JP2002249307A - Method for reforming active carbon and method for manufacturing electric double layered condenser - Google Patents

Method for reforming active carbon and method for manufacturing electric double layered condenser

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JP2002249307A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an electric double layered condenser capable of improving electrostatic capacity and internal resistance and further lengthening the life of the condenser by using an active carbon having a good electrochemical stability as its electrode material. SOLUTION: This apparatus for manufacturing an electric double layered condenser is provided with heat treating means 10 which perform a heat treatment of an activated carbon at 400-900 deg.C, electrode forming means 20 which form polarizable electrodes by forming the heat treated active carbon into a given shape, arrange these electrodes so as to oppose each other via a separator, and form a main part of the condenser to make current collecting electrodes contact with the electrodes, electrolyte injecting means 30 which inject a given electrolyte into a case housing the main part of the condenser, and cell sealing means 40 which seal the case under condition of soaking the main part of the condenser in the electrolyte, and wherein each means are constituted to work in a specific atmosphere shielded from open air.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、活性炭の改質方法
及び電気二重層コンデンサの製造方法に関し、特に、電
気化学的特性が安定な活性炭の改質方法と、その活性炭
を電極材料として適用した電気二重層コンデンサの製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of reforming activated carbon and a method of manufacturing an electric double layer capacitor, and more particularly to a method of reforming activated carbon having stable electrochemical characteristics and using the activated carbon as an electrode material. The present invention relates to a method for manufacturing an electric double layer capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯情報機器や電気自動車等、幅
広い産業分野において、電気二重層コンデンサ等のコン
デンサ型蓄電池を備えた二次電池を駆動用電源に適用す
る技術が研究されている。一般に、電気二重層コンデン
サを含むコンデンサに蓄積されうる電気エネルギーE
は、コンデンサの端子間電圧(充電電圧)をV、静電容
量(コンデンサ容量)をCとすると、次式のように表さ
れる。 E=1/2・C・V ……(1)
2. Description of the Related Art In recent years, in a wide range of industrial fields such as portable information devices and electric vehicles, a technique of applying a secondary battery having a capacitor type storage battery such as an electric double layer capacitor to a driving power source has been studied. Generally, electric energy E that can be stored in a capacitor including an electric double layer capacitor
Is represented by the following equation, where V is the voltage between terminals of the capacitor (charging voltage) and C is the capacitance (capacitance of the capacitor). E = 1/2 · C · V 2 (1)

【0003】上記(1)式より、コンデンサに、より大
きな電気エネルギーEを蓄積するためには、静電容量
C、又は、端子間電圧Vを大きくする必要があるが、特
に、端子間電圧Vの二乗値が電気エネルギーEに大きく
影響することから、コンデンサの端子間に高電圧を印加
することがコンデンサの電気的特性上、極めて有効であ
る。
From the above equation (1), it is necessary to increase the capacitance C or the terminal voltage V in order to store a larger electric energy E in the capacitor. Since the square value of (E) greatly affects the electric energy E, applying a high voltage between the terminals of the capacitor is extremely effective in terms of the electric characteristics of the capacitor.

【0004】ここで、電気二重層コンデンサは、一般的
には、図8に示すように、賦活処理により炭素材料を多
孔質化して生成された活性炭を適用した一対の分極性電
極101a、101bを、絶縁性のセパレータ103を
介して対向して配置し、該一対の分極性電極101a、
101bの各々に個別の集電極102a、102bを接
触させた積層体を有し、該積層体を所定の電解液104
に浸漬させてコンデンサセル(ケース)105内に密閉
した構成を有している。また、図示を省略したが、各集
電極102a、102bには、コンデンサセル105の
外部に延在する取り出し電極(端子)が設けられてい
る。なお、電気二重層コンデンサの具体的な構成につい
ては、後述する。
Here, an electric double layer capacitor generally includes a pair of polarizable electrodes 101a and 101b to which activated carbon generated by making a carbon material porous by an activation treatment is applied as shown in FIG. , Disposed opposite each other with an insulating separator 103 interposed therebetween, and the pair of polarizable electrodes 101a,
101b has a stacked body in which individual collecting electrodes 102a and 102b are brought into contact with each other, and the stacked body is connected to a predetermined electrolyte 104
And sealed in a capacitor cell (case) 105. Although not shown, each of the collecting electrodes 102a and 102b is provided with an extraction electrode (terminal) extending outside the capacitor cell 105. The specific configuration of the electric double layer capacitor will be described later.

【0005】このような電気二重層コンデンサの製造方
法においては、従来、原料となる椰子殻、石油ピッチ、
石油コークス、フェノール樹脂等の炭素質材料を概ね3
00〜900℃の温度条件で炭化し、その後、例えば、
水蒸気、二酸化炭素等の雰囲気中で概ね650〜750
℃の温度条件で加熱する水蒸気賦活、あるいは、水酸化
カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)等
のアルカリを混合して、不活性雰囲気で概ね400〜7
00℃の温度条件で加熱するアルカリ賦活等を行うこと
により、炭化した上記炭素質原料の表面に吸着に適した
多数の細孔を生成して多孔質化し、最終的に洗浄、乾
燥、粉砕工程を行い、電極材料としての活性炭を得てい
た。
In such a method of manufacturing an electric double layer capacitor, conventionally, a coconut shell, a petroleum pitch,
About 3 carbonaceous materials such as petroleum coke and phenolic resin
Carbonization at a temperature condition of 00 to 900 ° C., and then, for example,
About 650 to 750 in atmospheres such as steam and carbon dioxide
Activated steam heated at a temperature of ℃, or mixed with an alkali such as potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH), and then mixed with an inert atmosphere for about 400 to 7
By performing an alkali activation or the like by heating at a temperature of 00 ° C., a large number of pores suitable for adsorption are generated on the surface of the carbonized carbonaceous material to make it porous, and finally the washing, drying, and pulverization steps are performed. To obtain activated carbon as an electrode material.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような賦活処理により生成された活性炭を分極性電極
に適用した電気二重層コンデンサにおいては、上述した
賦活処理(特に、アルカリ賦活)の際に、高温の温度条
件下で賦活剤(例えば、水酸化カリウム)と炭素質原料
との化学反応が生じ、化学的に不安定なカルボキシル基
(−COOH)や水酸基(−OH)等の官能基やガス等
の不純物が発生して、これらの不純物が、賦活により活
性化した炭素質原料(活性炭)の表面に形成された細孔
に吸着、結合することにより、活性炭の化学的安定性、
特に、電気化学的安定性が損なわれていた。
However, in an electric double layer capacitor in which activated carbon generated by the above-described activation treatment is applied to a polarizable electrode, the above-described activation treatment (particularly, alkali activation) Under a high temperature condition, a chemical reaction occurs between the activator (for example, potassium hydroxide) and the carbonaceous raw material, and a chemically unstable functional group such as a carboxyl group (—COOH) or a hydroxyl group (—OH) or a gas. And the like, and these impurities are adsorbed and bonded to the pores formed on the surface of the carbonaceous raw material (activated carbon) activated by the activation, whereby the chemical stability of the activated carbon is improved.
In particular, the electrochemical stability has been impaired.

【0007】ここで、賦活処理後には、活性炭の洗浄、
乾燥処理が行われるが、これらの処理によっては、上記
吸着した官能基やガス等の不純物を十分除去して、化学
的安定性を改善することはできなかった。そのため、こ
のような活性炭を電気二重層コンデンサの分極性電極に
適用した場合、活性炭の表面細孔に吸着した不純物の影
響で、静電容量を小さくさせたり、内部抵抗の増加を生
じるという問題を有していた。
Here, after the activation treatment, the activated carbon is washed,
Although drying treatment is performed, these treatments have failed to sufficiently remove the adsorbed functional groups and impurities such as gas and improve the chemical stability. Therefore, when such activated carbon is applied to the polarizable electrode of an electric double layer capacitor, there is a problem that the capacitance is reduced or the internal resistance is increased due to impurities adsorbed on the surface pores of the activated carbon. Had.

【0008】また、上述した電気二重層コンデンサにお
いて、主要構成部を構成する積層体を浸漬する電解液と
して、有機系の電解液を用いた場合にあっては、積層体
やコンデンサセル内に含有又は存在する水分により電解
液の化学分解が促進されて、電気二重層コンデンサの寿
命が短命化するという問題も有していた。
In the above-described electric double layer capacitor, when an organic electrolytic solution is used as the electrolytic solution for immersing the laminate constituting the main constituent part, it is contained in the laminate and the capacitor cell. Alternatively, there is also a problem that the chemical decomposition of the electrolytic solution is promoted by the existing moisture, and the life of the electric double layer capacitor is shortened.

【0009】そこで、本発明は、上述した問題点に鑑
み、電気化学的安定性が良好な活性炭の改質方法及びこ
れを電極材料として用い、静電容量及び内部抵抗を改善
することができ、さらに、コンデンサ寿命を長期化する
ことができる電気二重層コンデンサの製造方法を提供す
ることを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method for modifying activated carbon having good electrochemical stability and using the same as an electrode material to improve capacitance and internal resistance. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electric double layer capacitor capable of extending the life of the capacitor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る活性炭の改
質方法は、炭素材料に所定の賦活処理を行い生成された
活性炭に対して、所定の真空状態になるように脱気しつ
つ、400〜900℃の温度条件で熱処理を行うことを
特徴とする。
The activated carbon reforming method according to the present invention is characterized in that activated carbon produced by subjecting a carbon material to a predetermined activation treatment is degassed to a predetermined vacuum state, The heat treatment is performed under a temperature condition of 400 to 900 ° C.

【0011】すなわち、電気二重層コンデンサの分極性
電極に用いられる活性炭の改質方法において、アルカリ
等の賦活処理により生成された活性炭に対して、400
〜900℃の温度条件で熱処理を行うことにより、活性
炭の結晶化を抑制しつつ、活性炭の表面細孔に吸着した
反応ガスや官能基等の不純物の結合を解除して脱離さ
せ、かつ、熱処理雰囲気を所定の真空状態(気圧条件)
に保持することにより、上記脱離した不純物が表面細孔
近傍から排除される。これにより、表面細孔に吸着した
化学的に不安定な不純物に起因する活性炭の化学的安定
性の劣化を改善して、活性炭表面を活性化することがで
き、電気化学的安定性に優れた活性炭を提供することが
できる。
That is, in the method of reforming activated carbon used for the polarizable electrode of the electric double layer capacitor, the activated carbon generated by the activation treatment with alkali or the like is reduced by 400%.
By performing the heat treatment at a temperature condition of ~ 900 ° C, the crystallization of the activated carbon is suppressed, and the reaction gas or the functional group or the like adsorbed on the surface pores of the activated carbon is released and desorbed, and Predetermined vacuum condition (atmospheric pressure condition)
, The desorbed impurities are removed from the vicinity of the surface pores. As a result, the activated carbon surface can be activated by improving the degradation of the chemical stability of the activated carbon caused by the chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores, and has excellent electrochemical stability. Activated carbon can be provided.

