JP2002260971A

JP2002260971A - 電気二重層キャパシタ

Info

Publication number: JP2002260971A
Application number: JP2002008987A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Ikeda; 克治池田; Kazuya Hiratsuka; 和也平塚; Manabu Kazuhara; 学数原; Takeshi Morimoto; 剛森本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】耐電圧が高く、エネルギ密度が格段に大きい電
気二重層キャパシタを提供する。【解決手段】対向する一対の電極の正極１を活性炭を主
体とする分極性電極とし、負極５をリチウムをイオン化
した状態で吸蔵、脱離しうる炭素材料であってフルフリ
ルアルコール樹脂の熱分解物又はノボラック樹脂の熱分
解物からなる炭素材料にリチウムを化学的方法又は電気
化学的方法で吸蔵させた炭素質材料を主体とするものと
し、電解液７を非水系電解液とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐電圧が高く、高エ
ネルギ密度化が可能な電気二重層キャパシタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気二重層キャパシタは、１）集
電体上に活性炭を主体とする電極層を形成して平板状の
分極性電極とし、対向する分極性電極の間にセパレータ
を挟んで素子とし、この素子を電解液とともに容器中に
収容し、封口板とガスケットにより、容器の金属ケース
と封口板の間をガスケットで絶縁した状態で密封して構
成しているか、２）一対のシート状分極性電極の間にセ
パレータを重ねた状態で巻回して素子とし、この素子に
電解液を含浸させて容器の金属ケース中に収容し、金属
ケースの開口部を、電解液が蒸発しないように封口部材
で密封して構成している。

【０００３】また、大電流あるいは大容量用途向けに、
多数の平板状分極性電極の間にそれぞれセパレータを挟
んで積層した素子を、電解液とともに容器中に収容した
電気二重層キャパシタも提案されている（特開平４−１
５４１０６、特開平３−２０３３１１、特開平４−２８
６１０８）。

【０００４】たとえば、この種の電気二重層キャパシタ
では、平板状分極性電極の形状を矩形とし、平板状分極
性電極とセパレータを交互に積層して素子とし、正極及
び負極とする分極性電極の端部にそれぞれ正極リード部
材および負極リード部材をかしめにより接続し、正極リ
ード部材と負極リード部材を上蓋に設けた正極端子と負
極端子にそれぞれ接続し、素子に電解液を含浸して容器
のケース中に収容し上蓋で密閉している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】正極および負極の両方
に活性炭を主体とする分極性電極を使用した従来の電気
二重層キャパシタでは、使用する電解液の溶媒と電解質
の選択にもよるが、単一の電気二重層キャパシタの耐電
圧は、水系電解液で約１．３Ｖ、有機溶媒系電解液で約
２．５Ｖである。この場合、より大きいエネルギ容量の
電気二重層キャパシタを実現するためには、電気二重層
キャパシタの耐電圧をさらに高くすることが近道であ
る。

【０００６】小型の電気二重層キャパシタは、現在メモ
リバックアップ用に多く使用されており、ＩＣの多くが
５Ｖで駆動されていたため、電気二重層キャパシタを複
数個直列に接続して５Ｖ超の耐電圧を得ていた。その
後、ＩＣが３Ｖで駆動されるようになってメモリバック
アップの電圧も３Ｖ超で済むようになり、単一の電気二
重層キャパシタで３Ｖ超の使用電圧を有する二重層キャ
パシタの実現が待たれている。

