JP2002509350A - 二重電気層を備えるコンデンサ - Google Patents
二重電気層を備えるコンデンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
１つまたは両方が分極可能である２つの電極と、液体電解質と、セパレータとを備える二重電気層コンデンサであって、セパレータおよび両電極の孔を電解質で充填する程度が、孔の総空間の９０〜４０％の範囲内であることを特徴とする二重電気層コンデンサ。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、電気工学に関し、詳細にはコンデンサ作成産業に関し、二重電気層
（ＤＥＬ）を利用する大容量電気コンデンサの製造に適用することができる。Ｄ
ＥＬを備えるコンデンサは、無停止サイクル製造プロセスにおいて計算工学、通
信装置、数値制御機械ツールなど、無停止電源装置を必要とするシステムでの待
機電源として、あるいはディーゼル・エンジンの電気スタータ開始用、または病
人搬送車、ゴルフ用搬送車などの電源供給用の待機電源として適用されてきた。
（ＤＥＬ）を利用する大容量電気コンデンサの製造に適用することができる。Ｄ
ＥＬを備えるコンデンサは、無停止サイクル製造プロセスにおいて計算工学、通
信装置、数値制御機械ツールなど、無停止電源装置を必要とするシステムでの待
機電源として、あるいはディーゼル・エンジンの電気スタータ開始用、または病
人搬送車、ゴルフ用搬送車などの電源供給用の待機電源として適用されてきた。
【０００２】 （背景技術） 現在、当技術分野では、二重電気層（ＤＥＬ）コンデンサの外観をした電気エ
ネルギー蓄電器、例えば米国特許＃＃４３１３０８４号（１９８２）や４５６２
５１１号（１９８５）に開示されたものが知られている。前記コンデンサはそれ
ぞれ、２つの多孔性分極可能電極と、誘電体材料からなり、それらの間に配置さ
れた多孔性セパレータと、電流リードとを備える。水成電解質または非水成電解
質が使用される容量における液体電解質溶液は、電極およびセパレータの孔内、
ならびにコンデンサ・ケーシング内部のある自由空間内に含有される。電荷は、
電極材料と電解質との間にある孔内の相間表面に蓄積される。分極可能電極の材
料として、様々な通常の多孔性炭素材料が使用される。二重電気層を用いてコン
デンサ静電容量を増加させるために、前記炭素材料は、その比表面積を３００〜
３０００ｓｑ．ｍ／ｇまで増加させるように、前以って活性化される。
ネルギー蓄電器、例えば米国特許＃＃４３１３０８４号（１９８２）や４５６２
５１１号（１９８５）に開示されたものが知られている。前記コンデンサはそれ
ぞれ、２つの多孔性分極可能電極と、誘電体材料からなり、それらの間に配置さ
れた多孔性セパレータと、電流リードとを備える。水成電解質または非水成電解
質が使用される容量における液体電解質溶液は、電極およびセパレータの孔内、
ならびにコンデンサ・ケーシング内部のある自由空間内に含有される。電荷は、
電極材料と電解質との間にある孔内の相間表面に蓄積される。分極可能電極の材
料として、様々な通常の多孔性炭素材料が使用される。二重電気層を用いてコン
デンサ静電容量を増加させるために、前記炭素材料は、その比表面積を３００〜
３０００ｓｑ．ｍ／ｇまで増加させるように、前以って活性化される。
【０００３】 ＤＥＬコンデンサは、通常のフィルム型コンデンサおよび電解コンデンサに比
べはるかに大きい、すなわち活性電極材料がグラムあたり最大数十ファラドの静
電容量を有する。しかし、そのようなコンデンサは、３ｗａｔｔ−ｈｏｕｒｓ／
ｌｉｔ以下の比エネルギーｖｉｚを受ける。
べはるかに大きい、すなわち活性電極材料がグラムあたり最大数十ファラドの静
電容量を有する。しかし、そのようなコンデンサは、３ｗａｔｔ−ｈｏｕｒｓ／
ｌｉｔ以下の比エネルギーｖｉｚを受ける。
【０００４】 ＤＥＬコンデンサに固有の他の欠点は、再充電中に気体、例えば正極で酸素、
および／または負極で水素を発生することにある。これは、再充電中に、各電極
で前記ガスの発生の電位に到達するためである。その結果、コンデンサ・ケーシ
ング内部のガスの圧力が高まり、特別な圧力解放バルブが提供されない場合は、
減圧、さらには爆発を起こす恐れがある。しかし、そのようなバルブの動作の信
頼性は、バルブが汚れで詰まるなどの理由で、このような減圧または爆発に対し
て保証するにはしばしば不適切である。前記の理由およびその他の理由のため、
ＤＥＬコンデンサは、特別な点検および保守に関する根本的な欠点、すなわち減
圧、さらには爆発の危険を有する。再充電中の減圧をより信頼性高く防止するこ
とができるようにするため、「二重保証」のために最終充電電圧を大幅に減少さ
せ、それにより初期放電電圧が減少して、危険なボーダーラインに達しないよう
にすべきである。これは、一般に知られているように、初期放電電圧値と最終放