【0012】ここで、熱処理工程において、脱気後、所
定の還元性ガス雰囲気中で熱処理を行うことが好まし
い。すなわち、熱処理雰囲気に水素等の還元性ガス、又
は、還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを供給すること
により、上記熱処理により活性炭の表面細孔から脱離し
た不純物が還元されて表面細孔近傍から排除される。こ
れにより、活性炭の表面細孔から脱離した不純物が、活
性化した活性炭表面に再び吸着、結合するダングリング
ボンドを抑制することができるので、活性炭の化学的安
定性を向上させつつ、活性炭表面を活性化することがで
きる。
Here, in the heat treatment step, it is preferable to perform heat treatment in a predetermined reducing gas atmosphere after degassing. That is, by supplying a reducing gas such as hydrogen or a mixed gas of a reducing gas and an inert gas to the heat treatment atmosphere, impurities desorbed from the surface pores of the activated carbon by the above heat treatment are reduced and the surface pores are reduced. Removed from the neighborhood. As a result, impurities released from the surface pores of the activated carbon can suppress dangling bonds that are re-adsorbed and bonded to the activated activated carbon surface, thereby improving the chemical stability of the activated carbon and improving the activated carbon surface. Can be activated.

【0013】ここで、上記賦活処理により生成される活
性炭の比表面積が120m/g以下に設定されている
ものであってもよく、これにより、電気二重層コンデン
サの分極性電極に適用した場合に、静電容量の増加及び
内部抵抗の低減を図ることができる電極材料を良好に製
造することができる。
Here, the specific surface area of the activated carbon produced by the activation treatment may be set to 120 m 2 / g or less, whereby the activated carbon is applied to a polarizable electrode of an electric double layer capacitor. In addition, an electrode material that can increase the capacitance and reduce the internal resistance can be favorably manufactured.

【0014】また、上記熱処理は、活性炭を構成する炭
素環相互の間隔が0.363nm以下になるように、少
なくとも、上記温度条件及び真空状態を含む熱処理条件
が設定されているものであってもよい。これにより、炭
素環相互の間隔が、炭素材料の賦活処理の際に発生する
反応ガスや官能基等の不純物が活性炭の表面細孔に吸着
していると考えられる場合(0.364nm以上)に比
較して、狭く(0.363nm以下)なるように熱処理
が行われるので、化学的に不安定な不純物の結合を解除
して離脱させた活性炭材料を製造することができ、活性
炭の化学的特性の劣化を改善して、電気化学的安定性に
優れた活性炭を良好に製造することができる。
In the heat treatment, at least the heat treatment conditions including the above temperature conditions and vacuum conditions are set so that the distance between the carbon rings constituting the activated carbon is 0.363 nm or less. Good. Accordingly, when the distance between the carbon rings is considered to be such that impurities such as a reaction gas and a functional group generated during the activation treatment of the carbon material are adsorbed on the surface pores of the activated carbon (0.364 nm or more). In comparison, since the heat treatment is performed so as to be narrower (0.363 nm or less), an activated carbon material which is released by releasing the bond of chemically unstable impurities can be manufactured, and the chemical characteristics of the activated carbon Of activated carbon with improved electrochemical stability.

【0015】本発明に係る電気二重層コンデンサの製造
方法は、炭素材料に所定の賦活処理を行い生成された活
性炭に対して、所定の真空状態になるように脱気しつ
つ、400〜900℃の温度条件で熱処理を行う工程
と、前記熱処理された活性炭を所定の形状に成形して分
極性電極を形成し、絶縁性のセパレータを介して対向す
るように配置するとともに、集電極を接触させたコンデ
ンサ主要部を形成する工程と、前記コンデンサ主要部を
収納したケース内に所定の電解液を注入する工程と、前
記コンデンサ主要部を前記電解液に浸漬した状態で、前
記ケースを封止する工程と、を有し、前記各工程が外気
から遮断された特定の雰囲気内で、順次実行されること
を特徴としている。
The method of manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention is characterized in that activated carbon produced by subjecting a carbon material to a predetermined activation treatment is degassed to a predetermined vacuum state at 400 to 900 ° C. A step of performing a heat treatment under the temperature condition of, and forming the polarized electrode by shaping the heat-treated activated carbon into a predetermined shape, and disposing the polarizable electrode with an insulating separator interposed therebetween, and bringing the collector electrode into contact therewith. Forming the main part of the capacitor, injecting a predetermined electrolytic solution into a case containing the main part of the capacitor, and sealing the case in a state where the main part of the capacitor is immersed in the electrolytic solution. And wherein each of the steps is sequentially performed in a specific atmosphere shielded from outside air.

【0016】すなわち、活性炭を電極材料に適用した電
気二重層コンデンサの製造方法において、熱処理手段に
よりアルカリ賦活処理により生成された活性炭に対し
て、400〜900℃の温度条件で熱処理を行うととも
に、熱処理手段、電極形成手段、電解液注入手段及びセ
ル封止手段により行われる電気二重層コンデンサを製造
する各処理工程が、外気から遮断された還元性ガス雰囲
気又は不活性ガス雰囲気等の特定の雰囲気内で行われ
る。
That is, in a method of manufacturing an electric double layer capacitor using activated carbon as an electrode material, the activated carbon generated by the alkali activation treatment by the heat treatment means is subjected to a heat treatment at a temperature of 400 to 900 ° C. Means, an electrode forming means, an electrolytic solution injecting means and a cell sealing means, each processing step for producing an electric double layer capacitor is performed in a specific atmosphere such as a reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere cut off from the outside air. Done in

【0017】これにより、活性炭の結晶化を抑制しつ
つ、活性炭の表面細孔に吸着した反応ガスや官能基等の
不純物の結合を解除して脱離させ、かつ、熱処理雰囲気
を所定の真空状態(気圧条件)に保持することにより、
上記脱離した不純物を表面細孔近傍から除去することが
できるので、表面細孔に吸着した化学的に不安定な不純
物に起因する活性炭の化学的安定性の劣化を改善して、
活性炭表面を活性化することができ、静電容量及び内部
抵抗を改善した電気二重層コンデンサを提供することが
できる。また、外気等に含まれる水分等の影響を受ける
ことなく電気二重層コンデンサを製造することができる
ので、水分による電気二重層コンデンサの電気的特性の
劣化を抑制することができる。
Thus, while suppressing the crystallization of the activated carbon, the bonding of the impurities such as the reaction gas and the functional group adsorbed on the surface pores of the activated carbon is released by desorption, and the heat treatment atmosphere is maintained in a predetermined vacuum state. (Atmospheric pressure conditions)
Since the desorbed impurities can be removed from near the surface pores, it is possible to improve the deterioration of the chemical stability of activated carbon caused by the chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores,
The activated carbon surface can be activated, and an electric double layer capacitor with improved capacitance and internal resistance can be provided. Further, since the electric double layer capacitor can be manufactured without being affected by moisture or the like contained in the outside air or the like, deterioration of the electric characteristics of the electric double layer capacitor due to moisture can be suppressed.

【0018】ここで、上記熱処理は、脱気後、所定の還
元性ガスが供給された雰囲気で、活性炭に対して熱処理
を継続するようにすることが好ましく、上記熱処理手段
における前記活性炭の熱処理の際に、所定の還元性ガス
を供給する還元性ガス供給手段を備えた構成を有するも
のであってもよい。
Here, it is preferable that the heat treatment is performed such that after degassing, the heat treatment is continued on the activated carbon in an atmosphere supplied with a predetermined reducing gas. In this case, a configuration having a reducing gas supply means for supplying a predetermined reducing gas may be employed.

【0019】すなわち、還元性ガス供給手段により熱処
理雰囲気に水素等の還元性ガス、又は、還元性ガスと不
活性ガスの混合ガスを供給することにより、上記熱処理
により活性炭の表面細孔から官能基等の不純物が脱離し
て生じるダングリングボンド部位に還元性ガスの水素が
結合するので、脱離した官能基等の不純物が再び吸着す
るダングリングボンド部位と結合することが大幅に抑制
される。したがって、電気二重層コンデンサの静電容量
及び内部抵抗を一層改善して電気的特性に優れた電気二
重層コンデンサを提供することができる。
That is, by supplying a reducing gas such as hydrogen or a mixed gas of a reducing gas and an inert gas to the heat treatment atmosphere by the reducing gas supply means, the functional group is removed from the surface pores of the activated carbon by the heat treatment. Since the hydrogen of the reducing gas is bonded to the dangling bond site generated by the desorption of impurities such as, the bonding of the desorbed impurity such as the functional group to the dangling bond site to be re-adsorbed is greatly suppressed. Therefore, it is possible to further improve the capacitance and the internal resistance of the electric double layer capacitor and provide an electric double layer capacitor having excellent electric characteristics.

【0020】また、上述した電気二重層コンデンサの製
造方法において、少なくとも、コンデンサ主要部を形成
する工程及びケース内に電解液を注入する工程は、含有
水分が管理された所定の雰囲気で行われるものであって
もよく、少なくとも、電極形成手段及び電解液注入手段
に対して、含有水分が管理された不活性ガスを供給する
不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えた構成
を有するものであってもよい。
In the above-described method for manufacturing an electric double layer capacitor, at least the step of forming the main part of the capacitor and the step of injecting the electrolytic solution into the case are performed in a predetermined atmosphere in which the water content is controlled. And having at least an inert gas supply means for supplying an inert gas for supplying an inert gas whose moisture content is controlled to the electrode forming means and the electrolyte solution injection means. It may be.

