JP2003086469A - 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物 - Google Patents
電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物Info
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- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を有する，電気
二重層キャパシタの電極用活性炭を生産する場合に好適
な炭素化物を提供する。 【解決手段】 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の
製造に用いられる炭素化物１０は，非晶質炭素１１中
に，黒鉛構造を有する複数の結晶子１２を持つ。それら
複数の結晶子１２の層間距離ｄ002 はｄ002 ≧０．３４
７ｎｍに設定されている。
二重層キャパシタの電極用活性炭を生産する場合に好適
な炭素化物を提供する。 【解決手段】 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の
製造に用いられる炭素化物１０は，非晶質炭素１１中
に，黒鉛構造を有する複数の結晶子１２を持つ。それら
複数の結晶子１２の層間距離ｄ002 はｄ002 ≧０．３４
７ｎｍに設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，電気二重層キャパ
シタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物に関す
る。
シタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種の電極用活性炭は，炭素化
物に賦活処理，例えばアルカリ賦活処理を施して製造さ
れている。
物に賦活処理，例えばアルカリ賦活処理を施して製造さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記アルカリ賦活処理
はほゞ確立された技術であり，したがって高静電容量密
度（Ｆ／ｃｃ）を有する電極用活性炭を得るためにはそ
れ相当の炭素化物を用いることが必要である。
はほゞ確立された技術であり，したがって高静電容量密
度（Ｆ／ｃｃ）を有する電極用活性炭を得るためにはそ
れ相当の炭素化物を用いることが必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は，高静電容量密
度（Ｆ／ｃｃ）を有する電極用活性炭の生産に好適な前
記炭素化物を提供することを目的とする。
度（Ｆ／ｃｃ）を有する電極用活性炭の生産に好適な前
記炭素化物を提供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば，
非晶質炭素中に，黒鉛構造を有する複数の結晶子を持
ち，それら複数の前記結晶子の層間距離ｄ002 がｄ002
≧０．３４７ｎｍである，電気二重層キャパシタの電極
用活性炭の製造に用いられる炭素化物が提供される。
非晶質炭素中に，黒鉛構造を有する複数の結晶子を持
ち，それら複数の前記結晶子の層間距離ｄ002 がｄ002
≧０．３４７ｎｍである，電気二重層キャパシタの電極
用活性炭の製造に用いられる炭素化物が提供される。
【０００６】前記構造の炭素化物に，例えばアルカリ賦
活処理を施すと，それの比較的大なる層間距離ｄ002 に
起因して，炭素化物内への溶融アルカリの浸透性が良好
となり，また炭素化物外への発生ガスの排出が速やかに
行われ，これにより各ロットにつき一定したアルカリ賦
活処理を行って，高静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を有する
電極用活性炭を安定して生産することが可能である。た
だし，前記層間距離ｄ 002 がｄ002 ＜０．３４７ｎｍで
は前記のような電極用活性炭を安定して生産することが
難しい。
活処理を施すと，それの比較的大なる層間距離ｄ002 に
起因して，炭素化物内への溶融アルカリの浸透性が良好
となり，また炭素化物外への発生ガスの排出が速やかに
行われ，これにより各ロットにつき一定したアルカリ賦
活処理を行って，高静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を有する
電極用活性炭を安定して生産することが可能である。た
だし，前記層間距離ｄ 002 がｄ002 ＜０．３４７ｎｍで
は前記のような電極用活性炭を安定して生産することが
難しい。
【０００７】また本発明によれば，非晶質炭素中に，黒
鉛構造を有する複数の結晶子を持ち，それら複数の前記
結晶子の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３５０ｎｍであ
る，電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用い
られる炭素化物が提供される。
鉛構造を有する複数の結晶子を持ち，それら複数の前記
結晶子の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３５０ｎｍであ
る，電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用い
られる炭素化物が提供される。