電電圧値との間の二乗差に直接比例するＤＥＬコンデンサの二乗比エネルギーに
、一般的に知られているように直接比例するＤＥＬコンデンサの比エネルギーの
大幅な降下をもたらす。
および／または負極で水素を発生することにある。これは、再充電中に、各電極
で前記ガスの発生の電位に到達するためである。その結果、コンデンサ・ケーシ
ング内部のガスの圧力が高まり、特別な圧力解放バルブが提供されない場合は、
減圧、さらには爆発を起こす恐れがある。しかし、そのようなバルブの動作の信
頼性は、バルブが汚れで詰まるなどの理由で、このような減圧または爆発に対し
て保証するにはしばしば不適切である。前記の理由およびその他の理由のため、
ＤＥＬコンデンサは、特別な点検および保守に関する根本的な欠点、すなわち減
圧、さらには爆発の危険を有する。再充電中の減圧をより信頼性高く防止するこ
とができるようにするため、「二重保証」のために最終充電電圧を大幅に減少さ
せ、それにより初期放電電圧が減少して、危険なボーダーラインに達しないよう
にすべきである。これは、一般に知られているように、初期放電電圧値と最終放
電電圧値との間の二乗差に直接比例するＤＥＬコンデンサの二乗比エネルギーに
、一般的に知られているように直接比例するＤＥＬコンデンサの比エネルギーの
大幅な降下をもたらす。
【０００５】 現在の最新技術では、多孔性炭素材料からなる分極可能電極と、酸化ニッケル
からなる不分極電極とを有するＤＥＬコンデンサが知られている（１９９７年２
月２７日のＷＯ９７／０７５１８参照）。電解質として、アルカリ金属の水性炭
酸塩または水酸化物が使用される。このようなコンデンサは、２つの分極可能電
極を有するＤＥＬコンデンサ（最大４５Ｊ／ｃｕ．ｃｍまたは１２．５Ｗ−ｈ／
ｌｉｔ）に比べはるかに大きい比エネルギー値と、最大電圧１．４Ｖとを与える
。しかし、前に記述したコンデンサは、実質的な欠点、すなわち完全な加圧をど
のように提供するかという問題と、特別な点検および保守の必要性とを有する。
コンデンサの完全な加圧が提供されないことにより、最大充電電圧および比エネ
ルギーの値が減少し、不適切な高充電電流値と、それによる非常に長い充電時間
が生じる。
からなる不分極電極とを有するＤＥＬコンデンサが知られている（１９９７年２
月２７日のＷＯ９７／０７５１８参照）。電解質として、アルカリ金属の水性炭
酸塩または水酸化物が使用される。このようなコンデンサは、２つの分極可能電
極を有するＤＥＬコンデンサ（最大４５Ｊ／ｃｕ．ｃｍまたは１２．５Ｗ−ｈ／
ｌｉｔ）に比べはるかに大きい比エネルギー値と、最大電圧１．４Ｖとを与える
。しかし、前に記述したコンデンサは、実質的な欠点、すなわち完全な加圧をど
のように提供するかという問題と、特別な点検および保守の必要性とを有する。
コンデンサの完全な加圧が提供されないことにより、最大充電電圧および比エネ
ルギーの値が減少し、不適切な高充電電流値と、それによる非常に長い充電時間
が生じる。
【０００６】 （発明の開示） 本発明の目的は、完全に加圧された、点検および手入れの必要のないコンデン
サを提供することである。
サを提供することである。
【０００７】 本発明の他の目的は、コンデンサの比エネルギーを高めること、および充電時
間を減少させることである。
間を減少させることである。
【０００８】 前述の目的は、本明細書内に開示される発明によって達成され、その核心は、
１つまたは両方が分極可能である２つの電極と、液体電解質と、セパレータとを
備える二重電気層コンデンサにおいて、電解質でセパレータおよび電極のボイド
空間を充填する程度が、９０〜４０％の範囲内になっていることにある。
１つまたは両方が分極可能である２つの電極と、液体電解質と、セパレータとを
備える二重電気層コンデンサにおいて、電解質でセパレータおよび電極のボイド
空間を充填する程度が、９０〜４０％の範囲内になっていることにある。
【０００９】 この技術的解決策の核心は、充電の終了時および再充電中にＤＥＬコンデンサ
の正極で解放される気体酸素が、基本的には、イオン化反応（電気的還元）中に
、前記反応の非常に高い分極（Ｅｐ＞１Ｖ）によって、かつ当該のプロセスに関
して活性炭が非常に良好な触媒であることによって、負極に完全に吸着可能であ
ることであり、そのため、燃料電池に利用されることである（Ｖ．Ｓ．Ｂａｇｏ
ｔｓｋｉおよびＡ．Ｍ．Ｓｋｕｎｄｅｎ著「Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅｓ」，Ｍｏｓｃｏｗ，「Ｅｎｅｒｇｈｉａ」ＰＨ．１９８１，ｐ
ｐ．８０，１１６（ｉｎ Ｒｕｓｓｉａｎ）参照）。一方、ＤＥＬコンデンサの
再充電中に負極で解放される可能性がある気体水素は、イオン化反応（電気的酸
化）中に、前記反応の非常に高い分極（Ｅｐ＞１Ｖ）によって、実質的に正極に
完全に吸着されることがある。しかし、一般のＤＥＬコンデンサでは、セパレー
タおよび両電極の孔は、ほぼ完全に電解質で充填され、それにより、前記孔本体