【０００７】従来は、電気二重層キャパシタの容量を大
きくするため、比表面積の大きな活性炭を採用して大容
量化していたが、活性炭の比表面積は３０００ｍ^２／ｇ
程度が限度であり、大比表面積の活性炭を使用する電気
二重層キャパシタの単位容積当たりの容量もほぼ限界に
達し、さらにＩＣメモリをバックアップしうる時間を長
くできるように、より大容量の二重層キャパシタの実現
が待たれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
すべくなされたものであり、本発明の電気二重層キャパ
シタは、セパレータを挟んで対向する電極と、電解液と
を容器中に収容した電気二重層キャパシタであって、正
側の電極（正極）が活性炭を主体とする分極性電極であ
り、前記炭素材料がフルフリルアルコール樹脂の熱分解
物又はノボラック樹脂の熱分解物であり、負側の電極
（負極）がリチウムをイオン化した状態で吸蔵、離脱し
うる炭素材料に化学的方法又は電気化学的方法で予めリ
チウムを吸蔵させた炭素質材料を主体とする電極であ
り、電解液が非水系電解液であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の電気二重層キャパシタに
は２種類の電極が使用されており、それぞれ吸着又は吸
蔵されるイオンが限定されている。すなわち、リチウム
をイオン化した状態で吸蔵、離脱しうる炭素材料に予め
リチウムを吸蔵させた炭素質材料を主体とする電極は、
リチウムイオンのみを吸蔵でき、これが負極（非分極性
電極）となる。また、活性炭を主体とした分極性電極は
アニオンを吸着でき、これが正極となる。

【００１０】これら正極と負極の特性をフルに発揮させ
るため、電解液は非水系電解液とされ、また、電解液の
電解質はカチオンがリチウムイオンであるリチウム塩と
される。リチウム塩としては以下のものが好ましく例示
される。

【００１１】ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ
（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣ_４
Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＣ_８Ｆ_１７ＳＯ_３、ＬｉＢ［Ｃ_６Ｈ_３
（ＣＦ_３）_２−３，５］_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｆ_５）_４、Ｌ
ｉＢ［Ｃ_６Ｈ_４（ＣＦ_３）−４］_４、ＬｉＢＦ_４、Ｌｉ
ＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＣＯ
_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２。なお、上式中［Ｃ_６Ｈ
_３（ＣＦ_３）_２−３，５］はフェニル基の３位と５位
に、［Ｃ_６Ｈ_４（ＣＦ_３）−４］はフェニル基の４位
に、それぞれ−ＣＦ_３が置換されているものを意味す
る。

【００１２】これらリチウム塩の非水系電解液中の濃度
は、電気二重層キャパシタの特性が充分引き出せるよう
に、０．１〜２．５モル／リットル、さらには０．２〜
２．０モル／リットルとするのが好ましい。

【００１３】非水系電解液の溶媒としては以下のものが
好ましく例示される。これらの溶媒はそれぞれ単独で使
用してもよく、２種以上混合して使用してもよい。

【００１４】プロピレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカー
ボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン、１，３−ジオキソラン、
ジメチルスルホキシド、スルホラン、ホルムアミド、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキソ
ラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハ
ク酸、無水フタル酸、１，３−プロパンスルトン、４，
５−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、１，３−
ジオキサン、１，４−ジオキサン、３−メチル−２−オ
キサゾリジノン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒ
ドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒ
ドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、
ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエン。

【００１５】高い耐電圧が得られるように、リチウム塩
を溶かした非水系電解液中に含まれる水分量は１５０ｐ
ｐｍ以下、さらには５０ｐｐｍ以下とするのが好まし
い。

【００１６】本発明の電気二重層キャパシタの電極のう
ち、活性炭を主体とする分極性電極の正極は、好ましく
は活性炭と電子伝導性を付与する導電剤で構成される。
分極性電極は、従来知られている種々の方法で形成でき
る。たとえば、活性炭粉末に導電剤のカーボンブラック
と結合剤のフェノール系樹脂とを混合したものをプレス
成形し、得られた成形体を不活性ガス雰囲気中で焼成
し、水蒸気雰囲気中で賦活することにより、主として活
性炭とカーボンブラックの導電剤からなる分極性電極
（正極）が得られる。この正極は集電体に導電性接着剤
等を用いて接合するのが好ましい。

【００１７】また、活性炭粉末、カーボンブラック（導
電剤）及び結合剤をアルコールの存在下で混練し、シー
ト状に成形し、次いで乾燥すれば分極性電極が得られ
る。分極性電極の正極は、導電性接着剤等を用いて集電
体と接合するのが好ましい。結合剤としては、たとえば
ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。また、活性炭
粉末、導電剤のカーボンブラック及び結合剤に溶媒を混
合してスラリとし、集電体の金属箔表面に塗布して乾燥
し、集電体と一体化された正極とする方法も好ましい方
法である。