【0021】これにより、上記熱処理における活性炭の
表面細孔からの不純物の除去後、化学的安定性を向上さ
せた活性炭表面が水分環境に晒されることなく、電極が
形成されて電解液に浸漬されるので、活性炭の化学的安
定性を良好に保持することができ、電気二重層コンデン
サの静電容量及び内部抵抗の改善を図ることができると
ともに、有機系の電解液を使用した場合であっても、電
解液の劣化を抑制してコンデンサ寿命の長期化を図るこ
とができる。
Thus, after the impurities are removed from the surface pores of the activated carbon in the heat treatment, the electrode is formed and immersed in the electrolytic solution without exposing the activated carbon surface having improved chemical stability to the moisture environment. Therefore, the chemical stability of the activated carbon can be favorably maintained, the capacitance and the internal resistance of the electric double layer capacitor can be improved, and the case where an organic electrolytic solution is used. Also, it is possible to prolong the life of the capacitor by suppressing the deterioration of the electrolytic solution.

【0022】さらに、上述した電気二重層コンデンサの
製造方法に適用される活性炭は、比表面積が120m
/g以下に設定されているものであってもよく、これに
よれば、電気二重層コンデンサの静電容量の増加及び内
部抵抗の低減を図ることができることが実験的に実証さ
れた。
Further, the activated carbon applied to the above-described method for manufacturing an electric double layer capacitor has a specific surface area of 120 m 2.
/ G or less, and it has been experimentally demonstrated that according to this, the capacitance of the electric double layer capacitor can be increased and the internal resistance can be reduced.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る活性炭の改質
方法及び電気二重層コンデンサの製造方法の実施の形態
について、図面を参照しながら説明する。 <製造装置>まず、本発明に係る電気二重層コンデンサ
の製造装置について説明する。図1は、本発明に係る電
気二重層コンデンサの製造装置の一実施形態を示す概略
構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method for reforming activated carbon and a method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention will be described with reference to the drawings. <Manufacturing Apparatus> First, an apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention.

【0024】本実施形態に係るコンデンサ製造装置は、
大別して、熱処理手段10と、電極形成手段20と、電
解液注入手段30と、セル封止手段40と、還元性ガス
供給手段50と、不活性ガス供給手段60と、熱処理手
段10、電極形成手段20、電解液注入手段30、セル
封止手段40の各々の処理雰囲気を隔絶するしきりバル
ブPV1〜PV3と、を有して構成されている。
The capacitor manufacturing apparatus according to the present embodiment
Broadly speaking, the heat treatment means 10, the electrode formation means 20, the electrolyte injection means 30, the cell sealing means 40, the reducing gas supply means 50, the inert gas supply means 60, the heat treatment means 10, the electrode formation The means 20, the electrolyte injection means 30, and the cell sealing means 40 are provided with threshold valves PV1 to PV3 for isolating the processing atmosphere.

【0025】以下、各構成について、詳しく説明する。
熱処理手段10は、少なくとも、内蔵されたヒーター等
により活性炭材料に対して、400〜900℃の温度条
件で熱処理を行う熱処理炉本体(例えば、ベーク炉等)
11と、熱処理炉本体11内部(炉内)の雰囲気を所定
の真空状態に設定する真空ポンプ等の真空設定部12
と、上記各部11、12及び後述する還元性ガス供給手
段50を制御することにより、少なくとも、熱処理時の
温度条件や真空状態、還元性ガスの供給量等を設定制御
する熱処理制御部13と、を備え、アルカリ賦活により
生成された活性炭に対して、所定の熱処理条件(真空状
態、温度条件、還元性ガス供給条件等)で熱処理を施し
て、活性炭に形成された細孔に吸着した官能基やガス等
の不純物を除去する改質処理を行う。
Hereinafter, each component will be described in detail.
The heat treatment means 10 is a heat treatment furnace main body (for example, a bake furnace or the like) that performs heat treatment on the activated carbon material at least at a temperature of 400 to 900 ° C. by a built-in heater or the like.
And a vacuum setting unit 12 such as a vacuum pump for setting the atmosphere inside the heat treatment furnace main body 11 (inside the furnace) to a predetermined vacuum state.
A heat treatment control unit 13 configured to control at least the temperature conditions and the vacuum state during the heat treatment, the supply amount of the reducing gas, and the like by controlling each of the units 11 and 12 and a reducing gas supply unit 50 described below; The activated carbon produced by the alkali activation is subjected to a heat treatment under predetermined heat treatment conditions (vacuum state, temperature condition, reducing gas supply condition, etc.), and the functional group adsorbed on the pores formed in the activated carbon A reforming process for removing impurities such as gas and gas is performed.

【0026】電極形成手段20は、少なくとも、上記熱
処理手段10において熱処理された活性炭に対して、必
要に応じて結着剤や導電材を混合して圧延、切り出しを
行って所定の形状に成形し、分極性電極(図3中、10
1a、101b参照)を形成する電極形成部21と、該
分極性電極及びセパレータ(図3中、103参照)、集
電極(図3中、102a、102b参照)を、コンデン
サセル(ケース;図3中、105参照)内に積層形成す
るセル組立部22と、を備え、分極性電極及びセパレー
タ、集電極からなる電気二重層コンデンサの主要構成部
(積層体)をコンデンサセル内に形成する処理を行う。
The electrode forming means 20 mixes a binder and a conductive material as necessary with the activated carbon heat-treated in the heat-treating means 10 and rolls and cuts the activated carbon into a predetermined shape. , A polarizable electrode (10 in FIG. 3)
1a and 101b), the polarizable electrode, the separator (see 103 in FIG. 3), and the collecting electrode (see 102a and 102b in FIG. 3) are connected to a capacitor cell (case; FIG. 3). And a cell assembly section 22 formed in a stack within the capacitor cell. A process for forming a main component (laminated body) of the electric double-layer capacitor including the polarizable electrode, the separator, and the collector in the capacitor cell. Do.

【0027】電解液注入手段30は、少なくとも、所定
の電解液をコンデンサセル内に注入する電解液注入部3
1と、上記電解液の注入に先立って、コンデンサセル内
を負圧に真空排気する真空設定部32と、を備え、コン
デンサセル内に所定の電解液を注入することにより、電
気二重層コンデンサの主要構成部を電解液に浸漬する処
理を行う。セル封止手段40は、少なくとも、コンデン
サセルに設けられた電解液注入口を封止する注入口封止
部41を備え、上記電気二重層コンデンサの主要構成部
が電解液に浸漬されたコンデンサセルを密閉する処理を
行う。
The electrolyte injection means 30 includes at least an electrolyte injection section 3 for injecting a predetermined electrolyte into the capacitor cell.
1 and a vacuum setting unit 32 for evacuating the capacitor cell to a negative pressure prior to the injection of the electrolyte, and by injecting a predetermined electrolyte into the capacitor cell, The main components are immersed in the electrolyte. The cell sealing means 40 is provided with at least an inlet sealing portion 41 for sealing an electrolyte inlet provided in the capacitor cell, and a main component of the electric double layer capacitor is immersed in the electrolyte. Is sealed.

【0028】還元性ガス供給手段50は、上記熱処理炉
本体11の内部に所定の還元性ガス、例えば、不活性ガ
スであるアルゴンガス(Ar)中に、還元性ガスである
水素を添加(含有)した混合ガスを供給して、上記熱処
理される活性炭に対して、還元処理を行う。ここで、還
元性ガスは、例えば、熱処理手段10内に設けられた熱
処理制御部13により供給制御される。
The reducing gas supply means 50 adds (contains) hydrogen, which is a reducing gas, to a predetermined reducing gas, for example, argon gas (Ar), which is an inert gas, inside the heat treatment furnace body 11. ) Is supplied, and the activated carbon to be heat-treated is reduced. Here, the supply of the reducing gas is controlled by, for example, a heat treatment control unit 13 provided in the heat treatment unit 10.

【0029】不活性ガス供給手段60は、上記電極形成
手段20、電解液注入手段30、セル封止手段40の内
部に所定の不活性ガス、例えば、含有する水分量が少な
くなるように管理されたアルゴンガス(Ar)を供給し
て、上記熱処理(還元処理)により化学的に安定化した
活性炭表面を水分環境に晒すことなく、電極の形成及び
電解液の注入を行う。
The inert gas supply means 60 is controlled such that a predetermined inert gas, for example, the amount of water contained therein is reduced in the electrode forming means 20, the electrolytic solution injecting means 30, and the cell sealing means 40. By supplying the supplied argon gas (Ar), the electrodes are formed and the electrolytic solution is injected without exposing the activated carbon surface chemically stabilized by the heat treatment (reduction treatment) to a moisture environment.

【0030】しきりバルブPV1〜PV3は、各々、上
記熱処理手段10と電極形成手段20間、電極形成手段
20と電解液注入手段30間、電解液注入手段30とセ
ル封止手段40間に設けられ、各手段相互の処理雰囲気
を隔絶して、各処理雰囲気が独立して設定することがで
きるように構成されている。各しきりバルブPV1〜P
V3は、各手段における処理開始前及び処理終了後にお
いてのみ開放され、隣接する手段への中間製造物(活性
炭やコンデンサセル)の搬出入が行われる。
The threshold valves PV1 to PV3 are provided between the heat treatment means 10 and the electrode forming means 20, between the electrode forming means 20 and the electrolyte injection means 30, and between the electrolyte injection means 30 and the cell sealing means 40, respectively. The processing atmospheres are isolated from each other so that each processing atmosphere can be set independently. Each threshold valve PV1-P
V3 is opened only before the start of processing and after the end of processing in each means, and carry-in / out of intermediate products (activated carbon or capacitor cells) to / from adjacent means is performed.

【0031】なお、本実施形態に係るコンデンサの製造
装置は、上記各構成に加えて、熱処理手段10、電極形
成手段20、電解液注入手段30、セル封止手段40の
各々の処理雰囲気を保持した状態で、上記中間製造物等
を搬出入するための搬送手段を備えていてもよい。
The apparatus for manufacturing a capacitor according to the present embodiment holds the processing atmosphere of each of the heat treatment means 10, the electrode formation means 20, the electrolyte injection means 30, and the cell sealing means 40 in addition to the above components. In such a state, a conveying means for carrying in and out the intermediate product or the like may be provided.

