JP2002289476A - 電気二重層キャパシタ及び非水系電解液 - Google Patents
電気二重層キャパシタ及び非水系電解液Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電解液の電極に対する濡れ性を高めることによ
り、容量が高く出力の高い電気二重層キャパシタを提供
する。 【解決手段】炭素材料を主成分とする電極と、該電極と
の界面に電気二重層を形成する電解液と、を有する電気
二重層キャパシタにおいて、前記電解液として、電解質
と好ましくはアセトニトリル、スルホラン、炭酸アルキ
レン、炭酸ジアルキル等の溶媒とフルオロシリコーン等
の含フッ素有機ケイ素化合物との混合物を使用する。
り、容量が高く出力の高い電気二重層キャパシタを提供
する。 【解決手段】炭素材料を主成分とする電極と、該電極と
の界面に電気二重層を形成する電解液と、を有する電気
二重層キャパシタにおいて、前記電解液として、電解質
と好ましくはアセトニトリル、スルホラン、炭酸アルキ
レン、炭酸ジアルキル等の溶媒とフルオロシリコーン等
の含フッ素有機ケイ素化合物との混合物を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層キャパシ
タ及び非水系電解液に関する。
タ及び非水系電解液に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気二重層キャパシタの形状とし
ては、集電体上に形成した活性炭を主体とする一対の分
極性電極の間にセパレータを挟んだ素子を、電解液とと
もに金属ケースに収容し、ガスケットを介して金属蓋に
よって密封したコイン型、又は一対のシート状分極性電
極の間にセパレータを介して巻回してなる素子を電解液
とともに金属ケース中に収容し、ケースの開口部から電
解液が蒸発しないように封口した巻回型のものがある。
ては、集電体上に形成した活性炭を主体とする一対の分
極性電極の間にセパレータを挟んだ素子を、電解液とと
もに金属ケースに収容し、ガスケットを介して金属蓋に
よって密封したコイン型、又は一対のシート状分極性電
極の間にセパレータを介して巻回してなる素子を電解液
とともに金属ケース中に収容し、ケースの開口部から電
解液が蒸発しないように封口した巻回型のものがある。
【０００３】また、大電流大容量向けとして、多数のシ
ート状分極性電極を、間にセパレータを介して積層して
なる素子が組み込まれた積層型の電気二重層キャパシタ
も提案されている（特開平４−１５４１０６、特開平３
−２０３３１１、特開平４−２８６１０８）。すなわ
ち、矩形に成形されたシート状分極性電極を正極及び負
極とし、間にセパレータを介して交互に積層して素子と
し、正極及び負極それぞれの端部に正極リード部材及び
負極リード部材をかしめにより接続した状態でケース中
に収容し、素子に電解液を含浸して蓋で密閉している。
ート状分極性電極を、間にセパレータを介して積層して
なる素子が組み込まれた積層型の電気二重層キャパシタ
も提案されている（特開平４−１５４１０６、特開平３
−２０３３１１、特開平４−２８６１０８）。すなわ
ち、矩形に成形されたシート状分極性電極を正極及び負
極とし、間にセパレータを介して交互に積層して素子と
し、正極及び負極それぞれの端部に正極リード部材及び
負極リード部材をかしめにより接続した状態でケース中
に収容し、素子に電解液を含浸して蓋で密閉している。
【０００４】従来の電気二重層キャパシタの電解液に
は、硫酸等の鉱酸、アルカリ金属塩又はアルカリを含む
水系電解液の他、各種非水系電解液が用いられている。
非水系電解液の溶媒には、プロピレンカーボネート、γ
−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムア
ミド（特開昭４９−６８２５４）や、スルホラン誘導体
等（特開昭６２−２３７７１５）が知られている。耐電
圧を比較すると水系電解液は０．８Ｖに対し、非水系電
解液は２．５〜３．３Ｖであり、キャパシタの静電エネ
ルギーは耐電圧の２乗に比例するので、静電エネルギー
の点では非水系電解液の方が有利である。
は、硫酸等の鉱酸、アルカリ金属塩又はアルカリを含む
水系電解液の他、各種非水系電解液が用いられている。
非水系電解液の溶媒には、プロピレンカーボネート、γ
−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムア
ミド（特開昭４９−６８２５４）や、スルホラン誘導体
等（特開昭６２−２３７７１５）が知られている。耐電
圧を比較すると水系電解液は０．８Ｖに対し、非水系電
解液は２．５〜３．３Ｖであり、キャパシタの静電エネ
ルギーは耐電圧の２乗に比例するので、静電エネルギー
の点では非水系電解液の方が有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、非水系電解液
を用いた場合、電極への濡れ性が低くて容量が充分に発