【００１８】また、電極のうち、リチウムをイオン化し
た状態で吸蔵、離脱しうる炭素材料に予めリチウムを吸
蔵させた炭素質材料を主体とする負極は、好ましくはリ
チウムをイオン化した状態で吸蔵しうる炭素材料と結合
剤で構成される。この負極は、たとえば以下のような方
法で形成できる。

【００１９】１）リチウムをイオン化した状態で吸蔵し
うる炭素材料の粉末と結合剤とをアルコールの存在下で
混練し、シート状に成形後乾燥して負極とする。次いで
この負極を導電性接着剤等を用いて集電体に接合し、リ
チウム箔を負極に接触させた状態で電気二重層キャパシ
タの容器中に封入した後加温し、リチウムを炭素材料に
吸蔵させる。好ましい結合剤には、たとえばポリテトラ
フルオロエチレンがある。

【００２０】２）リチウムをイオン化した状態で吸蔵し
うる炭素材料の粉末と結合剤に溶媒を混合してスラリと
し、集電体の金属箔上に塗布後乾燥し、集電体と一体化
された負極とする。これら正極と負極を製造するに際
し、スラリを塗布する場合に用いる好ましい結合剤とし
ては、ポリビニリデンフルオリド、フルオロオレフィン
共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエー
テル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポ
リアクリル酸がある。

【００２１】スラリの溶媒は、これら結合剤を溶解しう
るものを使用するのが好ましく、Ｎ−メチルピロリド
ン、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、イソ
ホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタ
ノール、ブタノール、水等が使用できる。また、上記架
橋ポリマーの架橋剤には、たとえばアミン類、ポリアミ
ン類、ポリイソシアネート類、ビスフェノール類、ペル
オキシド類が使用できる。

【００２２】正極に使用できる活性炭には、やしがら系
活性炭、石油コークス系活性炭等があり、大容量の電気
二重層キャパシタを得るには石油コークス系活性炭を使
用するのが好ましい。また、活性炭の賦活処理の方法に
は、水蒸気賦活処理法、溶融ＫＯＨ賦活処理法等があ
り、より大容量の電気二重層キャパシタを得るには溶融
ＫＯＨ賦活処理法によるものを使用するのが好ましい。

【００２３】また、導電性を高めるために正極に配合す
るカーボンブラック等の導電剤の量は少ないとその効果
がほとんどなく、多すぎると容量が小さくなるので、活
性炭及びバインダの合量中１〜５０重量％とするのが好
ましい。正極に配合しうる好ましい導電剤としては、他
にケッチェンブラック、アセチレンブラック、天然黒
鉛、人造黒鉛、金属ファイバー、酸化チタン、酸化ルテ
ニウムがある。

【００２４】また、活性炭としては、平均粒径が２０μ
ｍ以下で、比表面積が１５００〜３０００ｍ^２／ｇのも
のを使用するのが好ましく、このような活性炭の使用に
よって電気二重層キャパシタの容量を大きく、かつ内部
抵抗を低くできる。

【００２５】負極の主な構成材料である、リチウムをイ
オン化した状態で吸蔵、離脱しうる炭素材料としては、
天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球
体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウィスカ、
黒鉛化炭素繊維、フルフリルアルコール樹脂の熱分解
物、ノボラック樹脂の熱分解物、ピッチ、コークス等の
縮合多環炭化水素化合物の熱分解物が挙げられるが、本
発明ではフルフリルアルコール樹脂の熱分解物又はノボ
ラック樹脂の熱分解物を使用する。

【００２６】天然黒鉛は、発達した結晶構造を有する不
純物の少ないものが好ましい。発達した結晶構造を有す
る好ましい天然黒鉛とは、広角Ｘ線回折で測定される面
間隔ｄ_００２が０．３３６ｎｍ以下であり、結晶粒子の
ｃ軸方向のサイズＬ_ｃが１００ｎｍ以上のものである。

【００２７】天然黒鉛の精製方法として、一般に硝酸、
硫酸、フッ酸等による酸洗浄が行われるが、不純物を効
果的に除くため、フッ酸による酸洗浄を行ったものを使
用するのが好ましい。特には、酸洗浄によって不純物を
除去した、純度が９９％以上の天然黒鉛を使用するのが
好ましい。