【0032】<製造方法>次に、上述した構成を有する
電気二重層コンデンサの製造装置を適用した電気二重層
コンデンサの製造方法について、図面を参照して説明す
る。図2は、本発明に係る活性炭材料の製造方法の一実
施形態を示すフローチャートであり、図3は、本実施形
態に係る電気二重層コンデンサの製造方法により製造さ
れる電気二重層コンデンサの組立構成図である。なお、
ここでは、必要に応じて、上述した製造装置の構成(図
1)を適宜参照しながら説明する。
<Manufacturing Method> Next, a method of manufacturing an electric double layer capacitor using the apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor having the above-described configuration will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of the method for manufacturing an activated carbon material according to the present invention, and FIG. 3 is an assembly configuration of an electric double layer capacitor manufactured by the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present embodiment. FIG. In addition,
Here, description will be given with reference to the configuration of the above-described manufacturing apparatus (FIG. 1) as needed.

【0033】(STEP1)炭化処理工程 図2に示すように、まず、活性炭の原料となるヤシ殻、
石炭、石炭コークス、石油ピッチ、石油コークス、フェ
ノール樹脂等、あるいは、これらの混合物等を300〜
900℃の温度条件で熱処理することにより炭化した
後、破砕して、炭素材料を得る。
(STEP 1) Carbonization Step As shown in FIG. 2, first, a coconut shell as a raw material of activated carbon,
Coal, coal coke, petroleum pitch, petroleum coke, phenolic resin, etc.
After being carbonized by heat treatment at a temperature of 900 ° C., it is crushed to obtain a carbon material.

【0034】(STEP2)賦活処理工程 次いで、上記炭素材料とアルカリを混合して、不活性雰
囲気で概ね500〜900℃の温度条件で加熱すること
により、炭素材料を活性化してアルカリ賦活を行う。こ
こで、アルカリとしては、水酸化カリウム(KOH)や
水酸化ナトリウム(NaOH)等が適用される。これに
より、上記炭素材料の表面に無数の細孔が形成されて、
所定の比表面積を有する多孔質の活性炭が生成される。
アルカリ賦活後、生成された活性炭は、洗浄、乾燥工程
を経て、活性炭に混在あるいは付着する不純物が取り除
かれる。
(STEP 2) Activation Treatment Step Next, the carbon material is mixed with an alkali and heated in an inert atmosphere at a temperature of approximately 500 to 900 ° C. to activate the carbon material to activate the alkali. Here, potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), or the like is applied as the alkali. Thereby, countless pores are formed on the surface of the carbon material,
A porous activated carbon having a predetermined specific surface area is produced.
After the alkali activation, the generated activated carbon is subjected to washing and drying steps to remove impurities mixed or attached to the activated carbon.

【0035】(STEP3)熱処理工程 次いで、図1に示すように、賦活処理された活性炭Mc
を活性炭保管容器VSに収納し、熱処理手段10の熱処
理炉本体11に搬入する。そして、熱処理制御部13か
らの指令に基づいて、まず、真空設定部12により炉内
を脱気して、気圧を、例えば、概ね1E−6Torr程度に
まで真空度を高め、その後、熱処理炉本体11に設けら
れたヒーターにより400〜900℃の任意の温度条
件、例えば、600℃まで加熱処理する。
(STEP 3) Heat Treatment Step Next, as shown in FIG.
Is stored in the activated carbon storage container VS, and is carried into the heat treatment furnace main body 11 of the heat treatment means 10. Then, based on a command from the heat treatment control unit 13, first, the inside of the furnace is evacuated by the vacuum setting unit 12, and the air pressure is increased to, for example, approximately 1E-6 Torr. Heat treatment is performed to an arbitrary temperature condition of 400 to 900 ° C., for example, 600 ° C. by the heater provided in 11.

【0036】ここで、熱処理炉内の温度が上昇して、概
ね300℃程度に達すると、上記アルカリ賦活後の洗
浄、乾燥工程によっては取り除かれなかった不純物(具
体的には、アルカリ賦活により活性炭の表面細孔内の吸
着サイトに吸着した官能基やガス等)の結合が解除され
て放出されることにより、熱処理炉内の真空状態(真空
度)が変動するため、この真空状態が安定するまで熱処
理炉本体11における上記熱処理と真空設定部12によ
る脱気を継続することにより、活性炭から上記不純物を
十分放出させる。なお、熱処理に適用される温度条件
(400〜900℃)については、後述する。
Here, when the temperature in the heat treatment furnace rises and reaches about 300 ° C., impurities which have not been removed by the washing and drying steps after the above-mentioned alkali activation (specifically, activated carbon by the alkali activation) The vacuum state (degree of vacuum) in the heat treatment furnace fluctuates due to the release of the bond of the functional group or gas adsorbed on the adsorption site in the surface pore of the heat treatment furnace, and the vacuum state is stabilized. By continuing the heat treatment in the heat treatment furnace body 11 and the degassing by the vacuum setting unit 12 until the heat treatment, the impurities are sufficiently released from the activated carbon. The temperature conditions (400 to 900 ° C.) applied to the heat treatment will be described later.

【0037】(STEP4)還元処理工程 上記熱処理が進んで、熱処理炉内の真空状態(真空度)
が安定した後、熱処理制御部13からの指令に基づい
て、還元性ガス供給手段50により、例えば、不活性ガ
スであるアルゴンガス(Ar)中に、還元性ガスである
水素(H)を3%添加(含有)した混合ガスを、熱処
理炉内(熱処理雰囲気)に供給し、600℃の温度条件
で1時間熱処理を継続(保持)する。その後、上記混合
ガス(還元性ガス)を供給した状態で、熱処理炉内の温
度を室温付近にまで冷却する。これにより、上記熱処理
により官能基等の不純物が離脱し、活性化された活性炭
表面において還元性ガスによる還元反応が生じて安定化
するので、一旦離脱した不純物が再び活性炭の表面細孔
に吸着するダングリングボンド(再結合)の発生が大幅
に抑制される。
(STEP 4) Reduction treatment step The above heat treatment proceeds, and the vacuum state (degree of vacuum) in the heat treatment furnace
Is stabilized by the reducing gas supply means 50 based on a command from the heat treatment control unit 13, for example, hydrogen (H 2 ) as a reducing gas is introduced into argon gas (Ar) as an inert gas. The mixed gas added (contained) at 3% is supplied into a heat treatment furnace (heat treatment atmosphere), and the heat treatment is continued (held) at a temperature of 600 ° C. for one hour. Then, the temperature in the heat treatment furnace is cooled to around room temperature while the mixed gas (reducing gas) is supplied. Thereby, impurities such as functional groups are released by the heat treatment, and a reduction reaction by a reducing gas occurs on the activated activated carbon surface to be stabilized, so that the once released impurities are again adsorbed on the surface pores of the activated carbon. The occurrence of dangling bonds (recombination) is greatly suppressed.

【0038】(STEP5)電極形成工程 次いで、熱処理手段10と電極形成手段20との間に設
けられたしきりバルブPV1を開放して、上記熱処理を
経た活性炭(電極材料)を電極形成手段20へ搬送した
後、しきりバルブPV1を遮断する。このとき、電極形
成手段20内部の雰囲気は、予め、不活性ガス供給手段
60により、例えば、アルゴンガス(Ar)等の不活性
ガスが満たされた状態に設定しておく。
(STEP 5) Electrode forming step Next, the threshold valve PV1 provided between the heat treatment means 10 and the electrode formation means 20 is opened, and the activated carbon (electrode material) subjected to the heat treatment is transported to the electrode formation means 20. After that, the threshold valve PV1 is shut off. At this time, the atmosphere inside the electrode forming means 20 is set in advance in a state in which the inert gas supply means 60 is filled with an inert gas such as argon gas (Ar).

【0039】そして、電極形成手段20の電極形成部2
1により、上記不活性ガス雰囲気中で、熱処理された活
性炭と導電剤、結着剤、例えば、2wt%(重量パーセン
ト)のテトラフロオロエチレン(PTFE)粉末を加え
て混練、圧延して、例えば、厚さ5mmのシート状に成
形する。その後、このシートから所望の形状の活性炭材
料を切り出し、例えば、200℃、12時間の温度条件
で真空乾燥することにより、電気二重層コンデンサの正
極及び負極の分極性電極(図3(a)中、101a、1
01bに相当)を得る。
The electrode forming section 2 of the electrode forming means 20
According to 1, in the above-mentioned inert gas atmosphere, heat-treated activated carbon, a conductive agent and a binder, for example, 2 wt% (weight percent) of tetrafluoroethylene (PTFE) powder are added, and kneaded and rolled. Into a sheet having a thickness of 5 mm. Thereafter, an activated carbon material having a desired shape is cut out from the sheet, and vacuum-dried at, for example, a temperature of 200 ° C. for 12 hours to form a positive electrode and a negative electrode of the electric double layer capacitor (FIG. 3A). , 101a, 1
01b).

【0040】次いで、セル組立部22により、図3
(a)に示すように、一対の分極性電極101a、10
1bの一面側を、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁
物からなるセパレータ103を介して対向して配置する
とともに、分極性電極101a、101bの他面側にア
ルミニウム等の金属材料からなる個別の集電極102
a、102bを接触させることにより、図3(b)に示
すように、電気二重層コンデンサの主要構成部(積層
体)STKを形成する。そして、この主要構成部STK
は、例えば、上部ケース105a、下部ケース105
b、ガスケット105cからなる、絶縁性又は導電性の
コンデンサセル105内に収納される(図3において
は、絶縁性のコンデンサセルを示す)。
Next, FIG.
As shown in (a), a pair of polarizable electrodes 101a, 10a
1b is disposed to face one side via a separator 103 made of an insulating material such as polyethylene terephthalate, and a separate collecting electrode 102 made of a metal material such as aluminum is provided on the other surface of the polarizable electrodes 101a and 101b.
By contacting a and 102b, a main component (laminated body) STK of the electric double layer capacitor is formed as shown in FIG. And this main component STK
Are, for example, upper case 105a, lower case 105
b, housed in an insulating or conductive capacitor cell 105 consisting of a gasket 105c (FIG. 3 shows an insulating capacitor cell).