内の気体有孔性はほとんどない。このような条件下では、充電および再充電処理
中に、一方の電極から他方の電極に解放される気体の移送に関する限りでは、拡
散の点で非常に大きな問題に直面する。問題点は、そのような移送の機構が、気
体を発生させる電極の孔内に含有された液体電解質中の前記気体を溶解し、前記
電極、セパレータ、および反対の電極の洪水を受けた孔を介して、溶解された状
態で気体が拡散して、前記動作が完了する前にイオン化反応が生じることにある
ことである。標準条件下での液体電解質内の水素および酸素の非常に低い溶解性
と、それによる、対応する拡散係数の非常に低い値とにより、ほぼ完全に充填さ
れたセパレータおよび両電極のボイド空間を有する反対の電極での、結果として
生じる前記気体のイオン化率が非常に低くなる。前記割合は、１つまたは両方の
電極が気体多孔性を特徴とする場合でさえ同様に低く、セパレータの孔は完全に
フートされている。電極間の気体の移送の非常に低い割合は、再充電中のはるか
に小さい気体の発生率であり、それにより、コンデンサ・ケーシング内部の圧力
が増大し、減圧、さらには爆発の危険をはらむ。
の正極で解放される気体酸素が、基本的には、イオン化反応（電気的還元）中に
、前記反応の非常に高い分極（Ｅｐ＞１Ｖ）によって、かつ当該のプロセスに関
して活性炭が非常に良好な触媒であることによって、負極に完全に吸着可能であ
ることであり、そのため、燃料電池に利用されることである（Ｖ．Ｓ．Ｂａｇｏ
ｔｓｋｉおよびＡ．Ｍ．Ｓｋｕｎｄｅｎ著「Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅｓ」，Ｍｏｓｃｏｗ，「Ｅｎｅｒｇｈｉａ」ＰＨ．１９８１，ｐ
ｐ．８０，１１６（ｉｎ Ｒｕｓｓｉａｎ）参照）。一方、ＤＥＬコンデンサの
再充電中に負極で解放される可能性がある気体水素は、イオン化反応（電気的酸
化）中に、前記反応の非常に高い分極（Ｅｐ＞１Ｖ）によって、実質的に正極に
完全に吸着されることがある。しかし、一般のＤＥＬコンデンサでは、セパレー
タおよび両電極の孔は、ほぼ完全に電解質で充填され、それにより、前記孔本体
内の気体有孔性はほとんどない。このような条件下では、充電および再充電処理
中に、一方の電極から他方の電極に解放される気体の移送に関する限りでは、拡
散の点で非常に大きな問題に直面する。問題点は、そのような移送の機構が、気
体を発生させる電極の孔内に含有された液体電解質中の前記気体を溶解し、前記
電極、セパレータ、および反対の電極の洪水を受けた孔を介して、溶解された状
態で気体が拡散して、前記動作が完了する前にイオン化反応が生じることにある
ことである。標準条件下での液体電解質内の水素および酸素の非常に低い溶解性
と、それによる、対応する拡散係数の非常に低い値とにより、ほぼ完全に充填さ
れたセパレータおよび両電極のボイド空間を有する反対の電極での、結果として
生じる前記気体のイオン化率が非常に低くなる。前記割合は、１つまたは両方の
電極が気体多孔性を特徴とする場合でさえ同様に低く、セパレータの孔は完全に
フートされている。電極間の気体の移送の非常に低い割合は、再充電中のはるか
に小さい気体の発生率であり、それにより、コンデンサ・ケーシング内部の圧力
が増大し、減圧、さらには爆発の危険をはらむ。
【００１０】 本発明の根底にある発明性のある概念は、気体孔の単一システムが、ＤＥＬコ
ンデンサ内に、その全電気化学グループ（ＥＣＧｐ）を介して確立され、多孔性
電極および多孔性セパレータを備えることにある。したがって、コンデンサ充電
および再充電中に解放される酸素および水素気体は、前記システムに沿って非常
に高速で反対の電極に搬送され、そこで、両気体はイオン化を受けて水またはそ
れぞれのイオン（Ｈ＋、ＯＨなど）を形成する。気相内の気体の拡散係数は、液
相内よりも４桁大きい。このような気体孔のシステムは、両多孔性電極および多
孔性セパレータのボイド空間が、９０〜４０％の範囲内にある孔を充填する程度
を有することによって提供される。したがって、ＥＣＧｐの各孔本体内の気体孔
の充填されていないボイド空間の割合（気体多孔性）は、１０〜６０％の範囲内
にあり、その結果、必要な気体孔のシステムが確立される。さらに、電解質でＥ
ＣＧｐを充電する割合の減少は、コンデンサの内部抵抗の大幅な増大をもたらす
ため、望ましくない。
ンデンサ内に、その全電気化学グループ（ＥＣＧｐ）を介して確立され、多孔性
電極および多孔性セパレータを備えることにある。したがって、コンデンサ充電
および再充電中に解放される酸素および水素気体は、前記システムに沿って非常
に高速で反対の電極に搬送され、そこで、両気体はイオン化を受けて水またはそ
れぞれのイオン（Ｈ＋、ＯＨなど）を形成する。気相内の気体の拡散係数は、液
相内よりも４桁大きい。このような気体孔のシステムは、両多孔性電極および多
孔性セパレータのボイド空間が、９０〜４０％の範囲内にある孔を充填する程度