【００２８】人造黒鉛は、発達した結晶構造を有する不
純物の少ないものが好ましい。発達した結晶構造を有す
るものとは、広角Ｘ線回折により測定した面間隔ｄ
_００２が０．３３７ｎｍ以下であり、結晶粒子のｃ軸方
向のサイズＬ_ｃが２０ｎｍ以上のものである。人造黒鉛
は出発物質を選ぶことによって高純度のものが容易に得
られるので、純度が９９．５％以上のものを使用するの
が好ましい。

【００２９】黒鉛化メソカーボン小球体は、不活性雰囲
気中において２５００℃以上の高温で熱処理された発達
した結晶構造を有する不純物の少ないものが好ましい。
発達した結晶構造を有するものとは、広角Ｘ線回折によ
り測定した面間隔ｄ_００２が０．３３８ｎｍ以下であ
り、結晶粒子のｃ軸方向のサイズＬ_ｃが２０ｎｍ以上の
ものである。

【００３０】黒鉛化メソフェーズカーボン繊維は、不活
性雰囲気中において２５００℃以上の高温で熱処理され
た発達した結晶構造を有する不純物の少ないものが好ま
しい。発達した結晶構造を有するものとは、広角Ｘ線回
折により測定した面間隔ｄ_０ _０２が０．３３７ｎｍ以下
であり、結晶粒子のｃ軸方向のサイズＬ_ｃが２５ｎｍ以
上のものである。

【００３１】黒鉛ウィスカは、発達した結晶構造を有す
る不純物の少ないものが好ましい。発達した結晶構造を
有するものとは、広角Ｘ線回折により測定した面間隔ｄ
_００ _２が０．３３８ｎｍ以下であり、結晶粒子のｃ軸方
向のサイズＬ_ｃが１０ｎｍ以上のものである。

【００３２】黒鉛化炭素繊維は、アクリロニトリル樹脂
等を不活性雰囲気中において２５００℃以上の高温で熱
処理した、発達した結晶構造を有する不純物の少ないも
のが好ましい。発達した結晶構造を有するものとは、広
角Ｘ線回折により測定した面間隔ｄ_００２が０．３３７
ｎｍ以下であり、結晶粒子のｃ軸方向のサイズＬ_ｃが１
０ｎｍ以上のものである。

【００３３】フルフリルアルコール樹脂の熱分解物は、
フルフリルアルコール樹脂を不活性雰囲気中において１
０００〜１５００℃で熱処理した不純物の少ないものが
好ましい。１０００〜１５００℃の熱処理によって、こ
の熱分解物の広角Ｘ線回折により測定される面間隔ｄ
_００２は０．３７５〜０．３９ｎｍとなる。

【００３４】ノボラック樹脂の熱分解物は、ノボラック
樹脂を不活性雰囲気中において８００℃以下の温度で熱
処理した、熱処理後の炭素材料のＨ／Ｃ原子比が０．２
５〜０．２８であるものが好ましい。この熱分解物を広
角Ｘ線回折で測定した面間隔ｄ_００２は０．３７ｎｍ以
上となる。

【００３５】ピッチ、コークス等の多環炭化水素縮合高
分子化合物の熱分解物は、ピッチ、コークス等の多環炭
化水素縮合高分子化合物を不活性雰囲気中において５０
０〜１８００℃で熱処理した、広角Ｘ線回折で測定した
面間隔ｄ_００２が０．３４〜０．３７ｎｍであり、結晶
粒子のｃ軸方向のサイズＬ_ｃが１．２〜２３ｎｍのもの
が好ましい。

【００３６】リチウムをイオン化した状態で吸蔵、離脱
しうる炭素材料の粉末は、好ましくは平均粒径が３０μ
ｍ以下のものを使用する。これによって、電気二重層キ
ャパシタの容量を大きくでき、かつ内部抵抗を低くでき
る。また、正極と負極に配合する結合剤の量は０．５〜
２０重量％とするのが好ましい。結合剤が０．５重量％
未満であると電極の結合強度が不足し、２０重量％超で
あると内部抵抗が増大したり、容量が小さくなったりす
るためである。容量と結合強度のバランスを考慮する
と、結合剤の配合量は０．５〜１０重量％とするのがよ
り好ましい。