【0041】ここで、後述する電解液注入工程におい
て、電解液として有機系電解液を用いる場合には、コン
デンサセル内に含有又は存在する水分が、コンデンサの
電気的特性や寿命に影響を及ぼすので、上述した主要構
成部STKの形成に先立って、分極性電極(活性炭)1
01a、101b以外の構成部材、すなわち、セパレー
タ103、集電極102a、102b、及び、コンデン
サセル105を、予め200℃程度の温度条件でベーク
して、各構成部材に含まれる水分を除去(脱水)してお
く。
Here, in the case of using an organic electrolytic solution as the electrolytic solution in the electrolytic solution injection step described later, the moisture contained or present in the capacitor cell affects the electrical characteristics and life of the capacitor. Prior to the formation of the main component STK, the polarizable electrode (activated carbon) 1
The components other than the components 01a and 101b, that is, the separator 103, the collector electrodes 102a and 102b, and the capacitor cell 105 are baked under a temperature condition of about 200 ° C. in advance to remove water contained in each component (dehydration). Keep it.

【0042】(STEP6)電解液注入工程 次いで、電極形成手段20と電解液注入手段30との間
に設けられたしきりバルブPV2を開放して、上記主要
構成部STKが収納されたコンデンサセル105を電解
液注入手段30へ搬送した後、しきりバルブPV2を遮
断する。このとき、電解液注入手段30内部の雰囲気
は、予め、不活性ガス供給手段60により、電極形成手
段20と同等の雰囲気、例えば、アルゴンガス(Ar)
等の不活性ガスが満たされた状態に設定しておく。
(STEP 6) Electrolyte Injection Step Next, the threshold valve PV2 provided between the electrode forming means 20 and the electrolyte injection means 30 is opened to remove the capacitor cell 105 containing the main constituent part STK. After being transported to the electrolyte injection means 30, the threshold valve PV2 is shut off. At this time, the atmosphere inside the electrolyte injection means 30 is previously set to the same atmosphere as that of the electrode forming means 20, for example, argon gas (Ar) by the inert gas supply means 60.
, Etc., are set to be filled with an inert gas.

【0043】そして、まず、電解液注入手段30の真空
設定部32により、コンデンサセル105内が陰圧にな
るように真空排気した後、電解液注入部31により、例
えば、N−エチル−N−メチルピロリジニウム塩(ME
PYBF4)を電解質とし、スルフォラン+エチル−メ
チル−カーボネイト(75vol%SLF+25vol%EM
C)を溶媒とした濃度2.3mol/Lの有機系電解液1
04を、図示を省略した電解液注入口を介してコンデン
サセル105内に注入して、上記主要構成部STKを浸
漬する。
First, the inside of the capacitor cell 105 is evacuated to a negative pressure by the vacuum setting section 32 of the electrolyte injection means 30, and then, for example, N-ethyl-N- Methyl pyrrolidinium salt (ME
PYBF4) as an electrolyte, sulfolane + ethyl-methyl-carbonate (75 vol% SLF + 25 vol% EM
Organic electrolyte 1 having a concentration of 2.3 mol / L using C) as a solvent
04 is injected into the capacitor cell 105 through an electrolyte injection port (not shown) to immerse the main component STK.

【0044】(STEP7)セル封止工程 次いで、電解液注入手段30とセル封止手段40との間
に設けられたしきりバルブPV3を開放して、上記電解
液104が注入されたコンデンサセル105をセル封止
手段40へ搬送した後、しきりバルブPV3を遮断す
る。このとき、セル封止手段40内部の雰囲気は、予
め、不活性ガス供給手段60により、電解液注入手段3
0と同等の雰囲気、例えば、アルゴンガス(Ar)等の
不活性ガスが満たされた状態に設定しておく。
(STEP 7) Cell sealing step Next, the threshold valve PV3 provided between the electrolyte injection means 30 and the cell sealing means 40 is opened to remove the capacitor cell 105 into which the electrolyte 104 has been injected. After being conveyed to the cell sealing means 40, the threshold valve PV3 is shut off. At this time, the atmosphere inside the cell sealing means 40 is previously set by the inert gas supply means 60 to the electrolyte injection means 3.
An atmosphere equivalent to 0, for example, a state filled with an inert gas such as an argon gas (Ar) is set.

【0045】そして、注入口封止部41により、コンデ
ンサセル105の電解液注入口を封止することにより、
図3(c)に示すような電気二重層コンデンサ100が
完成する。その後、完成した電気二重層コンデンサ10
0に対して、1回だけ規定の充電電圧以上の高電圧を印
加して、電荷の充放電動作を行う電気賦活処理を行い、
電気二重層コンデンサ100を電気的に活性化する。
Then, the electrolyte injection port of the capacitor cell 105 is sealed by the injection port sealing portion 41,
The electric double layer capacitor 100 as shown in FIG. 3C is completed. After that, the completed electric double layer capacitor 10
For 0, a high voltage equal to or higher than a specified charging voltage is applied only once to perform an electric activation process of performing a charge / discharge operation of a charge,
The electric double layer capacitor 100 is electrically activated.

【0046】なお、図3(c)に示した電気二重層コン
デンサ100において、コンデンサセル105(上部ケ
ース105a、下部ケース105b)の材質として、絶
縁性材料を適用する場合には、コンデンサセル105内
の集電極102a、102bから、電気的に独立した取
り出し電極を延在させて、電気二重層コンデンサの両端
子とする。一方、導電性材料を適用する場合には、各々
の集電極102a、102bに電気的に接触し、絶縁性
のガスケット105cにより電気的に独立した上部ケー
ス105a及び下部ケース105bを、そのまま電気二
重層コンデンサ100の両端子とすることができる。な
お、本実施形態においては、上部ケース105a及び下
部ケース105bを、絶縁性材料により構成した場合に
ついて示した。
In the electric double layer capacitor 100 shown in FIG. 3C, when an insulating material is used as the material of the capacitor cell 105 (the upper case 105a and the lower case 105b), the inside of the capacitor cell 105 An electrically independent extraction electrode extends from the collector electrodes 102a and 102b of the first and second collector electrodes 102a and 102b to form both terminals of an electric double layer capacitor. On the other hand, when a conductive material is applied, the upper case 105a and the lower case 105b that are electrically in contact with the respective collecting electrodes 102a and 102b and are electrically independent by the insulating gasket 105c are directly separated from each other by the electric double layer. Both terminals of the capacitor 100 can be used. In this embodiment, the case where the upper case 105a and the lower case 105b are made of an insulating material has been described.

【0047】このような電気二重層コンデンサの製造方
法によれば、熱処理手段10において、アルカリ賦活処
理により生成された活性炭に対して、400〜900℃
の温度条件で熱処理を行うとともに、該熱処理の際に、
所定の還元性ガスを供給することにより、活性炭の表面
細孔に吸着した不純物が脱離して除去されるとともに、
これにより活性化した活性炭表面が還元されるので、活
性炭の表面細孔から脱離した不純物が活性炭表面に再び
吸着、結合するダングリングボンドが抑制されて、活性
炭の化学的安定性が向上する。
According to such a method for manufacturing an electric double layer capacitor, in the heat treatment means 10, the activated carbon generated by the alkali activation treatment is heated at 400 to 900 ° C.
While performing the heat treatment under the temperature conditions of, during the heat treatment,
By supplying a predetermined reducing gas, while the impurities adsorbed on the surface pores of the activated carbon are desorbed and removed,
As a result, the activated carbon surface is reduced, so that dangling bonds in which impurities desorbed from the surface pores of the activated carbon are re-adsorbed and bonded to the activated carbon surface are suppressed, and the chemical stability of the activated carbon is improved.

【0048】本実施形態に係る活性炭の改質方法での熱
処理を施す前後(熱処理前/熱処理後)の活性炭材料
(試料)の炭素環(主に、ベンゼン核)の面方向に広が
った複数の積層体のうち、互いに隣接する炭素環層の間
隔を広角X線回折によって測定したところ、熱処理前に
比較して、400〜900℃での熱処理後には、積層体
のうちの互いに隣接する炭素環層の間隔が狭くなってい
ることが判明した。
[0048] A plurality of carbon rings (mainly benzene nuclei) spread in the plane direction of the activated carbon material (sample) before and after heat treatment (before / after heat treatment) in the activated carbon reforming method according to the present embodiment. When the distance between adjacent carbon ring layers of the laminate was measured by wide-angle X-ray diffraction, compared to before the heat treatment, after the heat treatment at 400 to 900 ° C., the adjacent carbon ring layers of the laminate were compared. The spacing between the layers was found to be smaller.

【0049】これは、アルカリ賦活処理後であって、熱
処理前の活性炭材料の表面細孔には、官能基やガス等の
不純物が吸着されていることによる立体障害のため、炭
素環層の相互の間隔が広い状態(0.364〜0.37
0nm)にあるのに対して、アルカリ賦活処理後に、4
00〜900℃の温度条件で熱処理を施すことにより、
上記不純物が活性炭材料の表面細孔から脱離、除去され
て、炭素環層の相互の間隔が狭い状態(0.358〜
0.363nm)に移行したことを意味している。した
がって、活性炭中の炭素原子の充填密度が大きくなるの
で単位体積当たりの静電容量を大きくすることができる
ことが明らかになった。
This is due to the steric hindrance caused by the adsorption of impurities such as functional groups and gases on the surface pores of the activated carbon material after the alkali activation treatment and before the heat treatment. Is wide (0.364 to 0.37)
0 nm), but 4% after the alkali activation treatment.
By performing a heat treatment at a temperature condition of 00 to 900 ° C,
The above impurities are desorbed and removed from the surface pores of the activated carbon material, and the distance between the carbon ring layers is small (0.358 to 0.358).
0.363 nm). Therefore, it has been clarified that the packing density of carbon atoms in the activated carbon is increased, so that the capacitance per unit volume can be increased.