現できなかったり内部抵抗が高いなどの不具合を生ずる
ことがある。そこで本発明は、これらの問題点を解決
し、非水系電解液に添加剤を添加することにより、高容
量高出力の電気二重層キャパシタを提供することを目的
とする。
を用いた場合、電極への濡れ性が低くて容量が充分に発
現できなかったり内部抵抗が高いなどの不具合を生ずる
ことがある。そこで本発明は、これらの問題点を解決
し、非水系電解液に添加剤を添加することにより、高容
量高出力の電気二重層キャパシタを提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は炭素材料を主成
分とする電極と、該電極との界面に電気二重層を形成す
る電解液と、を有する電気二重層キャパシタにおいて、
前記電解液には、電解質と溶媒と含フッ素有機ケイ素化
合物が含まれることを特徴とする電気二重層キャパシタ
を提供する。
分とする電極と、該電極との界面に電気二重層を形成す
る電解液と、を有する電気二重層キャパシタにおいて、
前記電解液には、電解質と溶媒と含フッ素有機ケイ素化
合物が含まれることを特徴とする電気二重層キャパシタ
を提供する。
【０００７】また、本発明は、アセトニトリル、スルホ
ラン、メチルスルホラン、炭酸アルキレン及び炭酸ジア
ルキルからなる群から選ばれる１種以上の有機溶媒に含
フッ素有機ケイ素化合物を添加した溶媒に電解質が溶解
されていることを特徴とする非水系電解液を提供する。
ラン、メチルスルホラン、炭酸アルキレン及び炭酸ジア
ルキルからなる群から選ばれる１種以上の有機溶媒に含
フッ素有機ケイ素化合物を添加した溶媒に電解質が溶解
されていることを特徴とする非水系電解液を提供する。
【０００８】アセトニトリル、スルホラン、メチルスル
ホラン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレン、炭酸ジメ
チルや炭酸エチルメチル等の炭酸ジアルキルは、電解質
を溶解することができる極性溶媒であり、電気二重層キ
ャパシタの電解液の溶媒として使用できることが知られ
ている溶媒である。しかし、炭素材料を主体とする電極
に対してこれらの溶媒を用いた場合、溶媒自体の電極に
対する濡れ性が充分でなく、容量が充分に発現しないこ
とがある。本発明では、これらの溶媒に含フッ素有機ケ
イ素化合物を添加することにより、電極に対する電解液
の濡れ性を改善している。また、電解液の活性炭細孔内
への浸透性が向上するので、容量が高くなり内部抵抗が
小さくなる。
ホラン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレン、炭酸ジメ
チルや炭酸エチルメチル等の炭酸ジアルキルは、電解質
を溶解することができる極性溶媒であり、電気二重層キ
ャパシタの電解液の溶媒として使用できることが知られ
ている溶媒である。しかし、炭素材料を主体とする電極
に対してこれらの溶媒を用いた場合、溶媒自体の電極に
対する濡れ性が充分でなく、容量が充分に発現しないこ
とがある。本発明では、これらの溶媒に含フッ素有機ケ
イ素化合物を添加することにより、電極に対する電解液
の濡れ性を改善している。また、電解液の活性炭細孔内
への浸透性が向上するので、容量が高くなり内部抵抗が
小さくなる。
【０００９】すなわち、上述の溶媒は、誘電率が高くて
溶質を高い濃度で溶解できる非水系溶媒であり、電気化
学的にも安定で低抵抗であるが、含フッ素有機ケイ素化
合物を添加することにより、これらの性質を維持したま
ま電極に対する濡れ性を高められる。
溶質を高い濃度で溶解できる非水系溶媒であり、電気化
学的にも安定で低抵抗であるが、含フッ素有機ケイ素化
合物を添加することにより、これらの性質を維持したま
ま電極に対する濡れ性を高められる。
【００１０】また、上述の溶媒に含フッ素有機ケイ素化
合物と電解質を混合した非水系電解液は、電気二重層キ
ャパシタだけではなく、非水系電解液を用いるリチウム
二次電池、リチウムイオン二次電池等の他のエネルギー
貯蔵装置の電解液としても、電極に対して濡れ性が高
く、低抵抗で電気化学的に安定な極性溶媒である点から
好ましく使用できる。
合物と電解質を混合した非水系電解液は、電気二重層キ
ャパシタだけではなく、非水系電解液を用いるリチウム
二次電池、リチウムイオン二次電池等の他のエネルギー
貯蔵装置の電解液としても、電極に対して濡れ性が高
く、低抵抗で電気化学的に安定な極性溶媒である点から
好ましく使用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明における含フッ素有機ケイ
素化合物は、式１〜３のいずれかで表される化合物、式
１で表される化合物と式２で表される化合物との反応生
成物及び式１で表される化合物と式３で表される化合物
との反応生成物からなる群から選ばれる１種以上である
ことが好ましい。
素化合物は、式１〜３のいずれかで表される化合物、式
１で表される化合物と式２で表される化合物との反応生