【００３７】電極は、薄い塗布膜、シート状又は板状の
成形体、さらには複合物からなる板状成形体のいずれで
あってもよい。集電体は電気化学的及び化学的に耐食性
のある導電体であればよく、正極に用いる好ましい集電
体には、ステンレス、アルミニウム、チタン又はタンタ
ルがある。これらのうち、ステンレス及びアルミニウム
がその性能と入手する価格が安い点で好ましい。負極の
集電体には、リチウムと反応しないステンレス、銅又は
ニッケルを使用するのが好ましい。

【００３８】また、リチウムをイオン化した状態で吸
蔵、離脱しうる炭素材料に予めリチウムを吸蔵させてお
く方法としては、たとえば次の方法がある。

【００３９】１）粉末状のリチウムをリチウムをイオン
化した状態で吸蔵、離脱しうる炭素材料と混合しておく
化学的方法。

【００４０】２）負側の電極とリチウム金属箔とを接触
させた状態で非水系電解液とともに予め容器中に封入
し、次いで加温してリチウムをイオン化させ、イオン化
した状態のリチウムを炭素材料中に取り込ませる化学的
方法。

【００４１】３）リチウム塩を含む非水系電解液中にお
いて、一方をリチウムをイオン化した状態で吸蔵、離脱
しうる炭素材料と結合剤により形成された電極とし、も
う一方をリチウム金属の電極として電流を通じ、炭素材
料中にリチウムをイオン化した状態で取り込ませる電気
化学的方法。

【００４２】これら１）〜３）の方法のうち、２）は簡
便なので特に好ましい。

【００４３】本発明によれば、従来の電気二重層キャパ
シタと比べ、耐電圧が顕著に高くて容量の大きい、従来
製品の２倍から４倍程度のエネルギ密度を有する電気二
重層キャパシタが得られる。本発明は、コイン型のよう
な小サイズの電気二重層キャパシタに適用しても顕著な
効果が得られるが、静電容量が１００〜１００００Ｆ、
もしくは電流３〜１０００Ａの、超大容量、大電流向け
の電気二重層キャパシタにも好適である。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例によって説明
するが、本発明は以下の実施例によって限定されない。

【００４５】［例１（参考例）］ＫＯＨ賦活処理法で賦
活された石油コークス系活性炭粉末（比表面積２２００
ｍ^２／ｇ、平均粒径５μｍ）８０重量％、ケッチェンブ
ラックＥＣ１０重量％、ポリテトラフルオロエチレン１
０重量％からなる混合物にエタノールを加えて混練し、
ロール圧延して幅１０ｃｍ、長さ１０ｃｍ、厚さ１．２
ｍｍのシートとし、次いでこのシートを２００℃で２時
間乾燥して電極シートとした。

【００４６】この電極シートを直径１２ｍｍの円形に打
ち抜いて得た電極を正極１とし、図１に示したように黒
鉛系の導電性接着剤２を使用してステンレス３１６製容
器のケース３の内底に接着した。次に、天然黒鉛粉末
（純度９９．３％、黒鉛結晶の面間隔ｄ_００２＝０．３
３５５ｎｍ、結晶粒子のｃ軸に垂直な方向のサイズＬ_ｃ
＝２００ｎｍ以上、平均粒径１０μｍ）９０重量％とポ
リビニリデンフルオリド１０重量％からなる混合物に対
し、Ｎ−メチルピロリドンを重量比で３倍量加え、超音
波撹拌し、ポリビニリデンフルオリドがＮ−メチルピロ
リドンに溶解した天然黒鉛のスラリとし、このスラリを
ステンレス３１６製容器の上蓋４に塗布、１９０℃で１
時間乾燥して直径１２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの塗膜
からなる負極５が形成された上蓋４を得た。