【0050】また、少なくとも、電気二重層コンデンサ
の主要構成部を形成する電極形成工程及びコンデンサセ
ル内に有機系電解液を注入する電解液注入工程を含む、
一連の電気二重層コンデンサの製造工程が、熱処理手
段、電極形成手段、電解液注入手段及びセル封止手段に
より、外気から遮断された特定の雰囲気中で実行され、
かつ、電極形成手段、電解液注入手段及びセル封止手段
における処理雰囲気が、不活性ガス供給手段により、含
有水分が管理されているので、外気等に含まれる水分等
の影響を受けることなく、電解液イオンと活性炭(分極
性電極)との電気二重層が良好に形成され、電気二重層
コンデンサの電気的特性の劣化が抑制されるとともに、
コンデンサ寿命が長寿命化する。
Further, the method includes at least an electrode forming step of forming a main component of the electric double layer capacitor and an electrolytic solution injecting step of injecting an organic electrolytic solution into the capacitor cell.
A series of manufacturing steps of the electric double layer capacitor is performed in a specific atmosphere cut off from the outside air by heat treatment means, electrode forming means, electrolyte injection means and cell sealing means,
In addition, the processing atmosphere in the electrode forming means, the electrolytic solution injecting means and the cell sealing means is controlled by the inert gas supply means, so that the moisture content is controlled, without being affected by the moisture and the like contained in the outside air and the like. An electric double layer of electrolyte ions and activated carbon (polarizable electrode) is well formed, and the deterioration of the electric characteristics of the electric double layer capacitor is suppressed.
The life of the capacitor is prolonged.

【0051】なお、本実施形態に示した熱処理工程おい
ては、還元性ガス(混合ガス)として、水素を添加した
不活性ガス(アルゴンガス)を適用した場合について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えば、水素ガス単独の雰囲気中で熱処理を施すものであ
ってもよい。また、還元性ガスは、水素に限定されるも
のではなく、例えば、メタン、エタン等の飽和炭化水素
ガスであってもよい。また、還元性ガス以外であって
も、主として酸素原子を有する官能基を除去することが
できる、エチレンやアセチレンガス等の反応性の高い不
飽和炭化水素ガスであってもよい。
In the heat treatment process shown in the present embodiment, the case where an inert gas (argon gas) to which hydrogen is added is applied as the reducing gas (mixed gas) has been described. However, the heat treatment may be performed in an atmosphere of hydrogen gas alone. Further, the reducing gas is not limited to hydrogen, and may be, for example, a saturated hydrocarbon gas such as methane and ethane. In addition, other than the reducing gas, a highly reactive unsaturated hydrocarbon gas such as ethylene or acetylene gas which can mainly remove a functional group having an oxygen atom may be used.

【0052】さらに、混合ガスに用いるキャリヤガスと
して、アルゴンガス等に不活性ガスを用いた場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、他の希
ガスを適用してもよい。加えて、上述した実施形態に示
した熱処理における製造条件は、少なくとも、400〜
900℃の温度条件で熱処理を行うものであれば、他の
圧力条件(真空状態)や、熱処理時間等で行うものであ
ってもよい。
Further, a case has been described where an inert gas is used as a carrier gas used for the mixed gas, such as an argon gas. However, the present invention is not limited to this, and another rare gas may be used. In addition, the manufacturing conditions in the heat treatment shown in the above-described embodiment are at least 400 to
As long as the heat treatment is performed at a temperature of 900 ° C., the heat treatment may be performed under another pressure condition (vacuum state), a heat treatment time, or the like.

【0053】ここで、上述した熱処理工程に適用される
温度条件について、図面を参照して説明する。図4は、
本実施形態に係る電気二重層コンデンサの製造方法にお
ける熱処理工程により生成された活性炭の熱分析の結果
を示すグラフである。ここでは、熱分析の手法として示
差熱分析法(DTA)と熱重量測定法(TGA)を用
い、示唆熱DTと熱質量TGの実験データを異なる座標
軸(左側Y軸及び右側Y軸)を用い、同一のグラフに示
す。
Here, the temperature conditions applied to the above-described heat treatment step will be described with reference to the drawings. FIG.
5 is a graph showing a result of a thermal analysis of activated carbon generated by a heat treatment step in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present embodiment. Here, differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetry (TGA) are used as thermal analysis techniques, and experimental data of the suggestive heat DT and thermal mass TG are used using different coordinate axes (left Y axis and right Y axis). , Are shown in the same graph.

【0054】図4に示すように、熱処理中の活性炭の示
差熱の変化を示すDT曲線(Sdt)は、熱処理温度37
6.8℃付近をピークとした上側に凸の曲部と、より高
温の熱処理温度で下側に凸の曲部からなる曲線を有して
いる。このことにより、上側に凸の曲部においては発熱
反応が生じ、何らかの分解反応が生じていることを示
し、下側に凸の曲部においては吸熱反応が生じているこ
とを示しているので、活性炭の表面細孔に吸着していた
不安定な官能基や水分、ガスが分解、脱離していること
を意味している。
As shown in FIG. 4, the DT curve (Sdt) showing the change in the differential heat of the activated carbon during the heat treatment is represented by a heat treatment temperature of 37.
It has a curve consisting of an upwardly convex curved portion having a peak around 6.8 ° C. and a downwardly convex curved portion at a higher heat treatment temperature. This indicates that an exothermic reaction occurs in the upwardly curved portion, indicating that some decomposition reaction has occurred, and that an endothermic reaction has occurred in the downwardly convex portion, This means that unstable functional groups, moisture, and gas adsorbed on the surface pores of the activated carbon are decomposed and desorbed.

【0055】一方、熱質量の変化を示すTG曲線(St
g)は、熱処理温度265.1℃付近を境界にして、よ
り高温側で熱質量が大きく低下する傾向を有している。
このことにより、熱処理温度が概ね300℃を越える
と、活性炭の表面細孔に吸着していた不安定な官能基や
水分、ガスが分解、脱離して除去されていることを意味
している。
On the other hand, a TG curve (St) showing a change in thermal mass
g) has a tendency that the thermal mass is greatly reduced on the higher temperature side with the heat treatment temperature around 265.1 ° C. as a boundary.
This means that when the heat treatment temperature exceeds about 300 ° C., the unstable functional groups, moisture and gas adsorbed on the surface pores of the activated carbon are decomposed and desorbed and removed.

【0056】このように、熱処理温度が概ね300℃を
越えた辺りから、活性炭の表面細孔に吸着した官能基や
ガス等の不純物が脱離することが判明したが、図4に示
された実験データを総合的に判断すると、不純物の脱離
が確実に進行し、活性炭表面が良好に活性化されるため
には、300℃よりも幾分高い温度、概ね400℃以上
の熱処理温度を適用することが好ましい。
As described above, it has been found that impurities such as functional groups and gases adsorbed on the surface pores of activated carbon are desorbed from around about 300 ° C. of the heat treatment temperature, as shown in FIG. Judging from the experimental data comprehensively, in order to ensure that the desorption of impurities progresses and the activated carbon surface is activated well, a heat treatment temperature somewhat higher than 300 ° C, generally 400 ° C or higher is applied. Is preferred.

【0057】また、熱処理温度を極端に高く設定(概ね
900℃以上)すると、活性炭の結晶化が進んで、コン
デンサとしての電気化学的特性が劣化することが、発明
者の各種実験から判明している。よって、活性炭の結晶
化を抑制しつつ、活性炭の表面細孔に吸着したガスや官
能基等の不純物を良好に脱離させて、活性炭の電気化学
的安定性を向上させるためには、概ね400〜900℃
の温度条件で熱処理を行うことが適切であるという結論
を得た。
It has been found from various experiments by the inventor that if the heat treatment temperature is set extremely high (approximately 900 ° C. or higher), crystallization of the activated carbon proceeds and the electrochemical characteristics of the capacitor deteriorate. I have. Therefore, in order to improve the electrochemical stability of the activated carbon by suppressing the crystallization of the activated carbon and satisfactorily desorbing impurities such as gas and functional groups adsorbed on the surface pores of the activated carbon and improving the electrochemical stability of the activated carbon. ~ 900 ° C
It was concluded that it is appropriate to perform the heat treatment under the following temperature conditions.

【0058】したがって、本実施形態に係る電気二重層
コンデンサの製造方法において、アルカリ賦活処理によ
り生成された活性炭に対して、400〜900℃の温度
条件で熱処理を行い、さらに、該熱処理雰囲気に水素等
の還元性ガスを供給する処理を行うことにより、活性炭
の表面細孔に吸着した化学的に不安定な不純物を良好に
除去することができるとともに、活性化した活性炭表面
を安定化することができる。
Therefore, in the method of manufacturing an electric double layer capacitor according to the present embodiment, the activated carbon produced by the alkali activation treatment is subjected to a heat treatment at a temperature of 400 to 900 ° C. By performing a process of supplying a reducing gas such as the above, it is possible to satisfactorily remove chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores of the activated carbon and to stabilize the activated activated carbon surface. it can.

【0059】次に、上述したような電気二重層コンデン
サの製造装置及び製造方法を適用して製造された電気二
重層コンデンサにおける電気的特性について、図面を参
照して説明する。図5は、上述した製造装置及び製造方
法により製造される電気二重層コンデンサにおいて、分
極性電極に適用される活性炭(試料)の比表面積と、熱
処理工程の前後における電気二重層コンデンサの電気的
特性との関係を示す実験データである。ここでは、試料
A1〜A5からなる活性炭の比表面積と、単位体積当た
りの静電容量(静電容量密度)及び内部抵抗との関係を
示す。
Next, the electrical characteristics of the electric double layer capacitor manufactured by applying the above-described apparatus and method for manufacturing an electric double layer capacitor will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows the specific surface area of the activated carbon (sample) applied to the polarizable electrode and the electrical characteristics of the electric double layer capacitor before and after the heat treatment step in the electric double layer capacitor manufactured by the above-described manufacturing apparatus and manufacturing method. 9 is experimental data showing the relationship with. Here, the relationship between the specific surface area of the activated carbon composed of the samples A1 to A5, the capacitance per unit volume (capacitance density), and the internal resistance is shown.

