低下を押さえられることができる。
に対して最適化された球状活性炭を用いている方がモデ
ルキャパシタの内部抵抗及び静電容量に関して効果が現
れていることが分かる。比較例３から比較例２のように
比較的粒径の大きな粒子を用いたときに容量の低下が見
られたが、実施例２に示されるように球状粒子を用いる
ことで、容量の低下を押さえられることができる。
【００２７】このように、比較的大きな球状粒子に対し
てその空きスペースに適した球状粒子を用いることで最
密充填化される。また球形特有の点接触により粒子間同
士の接触抵抗も改善もなされる。
てその空きスペースに適した球状粒子を用いることで最
密充填化される。また球形特有の点接触により粒子間同
士の接触抵抗も改善もなされる。
【００２８】なお、球状粒子の形状は真球に限らず、例
えば図３に示すように少し変形した球形でもよい。
えば図３に示すように少し変形した球形でもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分極性電極に用いる材質と形状を改良し、電極を構成す
る粒子間の接触抵抗及び分極性電極と集電体の接触抵抗
を低減させ、且つ分極性電極の構成材料の形状を選定す
ることで最密充填し、大きな静電容量を有する電気二重
層コンデンサ及び分極性電極を提供できる。
分極性電極に用いる材質と形状を改良し、電極を構成す
る粒子間の接触抵抗及び分極性電極と集電体の接触抵抗
を低減させ、且つ分極性電極の構成材料の形状を選定す
ることで最密充填し、大きな静電容量を有する電気二重
層コンデンサ及び分極性電極を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気二重層コンデン
サの基本セルの構成図である。
サの基本セルの構成図である。
【図２】図１の電気二重層コンデンサの分極性電極を構
成する二種類の球状粒子の混合状態を示す模式図であ
る。
成する二種類の球状粒子の混合状態を示す模式図であ
る。
【図３】図１の電気二重層コンデンサの分極性電極を構
成する二種類の球状粒子の混合状態を示す顕微鏡写真で
ある。
成する二種類の球状粒子の混合状態を示す顕微鏡写真で
ある。
１ 基本セル ２ 集電体 ３ ガスケット ４ セパレータ ５ 分極性電極 ６，７ 球状粒子
Claims (3)
- 【請求項１】 対の集電体の間に電解液を封止すると共
に、前記対の集電体の間にセパレータを配し、前記対の
集電体と前記セパレータとの間にそれぞれ分極性電極を
配置している電気二重層コンデンサにおいて、前記分極
性電極が多数の球状粒子からなることを特徴とする電気
二重層コンデンサ。 - 【請求項２】 前記球状粒子の各々は、球状活性炭又は
球状活性炭と炭素複合材料の混合材料からなり、形状が
実質的に球形であり、その球径が５〜２００μｍである
請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】 前記球状粒子として、球径が異なる複数
種類の球状粒子を用いた請求項１又は２に記載の電気二
重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000395011A JP2002198269A (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000395011A JP2002198269A (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002198269A true JP2002198269A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18860544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000395011A Withdrawn JP2002198269A (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002198269A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098525A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Japan Gore-Tex Inc. | 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ |
| JP2006294817A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用電極材料及びその製造方法、電気二重層キャパシタ用電極、及び、電気二重層キャパシタ |
| JP2006295153A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-10-26 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ |
| WO2007072815A1 (ja) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Zeon Corporation | 電気二重層キャパシタ |
| CN102486969A (zh) * | 2010-12-01 | 2012-06-06 | 深圳市今朝时代新能源技术有限公司 | 电化学电容器电极的制造方法及用该方法制备的电化学电容器电极 |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000395011A patent/JP2002198269A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098525A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Japan Gore-Tex Inc. | 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ |
| JP2006295153A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-10-26 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ |
| JP2006294817A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用電極材料及びその製造方法、電気二重層キャパシタ用電極、及び、電気二重層キャパシタ |
| JP4616052B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | 電気二重層キャパシタ用電極材料及びその製造方法、電気二重層キャパシタ用電極、及び、電気二重層キャパシタ |
| KR101078236B1 (ko) * | 2005-04-08 | 2011-10-31 | 간사이네쯔카가꾸가부시끼가이샤 | 전기이중층 커패시터용 전극재료 및 그 제조방법,전기이중층 커패시터용 전극, 및 전기이중층 커패시터 |
| WO2007072815A1 (ja) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Zeon Corporation | 電気二重層キャパシタ |
| CN102486969A (zh) * | 2010-12-01 | 2012-06-06 | 深圳市今朝时代新能源技术有限公司 | 电化学电容器电极的制造方法及用该方法制备的电化学电容器电极 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080304 |