【００４７】この負極５（非分極性電極）が形成された
上蓋４と正極１（分極性電極）が形成されたケース３
を、２００℃の真空下において４時間乾燥した後、アル
ゴン雰囲気のグローブボックス中に移し、負極５である
塗膜上に直径８ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍのリチウム金属
箔６を圧着し、１．２モル／リットルの濃度のＬｉＢＦ
_４を含むエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネ
ート（容積比１：１）の溶液７を両電極に含浸した。そ
の後、セパレータ８を挟んで両電極を対向させ、ポリプ
ロピレン製絶縁ガスケット９を用いてかしめ封口した。

【００４８】このコイン型電気二重層キャパシタを７０
℃の恒温槽中に１６時間放置した。この操作により、上
蓋に塗布した塗膜からなる負極５と電気的に接触してい
たリチウム金属箔６がイオン化した状態で負極５中に取
り込まれた。得られたコイン型電気二重層キャパシタの
寸法は、直径１８．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍである。リ
チウムがイオン化した状態で吸蔵されていることは、Ｅ
ＳＲによって確認された。

【００４９】［例２（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて人造黒鉛（純度９９．９％、ｄ_００２＝０．
３３６５ｎｍ、Ｌ_ｃ＝５０ｎｍ以上、平均粒径７μｍ）
を用い、他は例１と同様にしてコイン型電気二重層キャ
パシタを組み立てた。

【００５０】［例３（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて黒鉛化メソフェーズカーボン小球体（純度９
９．６％、ｄ_００２＝０．３３６６ｎｍ、Ｌ_ｃ＝５５ｎ
ｍ以上、平均粒径１８μｍ）を用い、他は例１と同様に
してコイン型電気二重層キャパシタを組み立てた。

【００５１】［例４（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて黒鉛化ウィスカ（純度９９．８％、ｄ_００２
＝０．３３６ｎｍ、Ｌ_ｃ＝１０ｎｍ以上、直径約１μ
ｍ、長さ約６０μｍの針状品）を用い、他は例１と同様
にしてコイン型電気二重層キャパシタを組み立てた。

【００５２】［例５（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて黒鉛化炭素繊維（純度９９．７％、ｄ_００２
＝０．３３７ｎｍ、Ｌ_ｃ＝２５ｎｍ以上、直径約１０μ
ｍ、長さ約４０μｍの繊維）を用い、他は例１と同様に
してコイン型電気二重層キャパシタを組み立てた。

【００５３】［例６（実施例）］例１において、天然黒
鉛に代えてフルフリルアルコール樹脂の熱分解物（１２
００℃熱処理、ｄ_００２＝０．３８ｎｍ、平均粒径１５
μｍ）を用い、他は例１と同様にしてコイン型電気二重
層キャパシタを組み立てた。

【００５４】［例７（実施例）］例１において、天然黒
鉛に代えてノボラック樹脂の熱分解物（６５０℃で熱処
理され、熱分解物中のＨ／Ｃ原子比＝０．２７、ｄ
_００２＝０．３８６ｎｍ、平均粒径１５μｍ）を用い、
他は例１と同様にしてコイン型電気二重層キャパシタを
組み立てた。

【００５５】［例８（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて黒鉛化メソフェーズカーボン繊維（純度９
９．５％、熱処理温度３００℃、ｄ_００２＝０．３３６
５ｎｍ、Ｌ_Ｃ＝４０ｎｍ、繊維径１０μｍ、繊維長２０
０μｍ）を用い、他は例１と同様にしてコイン型電気二
重層キャパシタを組み立てた。

【００５６】［例９（参考例）］例１において、天然黒
鉛に代えて石油ピッチの熱処理物（Ｎ_２雰囲気中で１時
間８００℃で熱処理して炭素化後室温に冷却し、次いで
Ｎ_２雰囲気中で３時間１６００℃で熱処理したもの、ｄ
_００２＝０．３５ｎｍ、Ｌ_Ｃ＝５ｎｍ、平均粒径２０μ
ｍ）を用い、他は例１と同様にしてコイン型電気二重層
キャパシタを組み立てた。