を有することによって提供される。したがって、ＥＣＧｐの各孔本体内の気体孔
の充填されていないボイド空間の割合（気体多孔性）は、１０〜６０％の範囲内
にあり、その結果、必要な気体孔のシステムが確立される。さらに、電解質でＥ
ＣＧｐを充電する割合の減少は、コンデンサの内部抵抗の大幅な増大をもたらす
ため、望ましくない。
【００１１】 気体多孔性を確立することは、様々な技法によって提供することができ、その
１つを、電解質が電極およびセパレータの孔内のみに含有されているとき、すな
わち、コンデンサ内にフリーな電解質が存在しないときに適用できる。第１に、
コンデンサ内に導入された電解質の全量を適切に測定し、第２に、定められた相
互調整孔構造を有する電極およびセパレータを使用することによって、総空間の
９０〜４０％という前述の範囲内で、電極およびセパレータ内のボイド空間を充
填する程度の定義値が達成可能である。実際に、孔本体を相互に接触させるシス
テム内部での液体の分布は、定量的に、前記孔本体の穴のサイズ分布曲線（プロ
グラム）によって関与する。前記定量的依存の性質は、以下の論文で立証されて
いる（Ｖｏｌｆｋｏｖｉｃｈ Ｙｕ．Ｍ．ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ「Ｅｌｅｋｔ
ｒｏｋｈｉｍｉａ」，１９７８，ｖ．１４，＃４，Ｐ．５４６，ｖｏｌ．１４，
＃６，ｐ．８３１；＃１０，Ｐ．１４７７（ｉｎ Ｒｕｓｓｉａｎ）；Ｖｏｌｆ
ｋｏｖｉｃｈ Ｙｕ．Ｍ．およびＢａｇｏｔｚｋｙ Ｖ．Ｓ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｏ
ｕｒｃｅｓ，１９９４，ｖ．４８，ｐｐ．３２７，３３９）。例えば、電極に比
べ、セパレータ内の大きな孔の割合が大きい場合、セパレータ孔を充填する程度
は、前記電極と比べて減少する。第１に、十分に洪水を受けた状態（真空下で）
でセパレータおよび電極の重量を測定し、その後セパレータおよび電極の使用含
浸を行い、コンデンサを組立て、その後解体し、第２に、電極およびセパレータ
のプログラムを行い、電解質を含浸する前後に全ＥＣＧｐの重量を測定すること
によって、ＥＣＧｐの各孔本体内の穴を充填する程度の所定値の実行に関する制
御を行うことができる。
１つを、電解質が電極およびセパレータの孔内のみに含有されているとき、すな
わち、コンデンサ内にフリーな電解質が存在しないときに適用できる。第１に、
コンデンサ内に導入された電解質の全量を適切に測定し、第２に、定められた相
互調整孔構造を有する電極およびセパレータを使用することによって、総空間の
９０〜４０％という前述の範囲内で、電極およびセパレータ内のボイド空間を充
填する程度の定義値が達成可能である。実際に、孔本体を相互に接触させるシス
テム内部での液体の分布は、定量的に、前記孔本体の穴のサイズ分布曲線（プロ
グラム）によって関与する。前記定量的依存の性質は、以下の論文で立証されて
いる（Ｖｏｌｆｋｏｖｉｃｈ Ｙｕ．Ｍ．ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ「Ｅｌｅｋｔ
ｒｏｋｈｉｍｉａ」，１９７８，ｖ．１４，＃４，Ｐ．５４６，ｖｏｌ．１４，
＃６，ｐ．８３１；＃１０，Ｐ．１４７７（ｉｎ Ｒｕｓｓｉａｎ）；Ｖｏｌｆ
ｋｏｖｉｃｈ Ｙｕ．Ｍ．およびＢａｇｏｔｚｋｙ Ｖ．Ｓ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｏ
ｕｒｃｅｓ，１９９４，ｖ．４８，ｐｐ．３２７，３３９）。例えば、電極に比
べ、セパレータ内の大きな孔の割合が大きい場合、セパレータ孔を充填する程度
は、前記電極と比べて減少する。第１に、十分に洪水を受けた状態（真空下で）
でセパレータおよび電極の重量を測定し、その後セパレータおよび電極の使用含
浸を行い、コンデンサを組立て、その後解体し、第２に、電極およびセパレータ
のプログラムを行い、電解質を含浸する前後に全ＥＣＧｐの重量を測定すること
によって、ＥＣＧｐの各孔本体内の穴を充填する程度の所定値の実行に関する制
御を行うことができる。
【００１２】 電解質に関して、電極およびセパレータの孔内にのみ含有するという前述の条
件を満たすために、コンデンサ内部抵抗が増大するとき、ケーシングの耐荷重カ
バーの間に１つのコンデンサまたはコンデンサ要素のバンクを保持することが妥
当である。
件を満たすために、コンデンサ内部抵抗が増大するとき、ケーシングの耐荷重カ
バーの間に１つのコンデンサまたはコンデンサ要素のバンクを保持することが妥
当である。
【００１３】 電極およびセパレータの必要な気体多孔性を提供するための他の方法は、例え
ばポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンとして現れる分散撥水材を、１つ
または両方の電極、および／またはセパレータに添加することにある。負極の撥