成物及び式１で表される化合物と式３で表される化合物
との反応生成物からなる群から選ばれる１種以上である
ことが好ましい。
【００１２】
【化４】
【００１３】ただし、Ｒfはフッ素原子又は炭素数１〜
１６のパーフルオロアルキル基であり、Ｂは炭素数１〜
２０のアルキル基又は炭素数６〜２０のアリール基であ
り、Ｘは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、Ｙ
は水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基であり、ｎ
は１〜１６の整数であり、ａは１又は２、ｂは１又は
２、かつａ＋ｂ≦２であり、ｃは１〜４の整数、ｄは０
〜３の整数、かつｃ＋ｄ≦４である。
１６のパーフルオロアルキル基であり、Ｂは炭素数１〜
２０のアルキル基又は炭素数６〜２０のアリール基であ
り、Ｘは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、Ｙ
は水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基であり、ｎ
は１〜１６の整数であり、ａは１又は２、ｂは１又は
２、かつａ＋ｂ≦２であり、ｃは１〜４の整数、ｄは０
〜３の整数、かつｃ＋ｄ≦４である。
【００１４】また、本発明における含フッ素有機ケイ素
化合物を具体的に例示すると、例えば下記の式４で表さ
れる化合物又は式５で表されるフルオロシリコーンが好
ましい。ただし、Ｒf、Ｂ、ｃは上記と同義であり、ｍ
は１〜１６の整数である。
化合物を具体的に例示すると、例えば下記の式４で表さ
れる化合物又は式５で表されるフルオロシリコーンが好
ましい。ただし、Ｒf、Ｂ、ｃは上記と同義であり、ｍ
は１〜１６の整数である。
【００１５】
【化５】
【００１６】これらの含フッ素有機ケイ素化合物のなか
でも、特に式６又は式７で表される化合物が好ましい。
これらの含フッ素有機ケイ素化合物は、合成が容易であ
り、電解液に添加することにより電極に対する電解液の
濡れ性を大幅に改善できるので好ましい。
でも、特に式６又は式７で表される化合物が好ましい。
これらの含フッ素有機ケイ素化合物は、合成が容易であ
り、電解液に添加することにより電極に対する電解液の
濡れ性を大幅に改善できるので好ましい。
【００１７】
【化６】
【００１８】本発明における含フッ素有機ケイ素化合物
を非水系溶媒と混合する場合、電解液の濡れ性を改善
し、かつ低抵抗に保つために、電解液中の含フッ素有機
ケイ素化合物と溶媒との合量の質量に対し本発明におけ
る含フッ素有機ケイ素化合物は０．１〜５％、特に０．
５〜５％含まれることが好ましい。
を非水系溶媒と混合する場合、電解液の濡れ性を改善
し、かつ低抵抗に保つために、電解液中の含フッ素有機
ケイ素化合物と溶媒との合量の質量に対し本発明におけ
る含フッ素有機ケイ素化合物は０．１〜５％、特に０．
５〜５％含まれることが好ましい。
【００１９】また、本発明の電気二重層キャパシタの電
解液に使用される溶質は、第４級オニウム塩であること
が好ましい。第４級オニウム塩のなかでも、Ｒ1Ｒ2Ｒ3
Ｒ4Ｎ +又はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+で表されるカチオンとＢＦ4
-、ＰＦ6 -、Ｃｌ-、ＣＦ3ＳＯ 3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2
ＣＦ3）2 -、ＮＯ3 -、ＣｌＯ4 -、Ｂｒ-及びＩ-からなる
群から選ばれるアニオンとからなる第４級オニウム塩が
好ましい。ここで、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれ独
立に１価の有機基であるが、特に炭素数１〜４のアルキ
ル基であることが好ましい。また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及び
Ｒ4はすべて同じであってもよいが、２種以上のアルキ
ル基からなることが好ましい。
解液に使用される溶質は、第４級オニウム塩であること
が好ましい。第４級オニウム塩のなかでも、Ｒ1Ｒ2Ｒ3
Ｒ4Ｎ +又はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+で表されるカチオンとＢＦ4
-、ＰＦ6 -、Ｃｌ-、ＣＦ3ＳＯ 3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2
ＣＦ3）2 -、ＮＯ3 -、ＣｌＯ4 -、Ｂｒ-及びＩ-からなる
群から選ばれるアニオンとからなる第４級オニウム塩が
好ましい。ここで、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれ独
立に１価の有機基であるが、特に炭素数１〜４のアルキ
ル基であることが好ましい。また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及び