【0060】図5に示すように、比表面積が120m
/g以下に設定された試料A1〜A5のいずれの活性炭
材料においても、熱処理前に比較して、熱処理後には、
静電容量密度が概ね増加するとともに、内部抵抗が確実
に低下する傾向があることが判明した。これは、アルカ
リ賦活処理後であって、熱処理前の活性炭の表面細孔に
は、官能基やガス等の不純物が吸着されていることによ
り、活性炭の比表面積に関わらず、分極性電極における
帯電が阻害されて静電容量密度が低く(30.6〜3
2.6F/ml)抑えられるとともに、内部抵抗が高く
(25.2〜37.3Ω)なる傾向があるのに対して、
アルカリ賦活処理後に、400〜900℃の温度条件で
熱処理を施すとともに、水素等の還元性ガスを供給する
ことにより、比表面積が120m/g以下の活性炭で
は、上記不純物が活性炭の表面細孔から十分に脱離、除
去され、静電容量密度が概ね増加(33.6〜35.6
F/ml)するとともに、内部抵抗が低く(19.2〜2
5.1Ω)抑えられた状態に移行したことを意味してい
る。
As shown in FIG. 5, the specific surface area is 120 m 2.
/ G in any of the activated carbon materials of Samples A1 to A5,
It was found that as the capacitance density generally increased, the internal resistance tended to decrease. This is due to the fact that impurities such as functional groups and gases are adsorbed on the surface pores of the activated carbon after the alkali activation treatment and before the heat treatment. And the capacitance density is low (30.6 to 3
2.6F / ml) while the internal resistance tends to be high (25.2-37.3Ω),
After the alkali activation treatment, heat treatment is performed at a temperature of 400 to 900 ° C., and a reducing gas such as hydrogen is supplied. In the activated carbon having a specific surface area of 120 m 2 / g or less, the impurities are reduced to surface pores of the activated carbon. And the capacitance density is substantially increased (33.6 to 35.6).
F / ml) and the internal resistance is low (19.2 to 2
5.1 Ω) means that the state has been suppressed.

【0061】したがって、本実施形態に係る製造方法に
より、比表面積が120m/g以下に設定され、か
つ、400〜900℃の温度条件で熱処理を行って製造
された活性炭を電気二重層コンデンサの分極性電極に適
用することにより、活性炭の表面細孔に吸着した化学的
に不安定な不純物を良好に除去して、活性炭の電気化学
的特性を安定させることができるので、電気二重層コン
デンサの静電容量密度を増加させつつ、内部抵抗を大幅
に低減することができ、電気的特性に優れた電気二重層
コンデンサを提供することができる。
Therefore, according to the manufacturing method according to the present embodiment, the activated carbon produced by performing the heat treatment at a specific surface area of 120 m 2 / g or less and at a temperature of 400 to 900 ° C. is used for the electric double layer capacitor. By applying it to a polarizable electrode, the chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores of the activated carbon can be removed satisfactorily, and the electrochemical characteristics of the activated carbon can be stabilized. The internal resistance can be greatly reduced while the capacitance density is increased, and an electric double layer capacitor excellent in electric characteristics can be provided.

【0062】次いで、熱処理温度と電気二重層コンデン
サにおける静電容量密度及び内部抵抗との関係について
示す。図6は、熱処理温度と電気二重層コンデンサの静
電容量密度との関係を示す相関データであり、図7は、
熱処理温度と電気二重層コンデンサの内部抵抗との関係
を示す相関データである。ここでは、試料となる活性炭
として、上述した120m/g以下の比表面積を有す
る活性炭(代表例として比表面積32m/gを有する
試料A4)を用いた場合と、120m/g以上の比表
面積を有する活性炭(例として比表面積360m/g
を有する試料X)を用いた場合について比較検討する。
Next, the relationship between the heat treatment temperature and the capacitance density and internal resistance of the electric double layer capacitor will be described. FIG. 6 is correlation data showing the relationship between the heat treatment temperature and the capacitance density of the electric double layer capacitor.
4 is correlation data showing a relationship between a heat treatment temperature and an internal resistance of an electric double layer capacitor. Here, a case where the above-mentioned activated carbon having a specific surface area of 120 m 2 / g or less (a sample A4 having a specific surface area of 32 m 2 / g) is used as the activated carbon serving as a sample, and a ratio of 120 m 2 / g or more are used. Activated carbon having a surface area (for example, a specific surface area of 360 m 2 / g
Comparative study will be made on the case of using the sample X) having

【0063】図6に示すように、比表面積が120m
/g以下の活性炭(試料A4)を分極性電極として適用
した電気二重層コンデンサにおける静電容量密度は、熱
処理温度が概ね400〜600℃程度であるときに、3
5〜36F/mlにまで顕著に増加する傾向が観測され
た。一方、比表面積が120m/gよりも大きい、例
えば、比表面積360m/gの活性炭(試料X)にお
いては、熱処理温度に関わらず、略30F/ml程度の
静電容量密度を示し、ほとんど変化が観測されなかっ
た。
As shown in FIG. 6, the specific surface area is 120 m 2.
/ G or less of activated carbon (sample A4) as a polarizable electrode has a capacitance density of 3 when the heat treatment temperature is approximately 400 to 600 ° C.
A tendency to remarkably increase to 5-36 F / ml was observed. On the other hand, activated carbon (specimen X) having a specific surface area of more than 120 m 2 / g, for example, a specific surface area of 360 m 2 / g shows a capacitance density of about 30 F / ml regardless of the heat treatment temperature. No change was observed.

【0064】また、図7に示すように、比表面積が12
0m/g以下の活性炭(試料A4)を分極性電極とし
て適用した電気二重層コンデンサにおける内部抵抗は、
熱処理温度が概ね400℃以上であるときに、略20Ω
以下にまで顕著に低下する傾向が観測された。一方、比
表面積が120m/gよりも大きい、例えば、比表面
積360m/gの活性炭(試料X)においては、熱処
理温度に関わらず、18〜22Ω程度の内部抵抗を示
し、ほとんど変化が観測されなかった。
Further, as shown in FIG.
The internal resistance of an electric double layer capacitor using activated carbon (sample A4) of 0 m 2 / g or less as a polarizable electrode is:
When the heat treatment temperature is approximately 400 ° C. or more, approximately 20Ω
The tendency to decrease significantly below was observed. On the other hand, activated carbon (specimen X) having a specific surface area of more than 120 m 2 / g, for example, a specific surface area of 360 m 2 / g, shows an internal resistance of about 18 to 22Ω regardless of the heat treatment temperature, and shows almost no change. Was not done.

【0065】このような静電容量密度及び内部抵抗の変
化傾向は、上述した図4において示した、活性炭の表面
細孔に吸着した官能基やガス等の不純物の脱離が確実に
進行し始める熱処理温度、すなわち、300〜400℃
と一致し、これにより、比表面積が120m/g以下
の活性炭において、化学的な安定性が向上し、電荷の蓄
積が良好に行われて静電容量密度が増加するとともに、
内部抵抗が大幅に減少して、電気二重層コンデンサの電
気的特性が改善されることが判明した。
The tendency of the change in the capacitance density and the internal resistance is such that the desorption of the impurities such as the functional group and the gas adsorbed on the surface pores of the activated carbon shown in FIG. Heat treatment temperature, ie, 300-400 ° C
According to this, in the activated carbon having a specific surface area of 120 m 2 / g or less, the chemical stability is improved, the charge accumulation is performed favorably, and the capacitance density is increased.
It has been found that the internal resistance is greatly reduced and the electrical characteristics of the electric double layer capacitor are improved.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る活性
炭の改質方法によれば、賦活処理により生成された活性
炭に対して、400〜900℃の温度条件で熱処理を行
うことにより、活性炭の結晶化を抑制しつつ、活性炭の
表面細孔に吸着した反応ガスや官能基等の不純物の結合
を解除して脱離させ、かつ、熱処理雰囲気を所定の真空
状態(気圧条件)に保持することにより、上記脱離した
不純物が表面細孔近傍から排除される。これにより、表
面細孔に吸着した化学的に不安定な不純物に起因する活
性炭の化学的安定性の劣化を改善して、活性炭表面を活
性化することができ、電気化学的安定性に優れた活性炭
を提供することができる。
As described above, according to the activated carbon reforming method of the present invention, the activated carbon produced by the activation treatment is heat-treated at a temperature of 400 to 900 ° C. While suppressing the crystallization of the activated carbon, the bonding of the impurities such as the reaction gas and the functional group adsorbed on the surface pores of the activated carbon is released and desorbed, and the heat treatment atmosphere is maintained at a predetermined vacuum state (pressure condition). As a result, the desorbed impurities are excluded from the vicinity of the surface pores. As a result, the activated carbon surface can be activated by improving the degradation of the chemical stability of the activated carbon caused by the chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores, and has excellent electrochemical stability. Activated carbon can be provided.

【0067】また、本発明によれば、活性炭を電極材料
に適用した電気二重層コンデンサの製造方法において、
熱処理手段によりアルカリ賦活処理により生成された活
性炭に対して、400〜900℃の温度条件で熱処理を
行うとともに、熱処理手段、電極形成手段、電解液注入
手段及びセル封止手段により行われる電気二重層コンデ
ンサを製造する各処理工程が、外気から遮断された還元
性ガス雰囲気又は不活性ガス雰囲気等の特定の雰囲気内
で行われる。
Further, according to the present invention, in a method for manufacturing an electric double layer capacitor using activated carbon as an electrode material,
The activated carbon generated by the alkali activation treatment by the heat treatment means is subjected to a heat treatment at a temperature of 400 to 900 ° C., and the electric double layer is conducted by the heat treatment means, the electrode forming means, the electrolyte injection means and the cell sealing means. Each processing step for manufacturing the capacitor is performed in a specific atmosphere such as a reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere which is cut off from the outside air.

【0068】したがって、活性炭の結晶化を抑制しつ
つ、活性炭の表面細孔に吸着した反応ガスや官能基等の
不純物の結合を解除して脱離させ、かつ、熱処理雰囲気
を所定の真空状態(気圧条件)に保持することにより、
上記脱離した不純物を表面細孔近傍から除去することが
できるので、表面細孔に吸着した化学的に不安定な不純
物に起因する活性炭の化学的安定性の劣化を改善して、
活性炭表面を活性化することができ、静電容量及び内部
抵抗を改善した電気二重層コンデンサを提供することが
できる。また、外気等に含まれる水分等の影響を受ける
ことなく電気二重層コンデンサを製造することができる
ので、水分による電気二重層コンデンサの電気的特性の
劣化を抑制することができる。
Therefore, while suppressing the crystallization of the activated carbon, the bonding of the impurities such as the reaction gas and the functional group adsorbed on the surface pores of the activated carbon is released by desorption, and the heat treatment atmosphere is maintained in a predetermined vacuum state ( Pressure conditions),
Since the desorbed impurities can be removed from near the surface pores, it is possible to improve the deterioration of the chemical stability of activated carbon caused by the chemically unstable impurities adsorbed on the surface pores,
The activated carbon surface can be activated, and an electric double layer capacitor with improved capacitance and internal resistance can be provided. Further, since the electric double layer capacitor can be manufactured without being affected by moisture or the like contained in the outside air or the like, deterioration of the electric characteristics of the electric double layer capacitor due to moisture can be suppressed.