水処理は、内部電極／電解質インターフェースへ直接的に孔内部の電解質溶解酸
素が拡散する割合、およびその結果生じる電気的減少のより高い割合を増大させ
る。誤動作によるコンデンサ再充電（Ｅ＜０Ｖを伴う）を完全に除外する必要が
ない限り、水素が負極上で発生しやすい。正極に分散撥水剤を添加することは、
その内側表面への水素移送のプロセス、およびその結果生じる前記電極上の水素
電気的酸化のプロセスを急激に速める。したがって、多孔性電極の成分に撥水剤
を添加することは、完全に加圧されたコンデンサを作成するという問題を解決す
る。
ばポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンとして現れる分散撥水材を、１つ
または両方の電極、および／またはセパレータに添加することにある。負極の撥
水処理は、内部電極／電解質インターフェースへ直接的に孔内部の電解質溶解酸
素が拡散する割合、およびその結果生じる電気的減少のより高い割合を増大させ
る。誤動作によるコンデンサ再充電（Ｅ＜０Ｖを伴う）を完全に除外する必要が
ない限り、水素が負極上で発生しやすい。正極に分散撥水剤を添加することは、
その内側表面への水素移送のプロセス、およびその結果生じる前記電極上の水素
電気的酸化のプロセスを急激に速める。したがって、多孔性電極の成分に撥水剤
を添加することは、完全に加圧されたコンデンサを作成するという問題を解決す
る。
【００１４】 （発明を実施するための最良の形態） （実施例１） 二重電気層を備えるコンデンサ（図１）は、比表面積１２００ｓｑ．ｍ／ｇお
よび全厚さ０．９ｍｍを有する活性炭素織物、タイプ「Ｖｉｓｃｕｍａｃ」３層
からなる２つの同様な分極可能電極（５）と、全厚さ１２０ミクロンのペルクロ
ロビニルからなる多孔質セパレータ（８）、グレードヨミミ−２０ＣＡと、鋼から なる電流リード（３）と、ケーシングの０．３ｍｍ厚鋼耐荷重カバー（１）と、
ケーシングの０．３ｍｍ厚耐荷重側面パネル（６）と、アタクチックポリプロピ
レンからなる非伝導シーラント（７）と、硬質ＰＶＣからなる絶縁体（２）とか
ら構成される。電流リードの保護層（４）は、耐酸性ポリマーを含浸された０．
３ｍｍ厚のグラファイト箔からなり、前記箔は、電流リードの金属電極に数ヶ所
で接着結合されている。両電極は、それぞれ１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する
極板として現れる。電解質として、密度１．３ｇ／ｃｕ．ｃｍの硫酸溶液が使用
される。コンデンサは圧縮され、ＥＣＧｐの圧縮圧力は３ｋｇ／ｓｑ．ｃｍであ
る。電解質は、ＥＣＧｐの孔内にのみ位置される。重量で測定される電解質でボ
イド空間を充填する程度は、以下のようである。電極については７３％、セパレ
ータについては８１％。
よび全厚さ０．９ｍｍを有する活性炭素織物、タイプ「Ｖｉｓｃｕｍａｃ」３層
からなる２つの同様な分極可能電極（５）と、全厚さ１２０ミクロンのペルクロ
ロビニルからなる多孔質セパレータ（８）、グレードヨミミ−２０ＣＡと、鋼から なる電流リード（３）と、ケーシングの０．３ｍｍ厚鋼耐荷重カバー（１）と、
ケーシングの０．３ｍｍ厚耐荷重側面パネル（６）と、アタクチックポリプロピ
レンからなる非伝導シーラント（７）と、硬質ＰＶＣからなる絶縁体（２）とか
ら構成される。電流リードの保護層（４）は、耐酸性ポリマーを含浸された０．
３ｍｍ厚のグラファイト箔からなり、前記箔は、電流リードの金属電極に数ヶ所
で接着結合されている。両電極は、それぞれ１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する
極板として現れる。電解質として、密度１．３ｇ／ｃｕ．ｃｍの硫酸溶液が使用
される。コンデンサは圧縮され、ＥＣＧｐの圧縮圧力は３ｋｇ／ｓｑ．ｃｍであ
る。電解質は、ＥＣＧｐの孔内にのみ位置される。重量で測定される電解質でボ
イド空間を充填する程度は、以下のようである。電極については７３％、セパレ
ータについては８１％。
【００１５】 試験の結果、以下の特性が得られる。最大電圧、１Ｖ；比エネルギー、２Ｗ−
ｈ／ｌｉｔ；ケーシング内部で測定される気体の最大余剰圧力、０．０２ａｔｍ
。
ｈ／ｌｉｔ；ケーシング内部で測定される気体の最大余剰圧力、０．０２ａｔｍ
。
【００１６】 （実施例２） 二重電気層を備えるコンデンサ（図２）は、以下の構成要素から構成される。
【００１７】 分極可能負極（４）は、比表面積１２００ｓｑ．ｍ／ｇの活性炭織物、タイプ
「Ｖｉｓｃｕｍａｃ」１０層からなる。正極（不分極電極）（５）は、水酸化ニ
ッケル（ＮｉＯＨ3）の活性材料を含有する。グレードヨミミ−２０ＣＡポリプロピ レン製６０ミクロン厚セパレータ（６）が使用される。両電極の電流リード（３
）は、ニッケル板からなる。各電極は、１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する極板