Ｒ4はすべて同じであってもよいが、２種以上のアルキ
ル基からなることが好ましい。
【００２０】Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4が２種以上のアルキ
ル基からなるカチオンを有する第４級オニウム塩は、Ｒ
1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がすべて同じであるカチオンを有す
る第４級オニウム塩に比べて、本発明に使用する溶媒に
対する溶解度が大きく、電解液中の溶質の濃度を高濃度
にできる。溶質を高濃度化することによって電解液の電
気伝導度がより高くなるので好ましい。
ル基からなるカチオンを有する第４級オニウム塩は、Ｒ
1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がすべて同じであるカチオンを有す
る第４級オニウム塩に比べて、本発明に使用する溶媒に
対する溶解度が大きく、電解液中の溶質の濃度を高濃度
にできる。溶質を高濃度化することによって電解液の電
気伝導度がより高くなるので好ましい。
【００２１】具体的に本発明において好ましい第４級オ
ニウム塩のカチオンを例示すれば、（Ｃ2Ｈ5）3（Ｃ
Ｈ3）Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）2（ＣＨ3）2Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）（Ｃ
Ｈ3）3Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）
2（ＣＨ3）2Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）（ＣＨ 3）3Ｎ+、（Ｃ
3Ｈ7）3（Ｃ2Ｈ5）Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）2（Ｃ2Ｈ5）2Ｎ+、
（Ｃ3Ｈ7）（Ｃ2Ｈ5）3Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）
Ｐ+、（Ｃ2Ｈ5）2（ＣＨ3）2Ｐ+、（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）
3Ｐ+等が挙げられる。
ニウム塩のカチオンを例示すれば、（Ｃ2Ｈ5）3（Ｃ
Ｈ3）Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）2（ＣＨ3）2Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）（Ｃ
Ｈ3）3Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）
2（ＣＨ3）2Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）（ＣＨ 3）3Ｎ+、（Ｃ
3Ｈ7）3（Ｃ2Ｈ5）Ｎ+、（Ｃ3Ｈ7）2（Ｃ2Ｈ5）2Ｎ+、
（Ｃ3Ｈ7）（Ｃ2Ｈ5）3Ｎ+、（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）
Ｐ+、（Ｃ2Ｈ5）2（ＣＨ3）2Ｐ+、（Ｃ2Ｈ5）（ＣＨ3）
3Ｐ+等が挙げられる。
【００２２】ここで、Ｃ3Ｈ7は独立にｎ−プロピル基で
もイソプロピル基でもよく、Ｃ4Ｈ9は独立にｎ−ブチル
基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチ
ル基のいずれであってもよい。また、（ｎ−Ｃ3Ｈ7）3
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）Ｎ+等も使用できる。さらに、例えば
（Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+は（ｎ−Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）
Ｎ+でも（ｎ−Ｃ3Ｈ7）2（ｉ−Ｃ3Ｈ7）（ＣＨ3）Ｎ+で
も（ｎ−Ｃ3Ｈ7）（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2（ＣＨ3）Ｎ+でも
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+でもよく、他のブチル基
又はプロピル基を２以上有するカチオンについても同様
とする。
もイソプロピル基でもよく、Ｃ4Ｈ9は独立にｎ−ブチル
基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチ
ル基のいずれであってもよい。また、（ｎ−Ｃ3Ｈ7）3
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）Ｎ+等も使用できる。さらに、例えば
（Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+は（ｎ−Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）
Ｎ+でも（ｎ−Ｃ3Ｈ7）2（ｉ−Ｃ3Ｈ7）（ＣＨ3）Ｎ+で
も（ｎ−Ｃ3Ｈ7）（ｉ−Ｃ3Ｈ7）2（ＣＨ3）Ｎ+でも
（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3（ＣＨ3）Ｎ+でもよく、他のブチル基
又はプロピル基を２以上有するカチオンについても同様
とする。
【００２３】電気二重層キャパシタの電解液の溶質とし
ては、溶媒に対する溶解度、溶液の電気伝導度及び電気
化学的安定性等の点で、特に（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢ
Ｆ4が好ましい。
ては、溶媒に対する溶解度、溶液の電気伝導度及び電気
化学的安定性等の点で、特に（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢ
Ｆ4が好ましい。
【００２４】電解液の電気伝導度を高めるためには、溶
質の濃度が高い方が好ましいが、濃度が高すぎると粘度
が高くて取り扱いにくくなるので、溶質の濃度は１．０
〜２．０モル／Ｌとするのが好ましく、１．２〜１．８
モル／Ｌとするとさらに好ましい。
質の濃度が高い方が好ましいが、濃度が高すぎると粘度
が高くて取り扱いにくくなるので、溶質の濃度は１．０
〜２．０モル／Ｌとするのが好ましく、１．２〜１．８
モル／Ｌとするとさらに好ましい。
【００２５】また、本発明における含フッ素溶媒を含む
本発明の非水系電解液をリチウム二次電池やリチウムイ
オン二次電池に使用する場合は、溶質としてリチウム塩
を含有させる。具体的には、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、Ｌ
ｉＣｌＯ4等が溶質として使用される。そして、リチウ
ムイオンを吸蔵、脱離可能な活物質を含む正極及び負極
とともに非水系電解液をケースに収容し、二次電池を構
成する。
本発明の非水系電解液をリチウム二次電池やリチウムイ
オン二次電池に使用する場合は、溶質としてリチウム塩
を含有させる。具体的には、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、Ｌ
ｉＣｌＯ4等が溶質として使用される。そして、リチウ
ムイオンを吸蔵、脱離可能な活物質を含む正極及び負極
とともに非水系電解液をケースに収容し、二次電池を構
成する。
【００２６】本発明の電気二重層キャパシタに使用され
る電極は、炭素材料を主成分とする。該炭素材料として
は比表面積が５００〜３０００ｍ2／ｇ、さらには７０
０〜２０００ｍ2／ｇであることが好ましく、具体的に
は活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が挙げられ
る。特に、高導電性のカーボンブラックを導電材として
用い、活性炭と混合して用いることが好ましい。この場
合、導電材としてのカーボンブラックは電極中に５〜２
０質量％含まれることが好ましい。５質量％未満では電
極の抵抗の低減効果が少なく、また、通常高導電性カー
ボンブラックは活性炭ほど電気二重層キャパシタの容量
を大きくできないので、含有量を２０質量％以下とする
ことが好ましい。
る電極は、炭素材料を主成分とする。該炭素材料として
は比表面積が５００〜３０００ｍ2／ｇ、さらには７０
０〜２０００ｍ2／ｇであることが好ましく、具体的に
は活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が挙げられ
る。特に、高導電性のカーボンブラックを導電材として
用い、活性炭と混合して用いることが好ましい。この場
合、導電材としてのカーボンブラックは電極中に５〜２
０質量％含まれることが好ましい。５質量％未満では電
極の抵抗の低減効果が少なく、また、通常高導電性カー
ボンブラックは活性炭ほど電気二重層キャパシタの容量
を大きくできないので、含有量を２０質量％以下とする
ことが好ましい。
【００２７】本発明において炭素材料を主成分とする電
極は、電極自体の形状、強度を保つため、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のバインダを
含んでなることが好ましい。バインダが多すぎると電気
二重層キャパシタの容量が低下し、またバインダが少な
すぎると強度が弱くて電極の形状保持が困難であるた
め、バインダの量は電極中に５〜２０質量％含まれるこ
とが好ましい。
極は、電極自体の形状、強度を保つため、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のバインダを
含んでなることが好ましい。バインダが多すぎると電気
二重層キャパシタの容量が低下し、またバインダが少な