【0069】ここで、上記熱処理は、脱気後、所定の還
元性ガスが供給された雰囲気で、活性炭に対して熱処理
を継続するようにすることが好ましく、上記熱処理手段
における前記活性炭の熱処理の際に、所定の還元性ガス
を供給する還元性ガス供給手段を備えた構成を有するも
のであってもよい。
Here, the heat treatment is preferably such that after degassing, the heat treatment is continued on the activated carbon in an atmosphere supplied with a predetermined reducing gas. In this case, a configuration having a reducing gas supply means for supplying a predetermined reducing gas may be employed.

【0070】すなわち、還元性ガス供給手段により熱処
理雰囲気に水素等の還元性ガス、又は、還元性ガスと不
活性ガスの混合ガスを供給することにより、上記熱処理
により活性炭の表面細孔に吸着した不純物が脱離して活
性化した活性炭表面が還元されるので、活性炭の表面細
孔から脱離した不純物が活性炭表面に再び吸着、結合す
るダングリングボンドを抑制して、活性炭の化学的安定
性を向上することができる。したがって、電気二重層コ
ンデンサの静電容量及び内部抵抗を一層改善して電気的
特性に優れた電気二重層コンデンサを提供することがで
きる。
That is, by supplying a reducing gas such as hydrogen or a mixed gas of a reducing gas and an inert gas to the heat treatment atmosphere by the reducing gas supply means, the gas was adsorbed on the surface pores of the activated carbon by the heat treatment. Since the activated carbon surface activated by the desorption of impurities is reduced, the impurities desorbed from the surface pores of the activated carbon are prevented from adsorbing and binding to the activated carbon surface again, thereby reducing the chemical stability of the activated carbon. Can be improved. Therefore, it is possible to further improve the capacitance and the internal resistance of the electric double layer capacitor and provide an electric double layer capacitor having excellent electric characteristics.

【0071】また、上述した電気二重層コンデンサの製
造方法において、少なくとも、コンデンサ主要部を形成
する工程及びケース内に電解液を注入する工程は、含有
水分が管理された所定の雰囲気で行われるものであって
もよく、少なくとも、電極形成手段及び電解液注入手段
に対して、含有水分が管理された不活性ガスを供給する
不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えた構成
を有するものであってもよい。
In the above-described method for manufacturing an electric double layer capacitor, at least the step of forming the main part of the capacitor and the step of injecting the electrolytic solution into the case are performed in a predetermined atmosphere in which the water content is controlled. And having at least an inert gas supply means for supplying an inert gas for supplying an inert gas whose moisture content is controlled to the electrode forming means and the electrolyte solution injection means. It may be.

【0072】これにより、上記熱処理における活性炭の
表面細孔からの不純物の除去後、化学的安定性を向上さ
せた活性炭表面が水分環境に晒されることなく、電極が
形成されて電解液に浸漬されるので、活性炭の化学的安
定性を良好に保持することができ、電気二重層コンデン
サの静電容量及び内部抵抗の改善を図ることができると
ともに、有機系の電解液を使用した場合であっても、電
解液の劣化を抑制してコンデンサ寿命の長期化を図るこ
とができる。
Thus, after the impurities are removed from the surface pores of the activated carbon in the heat treatment, the surface of the activated carbon having improved chemical stability is not exposed to the moisture environment, and the electrodes are formed and immersed in the electrolytic solution. Therefore, the chemical stability of the activated carbon can be favorably maintained, the capacitance and the internal resistance of the electric double layer capacitor can be improved, and the case where an organic electrolytic solution is used. Also, it is possible to prolong the life of the capacitor by suppressing the deterioration of the electrolytic solution.

【0073】さらに、上述した電気二重層コンデンサの
製造方法に適用される活性炭は、比表面積が120m
/g以下に設定されているものであってもよく、これに
よれば、電気二重層コンデンサの静電容量の増加及び内
部抵抗の低減を図ることができることが実験的に実証さ
れた。
Further, the activated carbon applied to the above-described method for manufacturing an electric double layer capacitor has a specific surface area of 120 m 2.
/ G or less, and it has been experimentally demonstrated that according to this, the capacitance of the electric double layer capacitor can be increased and the internal resistance can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る電気二重層コンデンサの製造装置
の一実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of an apparatus for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present invention.

【図2】本発明に係る活性炭材料の製造方法の一実施形
態を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of a method for producing an activated carbon material according to the present invention.

【図3】本実施形態に係る電気二重層コンデンサの製造
方法により製造される電気二重層コンデンサの組立構成
図である。
FIG. 3 is an assembly configuration diagram of the electric double layer capacitor manufactured by the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present embodiment.

【図4】本実施形態に係る電気二重層コンデンサの製造
方法における熱処理工程により生成された活性炭の熱分
析の結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a result of thermal analysis of activated carbon generated by a heat treatment step in the method for manufacturing an electric double layer capacitor according to the present embodiment.

【図5】分極性電極に適用される活性炭(試料)の比表
面積と、熱処理工程の前後における電気二重層コンデン
サの電気的特性との関係を示す実験データである。
FIG. 5 is experimental data showing the relationship between the specific surface area of activated carbon (sample) applied to a polarizable electrode and the electrical characteristics of an electric double layer capacitor before and after a heat treatment step.

【図6】熱処理温度と電気二重層コンデンサの静電容量
密度との関係を示す相関データである。
FIG. 6 is correlation data showing the relationship between the heat treatment temperature and the capacitance density of the electric double layer capacitor.

【図7】熱処理温度と電気二重層コンデンサの内部抵抗
との関係を示す相関データである。
FIG. 7 is correlation data showing the relationship between the heat treatment temperature and the internal resistance of the electric double layer capacitor.

【図8】従来技術における電気二重層コンデンサの概略
構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electric double layer capacitor according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 熱処理手段 20 電極形成手段 30 電解液注入手段 40 セル封止手段 50 還元性ガス供給手段 60 不活性ガス供給手段 100 電気二重層コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat treatment means 20 Electrode formation means 30 Electrolyte injection means 40 Cell sealing means 50 Reducing gas supply means 60 Inert gas supply means 100 Electric double layer capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 悟 東京都八王子市石川町2951番地の5 カシ オ計算機株式会社八王子研究所内 Fターム(参考) 4G046 HA10 HC01 HC03 HC08 HC12 5E082 AB09 BC14 LL21 MM23 MM24 PP06 PP10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Satoru Satorita 5 Casio Computer Hachioji Research Laboratory, 2951 Ishikawacho, Hachioji-shi, Tokyo F-term (reference) 4G046 HA10 HC01 HC03 HC08 HC12 5E082 AB09 BC14 LL21 MM23 MM24 PP06 PP10

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素材料に所定の賦活処理を行い生成さ
れた活性炭に対して、所定の真空状態になるように脱気
しつつ、400〜900℃の温度条件で熱処理を行うこ
とを特徴とする活性炭の改質方法。
An activated carbon produced by subjecting a carbon material to a predetermined activation treatment is subjected to a heat treatment at a temperature of 400 to 900 ° C. while being degassed to a predetermined vacuum state. Activated carbon reforming method.
【請求項2】 前記熱処理は、前記活性炭を構成する炭
素環相互の間隔が0.363nm以下になるように、少
なくとも、前記温度条件及び前記真空状態を含む熱処理
条件が設定されていることを特徴とする請求項1に記載
の活性炭の改質方法。
2. The heat treatment is characterized in that heat treatment conditions including at least the temperature condition and the vacuum state are set such that the distance between carbon rings constituting the activated carbon is 0.363 nm or less. The method for reforming activated carbon according to claim 1, wherein
【請求項3】 炭素材料に所定の賦活処理を行い生成さ
れた活性炭に対して、所定の真空状態になるように脱気
しつつ、400〜900℃の温度条件で熱処理を行う工
程と、 前記熱処理された活性炭を所定の形状に成形して分極性
電極を形成し、絶縁性のセパレータを介して対向するよ
うに配置するとともに、集電極を接触させたコンデンサ
主要部を形成する工程と、 前記コンデンサ主要部を収納したケース内に所定の電解
液を注入する工程と、 前記コンデンサ主要部を前記電解液に浸漬した状態で、
前記ケースを封止する工程と、を有し、 前記各工程が外気から遮断された特定の雰囲気内で、順
次実行されることを特徴とする電気二重層コンデンサの
製造方法。
3. a step of subjecting the activated carbon produced by subjecting the carbon material to a predetermined activation treatment to a heat treatment at a temperature of 400 to 900 ° C. while degassing to a predetermined vacuum state; Forming the heat-treated activated carbon into a predetermined shape to form a polarizable electrode, disposing the polarizer opposite to each other with an insulating separator interposed therebetween, and forming a capacitor main part in contact with a collector electrode, Injecting a predetermined electrolytic solution into the case containing the capacitor main part, and in a state where the capacitor main part is immersed in the electrolytic solution,
And a step of sealing the case, wherein each of the steps is sequentially performed in a specific atmosphere cut off from the outside air.
【請求項4】 前記熱処理は、前記脱気後、所定の還元
性ガスが供給された雰囲気で前記活性炭に対して熱処理
を継続することを特徴とする請求項3記載の電気二重層
コンデンサの製造方法。
4. The production of an electric double layer capacitor according to claim 3, wherein, after the degassing, the heat treatment is continued on the activated carbon in an atmosphere supplied with a predetermined reducing gas. Method.
【請求項5】 少なくとも、前記コンデンサ主要部を形
成する工程及び前記ケース内に電解液を注入する工程
は、含有水分が管理された所定の雰囲気で行われること
を特徴とする請求項3記載の電気二重層コンデンサの製
造方法。
5. The method according to claim 3, wherein at least the step of forming the main part of the capacitor and the step of injecting the electrolyte into the case are performed in a predetermined atmosphere in which the water content is controlled. Manufacturing method of electric double layer capacitor.
【請求項6】 前記熱処理が行われる活性炭は、比表面
積が120m/g以下に設定されていることを特徴と
する請求項3記載の電気二重層コンデンサの製造方法。
6. The method for manufacturing an electric double layer capacitor according to claim 3, wherein the activated carbon subjected to the heat treatment has a specific surface area of 120 m 2 / g or less.
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