として現れる。ケーシングの鋼板耐荷重カバー（１）および耐荷重側面パネル（
８）は、コンデンサＥＣＧｐの圧縮用に使用される。非伝導シーラント（７）は
、アタクチックポリプロピレンからなり、絶縁体（２）は、硬質ＰＶＣからなる
。電解質として、３０％水成水酸化カリウムが使用される。ＥＣＧｐの圧縮圧力
は、１０ｋｇ／ｓｑ．ｃｍである。重量で測定される電解質でボイド空間を充填
する程度は、以下のようである。負極については６３％；正極については７１％
；セパレータについては７９％。コンデンサは真空下で組み立てられる。アセン
ブリ全体の総寸法は、１３０ラ１５０ラ１４ｍｍである。
「Ｖｉｓｃｕｍａｃ」１０層からなる。正極（不分極電極）（５）は、水酸化ニ
ッケル（ＮｉＯＨ3）の活性材料を含有する。グレードヨミミ−２０ＣＡポリプロピ レン製６０ミクロン厚セパレータ（６）が使用される。両電極の電流リード（３
）は、ニッケル板からなる。各電極は、１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する極板
として現れる。ケーシングの鋼板耐荷重カバー（１）および耐荷重側面パネル（
８）は、コンデンサＥＣＧｐの圧縮用に使用される。非伝導シーラント（７）は
、アタクチックポリプロピレンからなり、絶縁体（２）は、硬質ＰＶＣからなる
。電解質として、３０％水成水酸化カリウムが使用される。ＥＣＧｐの圧縮圧力
は、１０ｋｇ／ｓｑ．ｃｍである。重量で測定される電解質でボイド空間を充填
する程度は、以下のようである。負極については６３％；正極については７１％
；セパレータについては７９％。コンデンサは真空下で組み立てられる。アセン
ブリ全体の総寸法は、１３０ラ１５０ラ１４ｍｍである。
【００１８】 試験の結果、以下の特性が得られる。最大電圧、１．４５Ｖ；比エネルギー、
１６Ｗ−ｈ／ｌｉｔ；内部抵抗、２．５ｍＯｈｍ；充電時間、２０分；ケーシン
グ内部で測定される気体の最大過剰圧力、０．０１ａｔｍ。
１６Ｗ−ｈ／ｌｉｔ；内部抵抗、２．５ｍＯｈｍ；充電時間、２０分；ケーシン
グ内部で測定される気体の最大過剰圧力、０．０１ａｔｍ。
【００１９】 （実施例３） 二重電気層を備えるコンデンサ（図２）は、以下の構成要素から構成される。
【００２０】 分極可能負極（７）は、粉末ポリエチレンを２０％、比表面積１１００ｓｑ．
ｍ／ｇを有する粉末活性炭、グレードＡテ−３を８０％備える混合物を成形し、
焼結することによって作成される。電極（７）は、厚さ３ｍｍである。不分極正
極（５）は、鉛９５％とアンチモン５％を含有する合金製のグリッドからなる。
グリッド・セルの内部に、硫酸鉛８５％とポリテトラフルオロエチレン１５％を
備える混合物が入れられる。１５％ＰＴＦＥベースのラッカーを含浸された６０
ミクロン厚、グレードヨミミ−２０ＣＡペルクロロビニル・セパレータ（６）。電 流リード（３）は、鋼板からなる。電流リードの保護層（４）は、０．３ｍｍ厚
耐酸性ポリマーを含浸されたグラファイト箔からなり、前記箔は、電流リードの
金属電極に数ヶ所で結合される。各電極は、１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する
極板として現れる。ケーシングの耐荷重カバー（１）および耐荷重側面パネル（
９）は、鋼板からなり、コンデンサＥＣＧｐの圧縮用に使用される。非伝導シー
ラント（８）は、アタクチックポリプロピレンからなり、絶縁体（２）は、硬質
ＰＶＣからなる。電解質として、密度１．０５ｇ／ｃｕ．ｃｍの水性硫酸が使用
される。ＥＣＧｐの圧縮圧力は１０ｋｇ／ｓｑ．ｃｍである。重量で測定される
電解質でボイド空間を充填する程度は、以下のようである。負極については６３
％；正極については７１％；セパレータについては７９％。コンデンサは真空下
で組み立てられる。アセンブリ全体の総寸法は、１３０ラ１５０ラ１７ｍｍである 。
ｍ／ｇを有する粉末活性炭、グレードＡテ−３を８０％備える混合物を成形し、
焼結することによって作成される。電極（７）は、厚さ３ｍｍである。不分極正
極（５）は、鉛９５％とアンチモン５％を含有する合金製のグリッドからなる。
グリッド・セルの内部に、硫酸鉛８５％とポリテトラフルオロエチレン１５％を
備える混合物が入れられる。１５％ＰＴＦＥベースのラッカーを含浸された６０
ミクロン厚、グレードヨミミ−２０ＣＡペルクロロビニル・セパレータ（６）。電 流リード（３）は、鋼板からなる。電流リードの保護層（４）は、０．３ｍｍ厚
耐酸性ポリマーを含浸されたグラファイト箔からなり、前記箔は、電流リードの
金属電極に数ヶ所で結合される。各電極は、１２３ラ１４３ｍｍの寸法を有する
極板として現れる。ケーシングの耐荷重カバー（１）および耐荷重側面パネル（
９）は、鋼板からなり、コンデンサＥＣＧｐの圧縮用に使用される。非伝導シー
ラント（８）は、アタクチックポリプロピレンからなり、絶縁体（２）は、硬質