すぎると強度が弱くて電極の形状保持が困難であるた
め、バインダの量は電極中に５〜２０質量％含まれるこ
とが好ましい。
【００２８】本発明における電極は、例えば炭素材料と
ポリテトラフルオロエチレンとの混合物を混練した後シ
ート状に成形して得られる。このようにして得られた電
極シートは、金属集電体に導電性接着剤を介して接合す
ることが好ましい。ここで金属集電体としてはアルミニ
ウム、ステンレス鋼等の金属の箔が好ましい。２枚の電
極をセパレータを介して対向させ電解液を含浸させてコ
イン型のケースに収容する場合は、ケース及び蓋を金属
製として集電体の機能を持たせてもよい。
ポリテトラフルオロエチレンとの混合物を混練した後シ
ート状に成形して得られる。このようにして得られた電
極シートは、金属集電体に導電性接着剤を介して接合す
ることが好ましい。ここで金属集電体としてはアルミニ
ウム、ステンレス鋼等の金属の箔が好ましい。２枚の電
極をセパレータを介して対向させ電解液を含浸させてコ
イン型のケースに収容する場合は、ケース及び蓋を金属
製として集電体の機能を持たせてもよい。
【００２９】また、ポリフッ化ビニリデン等のバインダ
を溶媒に溶解又は分散させた液に炭素材料を分散させて
スラリーとなし、該スラリーを金属集電体に塗工するこ
とによっても電極を形成できる。
を溶媒に溶解又は分散させた液に炭素材料を分散させて
スラリーとなし、該スラリーを金属集電体に塗工するこ
とによっても電極を形成できる。
【００３０】通常、上記電極を正極と負極の両極に用い
て電気二重層キャパシタを構成するが、正極又は負極の
一方のみを上記電極とし、他方を充放電可能な二次電池
用活物質材料を含む非分極性電極としても電気二重層キ
ャパシタを構成できる。
て電気二重層キャパシタを構成するが、正極又は負極の
一方のみを上記電極とし、他方を充放電可能な二次電池
用活物質材料を含む非分極性電極としても電気二重層キ
ャパシタを構成できる。
【００３１】本発明の電気二重層キャパシタは、正極と
負極との間にセパレータを挟んだ素子を電解液とともに
金属ケースに収容し、ガスケットを介して金属蓋によっ
て密封したコイン型、正極と負極との間にセパレータを
介して巻回してなる素子を電解液とともに金属ケース中
に収容して封口した巻回型、多数のシート状の正極及び
負極を、間にセパレータを介して交互に積層してなる素
子が組み込まれた積層型等いずれの型でも使用できる。
負極との間にセパレータを挟んだ素子を電解液とともに
金属ケースに収容し、ガスケットを介して金属蓋によっ
て密封したコイン型、正極と負極との間にセパレータを
介して巻回してなる素子を電解液とともに金属ケース中
に収容して封口した巻回型、多数のシート状の正極及び
負極を、間にセパレータを介して交互に積層してなる素
子が組み込まれた積層型等いずれの型でも使用できる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を実施例（例１〜５）及び比較
例（例６、７）によって詳しく説明するが、本発明はこ
れらの実施例によって限定されない。
例（例６、７）によって詳しく説明するが、本発明はこ
れらの実施例によって限定されない。
【００３３】［例１］水蒸気賦活された比表面積１８０
０ｍ2／ｇのやしがら活性炭８０質量％、ポリテトラフ
ルオロエチレン１０質量％及びカーボンブラック１０質
量％からなる混合物にエタノールを加えて混練し、シー
ト状に成形後厚さ０．６ｍｍにロール圧延し、得られた
シートを直径１２ｍｍの円盤に打ち抜き、正極及び負極
とした。この円盤状の正極及び負極を、コイン型セルの
集電体兼ハウジング部材とするステンレス鋼製ケースの
正極側及び負極側の内側に、それぞれ黒鉛系導電性接着
剤を用いて接着した。次にこのステンレス鋼製ケースご
と減圧下で加熱処理して水分等を除いた。
０ｍ2／ｇのやしがら活性炭８０質量％、ポリテトラフ
ルオロエチレン１０質量％及びカーボンブラック１０質
量％からなる混合物にエタノールを加えて混練し、シー
ト状に成形後厚さ０．６ｍｍにロール圧延し、得られた
シートを直径１２ｍｍの円盤に打ち抜き、正極及び負極
とした。この円盤状の正極及び負極を、コイン型セルの
集電体兼ハウジング部材とするステンレス鋼製ケースの
正極側及び負極側の内側に、それぞれ黒鉛系導電性接着
剤を用いて接着した。次にこのステンレス鋼製ケースご
と減圧下で加熱処理して水分等を除いた。
【００３４】次いで、プロピレンカーボネートに式６で
表される含フッ素有機ケイ素化合物を、プロピレンカー
ボネートと含フッ素有機ケイ素化合物の合量の１質量％
添加し、これに１．５モル／Ｌの濃度で（Ｃ2Ｈ5）
3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解させて電解液とし、正極と負
極に含浸させた。正極と負極との間にポリプロピレン繊
維不織布製のセパレータシートを挟んであわせ、ステン
レス鋼製ケースを絶縁体であるガスケットを介してかし