【００５７】［比較例１］ＫＯＨ賦活処理法で賦活され
た石油コークス系活性炭粉末（比表面積２２００ｍ^２／
ｇ、平均粒径５μｍ）８０重量％、ケッチェンブラック
ＥＣ１０重量％、ポリテトラフルオロエチレン１０重量
％からなる混合物にエタノールを加えて混練し、ロール
圧延して幅１０ｃｍ、長さ１０ｃｍ、厚さ０．６５ｍｍ
の電極シートを得た。ついでこの電極シートを２００℃
で２時間乾燥した。

【００５８】この電極シートを直径１２ｍｍの円形に打
ち抜き、図１に示したように導電性接着剤を使用してス
テンレス製容器の上蓋の内面とケースの内底に接着し
た。これらを２００℃の真空下において４時間乾燥した
後、アルゴン雰囲気のグローブボックス中に移し、１．
０モル／リットルの濃度のテトラエチルアンモニウムテ
トラフルオロボレートを含有するプロピレンカーボネー
ト溶液を両電極に含浸した。次いで例１と同様にしてコ
イン型電気二重層キャパシタを組み立てた。

【００５９】［比較例２〜１０］例１〜９において、例
１〜９の場合のように負極とする容器の上蓋の塗膜上に
リチウム金属箔を載せず、また、７０℃の恒温槽中加温
しないで（リチウム金属箔を使用しないで）、他はそれ
ぞれ例１〜９と同様にしてそれぞれ比較例２〜１０のコ
イン型電気二重層キャパシタを組み立てた。

【００６０】例１〜９及び比較例１〜１０で得た電気二
重層キャパシタについて、その静電容量、耐電圧（可使
用電圧）及び内部抵抗を測定した結果を表１に示す。表
１の結果から、本発明による電気二重層キャパシタは、
従来の電気二重層キャパシタと比べて耐電圧と静電容量
が顕著に大きく、エネルギ密度も格段に大きいことがわ
かる。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【発明の効果】本発明による電気二重層キャパシタが３
Ｖ超の高い耐電圧を有していることから、コイン型電気
二重層キャパシタを用いる最近の３Ｖで駆動されるパソ
コンのバックアップの場合、電気二重層キャパシタを直
列に接続することなく単一でバックアップが可能とな
る。また、エネルギ密度が従来の電気二重層キャパシタ
（比較例１）と比べて約４倍あるため、パワー用に使用
される高エネルギ密度の電気二重層キャパシタとしも、
その実用的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によってコイン型の電気二重層キャパシ
タを製造する場合の、中間工程を示すコイン型の電気二
重層キャパシタの一例の縦断面図。

【符号の説明】

１：正極２：黒鉛系導電性接着剤３：ステンレス３１６製容器のケース４：ステンレス３１６製容器の上蓋５：負極６：リチウム金属箔７：電解液８：セパレータ９：ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本剛神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セパレータを挟んで対向する電極と、電解
液とを容器中に収容した電気二重層キャパシタであっ
て、正側の電極が活性炭を主体とする分極性電極であ
り、負側の電極がリチウムをイオン化した状態で吸蔵、
離脱しうる炭素材料に化学的方法又は電気化学的方法で
予めリチウムを吸蔵させた炭素質材料を主体とする電極
であり、前記炭素材料がフルフリルアルコール樹脂の熱
分解物又はノボラック樹脂の熱分解物であり、電解液が
非水系電解液であることを特徴とする電気二重層キャパ
シタ。
【請求項２】前記炭素材料が、広角Ｘ線回折により測定
した面間隔ｄ_００２が０．３７５〜０．３９０ｎｍのフ
ルフリルアルコール樹脂の熱分解物である請求項１に記
載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】前記炭素材料が、広角Ｘ線回折により測定
した面間隔ｄ_００２が０．３７ｎｍ以上であり、Ｈ／Ｃ
の原子比が０．２５〜０．２８のノボラック樹脂の熱分
解物である請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】前記炭素材料にリチウムを吸蔵させる方法
が、負側の電極とリチウム金属箔とを接触させた状態で
非水系電解液とともに予め容器中に封入しておいて加温
する化学的方法である請求項１〜３のいずれかに記載の
電気二重層キャパシタ。
【請求項５】前記炭素材料は、平均粒径が３０μｍ以下
である請求項１〜４のいずれかに記載の電気二重層キャ
パシタ。