ＰＶＣからなる。電解質として、密度１．０５ｇ／ｃｕ．ｃｍの水性硫酸が使用
される。ＥＣＧｐの圧縮圧力は１０ｋｇ／ｓｑ．ｃｍである。重量で測定される
電解質でボイド空間を充填する程度は、以下のようである。負極については６３
％；正極については７１％；セパレータについては７９％。コンデンサは真空下
で組み立てられる。アセンブリ全体の総寸法は、１３０ラ１５０ラ１７ｍｍである 。
【００２１】 試験の結果、以下の特性が得られる。最大電圧、２Ｖ；２．５Ａの放電電流で
の非エネルギー、５１Ｗ−ｈ／ｌｉｔ；達成可能な充電放電サイクルの回数、６
５００；内部抵抗、２ｍＯｈｍ；充電時間、１５分；ケーシング内部で測定され
る気体の最大過剰圧力、０．０１ａｔｍ。
の非エネルギー、５１Ｗ−ｈ／ｌｉｔ；達成可能な充電放電サイクルの回数、６
５００；内部抵抗、２ｍＯｈｍ；充電時間、１５分；ケーシング内部で測定され
る気体の最大過剰圧力、０．０１ａｔｍ。
【００２２】 表された本発明の実用的な実現の例から明らかなように、試験された全てのＤ
ＥＬコンデンサのケーシング内部で測定され、得られる気体の最大過剰圧力は０
．０１〜０．０２ａｔｍの範囲内である。これらの値は非常に低く、コンデンサ
・ケーシングの最終的な強度よりもはるかに低く、そのため減圧の危険がない。
ＥＬコンデンサのケーシング内部で測定され、得られる気体の最大過剰圧力は０
．０１〜０．０２ａｔｍの範囲内である。これらの値は非常に低く、コンデンサ
・ケーシングの最終的な強度よりもはるかに低く、そのため減圧の危険がない。
【００２３】 （産業上の利用可能性） 本明細書で以上に開示された発明は、１つまたは２つの分極可能電極を有する
任意のタイプのＤＥＬコンデンサの完全な過圧を提供するという問題を解決する
。問題の実用的な解決策の結果、コンデンサ減圧の危険がないため、最大充電電
圧が増加されることにより、より高い比エネルギーが達成される。同じ理由で、
充電電流を大幅に増大できる可能性が生じ、したがってそれに対応して、本発明
の非常に多くの実用的な利用のために特に重要な充電時間の減少が生じる。
任意のタイプのＤＥＬコンデンサの完全な過圧を提供するという問題を解決する
。問題の実用的な解決策の結果、コンデンサ減圧の危険がないため、最大充電電
圧が増加されることにより、より高い比エネルギーが達成される。同じ理由で、
充電電流を大幅に増大できる可能性が生じ、したがってそれに対応して、本発明
の非常に多くの実用的な利用のために特に重要な充電時間の減少が生じる。
【００２４】 本明細書で提案された技術的解決策の実用的な適用のもう１つの良い成果、す
なわち電極およびセパレータのボイド空間の一部にのみ電解質を含有し、フリー
の電解質が存在しないことは、ＤＥＬコンデンサのサービス可能性および特性が
コンデンサの空間的位置、すなわち、水平位置、垂直位置などから完全に独立し
ていることにある。同じ理由で、提案されたコンデンサは、自動車、航空機、宇
宙船など、高加速率で動く物体内で普通に動作しなければならない。
なわち電極およびセパレータのボイド空間の一部にのみ電解質を含有し、フリー
の電解質が存在しないことは、ＤＥＬコンデンサのサービス可能性および特性が
コンデンサの空間的位置、すなわち、水平位置、垂直位置などから完全に独立し
ていることにある。同じ理由で、提案されたコンデンサは、自動車、航空機、宇
宙船など、高加速率で動く物体内で普通に動作しなければならない。
【００２５】 最後に、本発明によって作成されたコンデンサは、特別な手入れを必要としな
い。
い。
【図１】 本発明によるコンデンサの実施形態を示す図である。
【図２】 本発明によるコンデンサの代替実施形態を示す図である。
【図３】 本発明によるコンデンサのさらなる実施形態を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァセチキン、 ヴラジミル イヴァノヴ ィチ ロシア国 141070 マスカヴスカヤ オブ ラスト カラリヨヴ プリースタニ カラ リヨヴァ ドーム ２アー クヴァルティ ーラ 130 (72)発明者 ヴァリフコヴィチ、 ユーリー ミラノヴ ィチ ロシア国 123481 モスクヴァ ウーリツ ァ ファミチヨヴォイ ドーム ３ クヴ ァルティーラ 19 (72)発明者 シマツコ、 パーヴェル アンドレーヴィ チ ロシア国 141070 マスカヴスカヤ オブ ラスト カラリョヴ ウーリツァ カスマ ナヴトヴ ドーム ８アー クヴァルティ ーラ 17 (72)発明者 アシマリン、 エヴゲエイ アレクサンド ロヴィチ ロシア国 141070 マスカヴスカヤ オブ ラスト カラリョヴ ウーリツァ ガラリ ィーナ ドーム 34アー クヴァルティー ラ 47 (72)発明者 ダシコー、 オレグ グリゴリエヴィチ ロシア国 141070 マスカヴスカヤ オブ ラスト カラリョヴ ウーリツァ 50 レ ット ヴルクスム ドーム ２アー クヴ ァルティーラ 135