め封口し、直径１８．４ｍｍ、厚さ２．０ｍｍのコイン
型電気二重層キャパシタを得た。
表される含フッ素有機ケイ素化合物を、プロピレンカー
ボネートと含フッ素有機ケイ素化合物の合量の１質量％
添加し、これに１．５モル／Ｌの濃度で（Ｃ2Ｈ5）
3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解させて電解液とし、正極と負
極に含浸させた。正極と負極との間にポリプロピレン繊
維不織布製のセパレータシートを挟んであわせ、ステン
レス鋼製ケースを絶縁体であるガスケットを介してかし
め封口し、直径１８．４ｍｍ、厚さ２．０ｍｍのコイン
型電気二重層キャパシタを得た。
【００３５】［例２］電解液において、式６で表される
含フッ素有機ケイ素化合物のかわりに式７で表される含
フッ素有機ケイ素化合物を添加した以外は例１と同様に
してコイン型の電気二重層キャパシタを得た。
含フッ素有機ケイ素化合物のかわりに式７で表される含
フッ素有機ケイ素化合物を添加した以外は例１と同様に
してコイン型の電気二重層キャパシタを得た。
【００３６】［例３］電解液として、プロピレンカーボ
ネートに添加剤を加えずに、濃度１．５モル／Ｌの（Ｃ
2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解した溶液を用いた以外
は例１と同様にしてコイン型の電気二重層キャパシタを
得た。
ネートに添加剤を加えずに、濃度１．５モル／Ｌの（Ｃ
2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解した溶液を用いた以外
は例１と同様にしてコイン型の電気二重層キャパシタを
得た。
【００３７】［評価］例１〜３の各電気二重層キャパシ
タについて、放電容量と内部抵抗を測定した。なお、内
部抵抗は各放電電流における電圧降下より算出した。放
電条件は２．５Ｖから１．０Ｖまで、０．５ｍＡ及び
５．０ｍＡの低電流密度にて行った。結果を表１に示
す。表１からわかるように、本発明の電気二重層キャパ
シタは、大電流放電するときでも低電流での放電時に比
べ容量低下と内部抵抗の増加が少ない。
タについて、放電容量と内部抵抗を測定した。なお、内
部抵抗は各放電電流における電圧降下より算出した。放
電条件は２．５Ｖから１．０Ｖまで、０．５ｍＡ及び
５．０ｍＡの低電流密度にて行った。結果を表１に示
す。表１からわかるように、本発明の電気二重層キャパ
シタは、大電流放電するときでも低電流での放電時に比
べ容量低下と内部抵抗の増加が少ない。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明の電気二重層キャパシタは、電解
液の電極に対する濡れ性が高くかつ電解液中の電解質の
濃度を高くできるので電解液の抵抗が低いため、出力が
高い。
液の電極に対する濡れ性が高くかつ電解液中の電解質の
濃度を高くできるので電解液の抵抗が低いため、出力が
高い。
Claims (7)
- 【請求項１】炭素材料を主成分とする電極と、該電極と
の界面に電気二重層を形成する電解液と、を有する電気
二重層キャパシタにおいて、前記電解液には、電解質と
溶媒と含フッ素有機ケイ素化合物が含まれることを特徴
とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】前記含フッ素有機ケイ素化合物は、式１〜
３のいずれかで表される化合物、式１で表される化合物
と式２で表される化合物との反応生成物及び式１で表さ
れる化合物と式３で表される化合物との反応生成物から
なる群から選ばれる１種以上である請求項１に記載の電
気二重層キャパシタ。 【化１】 ただし、Ｒfはフッ素原子又は炭素数１〜１６のパーフ
ルオロアルキル基であり、Ｂは炭素数１〜２０のアルキ
ル基又は炭素数６〜２０のアリール基であり、Ｘは塩素
原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、Ｙは水素原子又
は炭素数１〜２０のアルキル基であり、ｎは１〜１６の
整数であり、ａは１又は２、ｂは１又は２、かつａ＋ｂ
≦２であり、ｃは１〜４の整数、ｄは０〜３の整数、か
つｃ＋ｄ≦４である。 - 【請求項３】前記含フッ素有機ケイ素化合物は、式４又
は式５で表される化合物である請求項１に記載の電気二
重層キャパシタ。 【化２】 ただし、Ｒfはフッ素原子又は炭素数１〜１６のパーフ
ルオロアルキル基であり、Ｂは炭素数１〜２０のアルキ
ル基又は炭素数６〜２０のアリール基であり、ｍは１〜
１６の整数であり、ｃは１〜４の整数である。 - 【請求項４】前記含フッ素有機ケイ素化合物は、式６又
は式７で表される化合物である請求項３に記載の電気二
重層キャパシタ。 【化３】 - 【請求項５】前記含フッ素有機ケイ素化合物は、前記含
フッ素有機ケイ素化合物と前記溶媒との合量の０．１〜
５質量％の割合で電解液中に含まれる請求項１〜４のい
ずれかに記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項６】前記溶媒はアセトニトリル、スルホラン、
メチルスルホラン、炭酸アルキレン及び炭酸ジアルキル
からなる群から選ばれる１種以上の有機溶媒である請求
項１〜５のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項７】アセトニトリル、スルホラン、メチルスル
ホラン、炭酸アルキレン及び炭酸ジアルキルからなる群
から選ばれる１種以上の有機溶媒に含フッ素有機ケイ素
化合物を添加した溶媒に電解質が溶解されていることを
特徴とする非水系電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085962A JP2002289476A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 電気二重層キャパシタ及び非水系電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085962A JP2002289476A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 電気二重層キャパシタ及び非水系電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289476A true JP2002289476A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18941401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001085962A Pending JP2002289476A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 電気二重層キャパシタ及び非水系電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289476A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007040779A2 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Electrochemical double-layer capacitor using organosilicon electrolytes |
| JP2008091820A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001085962A patent/JP2002289476A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007040779A2 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Electrochemical double-layer capacitor using organosilicon electrolytes |
| WO2007040779A3 (en) * | 2005-09-30 | 2007-09-20 | Wisconsin Alumni Res Found | Electrochemical double-layer capacitor using organosilicon electrolytes |
| US7466539B2 (en) | 2005-09-30 | 2008-12-16 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Electrochemical double-layer capacitor using organosilicon electrolytes |
| JP2009510767A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-03-12 | ウイスコンシン アラムナイ リサーチ フオンデーシヨン | 有機ケイ素電解質を用いた電気化学二重層キャパシタ |
| US7612985B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-11-03 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Electrochemical double-layer capacitor using organosilicon electrolytes |
| JP2008091820A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
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