Claims (6)
- 【請求項１】 １つまたは両方が分極可能である２つの電極と、セパレータ
と、液体電解質とを収容するケーシングを備える二重電気層コンデンサであって
、両電極およびセパレータが多孔性構造を有し、セパレータおよび両電極の孔を
電解質で充填する程度が、孔の総空間の９０〜４０％の範囲内であることを特徴
とする二重電気層コンデンサ。 - 【請求項２】 電解質が電極およびセパレータの孔の中にのみ含有され、セ
パレータおよび両電極を電解質で充填する程度が、孔の総空間の９０％〜４０％
の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。 - 【請求項３】 １つまたは両方の電極の材料が、分散撥水剤、例えばポリテ
トラフルオロエチレンやポリエチレンでドープされていることを特徴とする前記
請求項のいずれか一項に記載のコンデンサ。 - 【請求項４】 セパレータの材料が、分散撥水剤、例えばポリテトラフルオ
ロエチレンやポリエチレンでドープされていることを特徴とする前記請求項のい
ずれか一項に記載のコンデンサ。 - 【請求項５】 内側空間が真空化されていることを特徴とする前記請求項の
いずれか一項に記載のコンデンサ。 - 【請求項６】 圧縮されていることを特徴とする前記請求項のいずれか一項
に記載のコンデンサ。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU1997/000410 WO1999031687A1 (fr) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | Condensateur a couche electrique double |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002509350A true JP2002509350A (ja) | 2002-03-26 |
| JP2002509350A5 JP2002509350A5 (ja) | 2005-12-22 |
Family
ID=20130178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000539494A Pending JP2002509350A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 二重電気層を備えるコンデンサ |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6335858B1 (ja) |
| EP (1) | EP1043743B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002509350A (ja) |
| KR (1) | KR100523956B1 (ja) |
| AU (1) | AU7240798A (ja) |
| CA (1) | CA2314970C (ja) |
| DE (1) | DE69736613T2 (ja) |
| RU (1) | RU2185675C2 (ja) |
| WO (1) | WO1999031687A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013004579A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Taiyo Yuden Co Ltd | 電気化学キャパシタ |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6574661B1 (en) | 1997-09-26 | 2003-06-03 | Mci Communications Corporation | Integrated proxy interface for web based telecommunication toll-free network management using a network manager for downloading a call routing tree to client |
| US6452109B1 (en) * | 1998-03-05 | 2002-09-17 | Hochspannungsgerate Porz Gmbh | Bushing for high electrical voltage |
| AUPQ253099A0 (en) * | 1999-08-30 | 1999-09-23 | Energy Storage Systems Pty Ltd | A charge storage device |
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