【０００８】前記構造の炭素化物に，例えばアルカリ賦
活処理を施すと，それの大なる層間距離ｄ002 に起因し
て，炭素化物内への溶融アルカリの浸透性が極めて良好
となり，また炭素化物外への発生ガスの排出が一層速や
かに行われ，これにより各ロットにつき一定したアルカ
リ賦活処理を行って，電極用活性炭の静電容量密度（Ｆ
／ｃｃ）を高めると共にそれを安定化させて，その電極
用活性炭の量産性を向上させることが可能である。
活処理を施すと，それの大なる層間距離ｄ002 に起因し
て，炭素化物内への溶融アルカリの浸透性が極めて良好
となり，また炭素化物外への発生ガスの排出が一層速や
かに行われ，これにより各ロットにつき一定したアルカ
リ賦活処理を行って，電極用活性炭の静電容量密度（Ｆ
／ｃｃ）を高めると共にそれを安定化させて，その電極
用活性炭の量産性を向上させることが可能である。
【０００９】前記二発明において，層間距離ｄ002 の上
限値はｄ002 ＝０．３６２ｎｍであることが好ましい。
何故ならば，ｄ002 ≧０．３６３ｎｍとするためには酸
素架橋処理を長時間に亘って行い，その酸素架橋率ＤL
をＤL ＞１０％にしなければならないが，このような手
段を採用しても電極用活性炭の静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）に関し顕著な向上は認められず，その反面，生産性
の低下を招くからである。
限値はｄ002 ＝０．３６２ｎｍであることが好ましい。
何故ならば，ｄ002 ≧０．３６３ｎｍとするためには酸
素架橋処理を長時間に亘って行い，その酸素架橋率ＤL
をＤL ＞１０％にしなければならないが，このような手
段を採用しても電極用活性炭の静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）に関し顕著な向上は認められず，その反面，生産性
の低下を招くからである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１において，ボタン型電気二重
層キャパシタ１は，ケース２と，そのケース２内に収容
された一対の分極性電極３，４およびそれらの間に挟ま
れたスペーサ５と，ケース２内に充填された電解液とを
有する。ケース２は開口部６を有するＡｌ製器体７およ
びその開口部６を閉鎖するＡｌ製蓋板８よりなり，その
蓋板８の外周部および器体７の内周部間はシール材９に
よりシールされている。各分極性電極３，４は電極用活
性炭，導電フィラおよび結着剤の混合物よりなる。
層キャパシタ１は，ケース２と，そのケース２内に収容
された一対の分極性電極３，４およびそれらの間に挟ま
れたスペーサ５と，ケース２内に充填された電解液とを
有する。ケース２は開口部６を有するＡｌ製器体７およ
びその開口部６を閉鎖するＡｌ製蓋板８よりなり，その
蓋板８の外周部および器体７の内周部間はシール材９に
よりシールされている。各分極性電極３，４は電極用活
性炭，導電フィラおよび結着剤の混合物よりなる。
【００１１】電極用活性炭は次のような方法で製造され
る。即ち，炭素原料を紡糸により繊維状に成形するか，
または粉砕により粉末状に形成する工程と，炭素原料に
酸素架橋処理を施す工程と，酸素架橋後の炭素原料に炭
素化処理を施して炭素化物を得る工程と，炭素化物に粉
砕処理を施す工程と，粉砕後の炭素化物にアルカリ賦活
処理を施し，次いで洗浄・ろ過・乾燥を行って活性炭を
得る工程とを順次行うものである。
る。即ち，炭素原料を紡糸により繊維状に成形するか，
または粉砕により粉末状に形成する工程と，炭素原料に
酸素架橋処理を施す工程と，酸素架橋後の炭素原料に炭
素化処理を施して炭素化物を得る工程と，炭素化物に粉
砕処理を施す工程と，粉砕後の炭素化物にアルカリ賦活
処理を施し，次いで洗浄・ろ過・乾燥を行って活性炭を
得る工程とを順次行うものである。
【００１２】炭素原料としては易黒鉛化性炭素原料が用
いられ，その炭素原料にはメソフェーズピッチ，コーク
ス，石油ピッチ，ポリ塩化ビニル，ポリイミド，ＰＡＮ
等が該当する。メソフェーズピッチの場合，その分子量
Ｍは，２００≦Ｍ≦２０００，軟化点ＴS はＴS ≦３５
０℃であることが好ましい。炭素原料の粉砕に当っては
ボールミル，ジェットミル，高速回転ミル（例えばラボ
カッタミル）等が用いられる。
いられ，その炭素原料にはメソフェーズピッチ，コーク
ス，石油ピッチ，ポリ塩化ビニル，ポリイミド，ＰＡＮ
等が該当する。メソフェーズピッチの場合，その分子量
Ｍは，２００≦Ｍ≦２０００，軟化点ＴS はＴS ≦３５
０℃であることが好ましい。炭素原料の粉砕に当っては
ボールミル，ジェットミル，高速回転ミル（例えばラボ
カッタミル）等が用いられる。
【００１３】酸素架橋処理は，炭素原料において，相隣
る両縮合多環芳香族化合物の両ベンゼン環相互を酸素を
介し架橋するために行われる。これにより炭素化処理に
おいて炭素原料を溶融させることなく炭素化させる，つ
まり固相炭素化を実現して各結晶子の層間距離ｄ002 を
大にすることができる。炭素原料が溶融すると，再配向
が発生すると共にメソーゲンの縮合が起こるためその層
間距離ｄ002 が小となる。
る両縮合多環芳香族化合物の両ベンゼン環相互を酸素を
介し架橋するために行われる。これにより炭素化処理に
おいて炭素原料を溶融させることなく炭素化させる，つ
まり固相炭素化を実現して各結晶子の層間距離ｄ002 を
大にすることができる。炭素原料が溶融すると，再配向
が発生すると共にメソーゲンの縮合が起こるためその層
間距離ｄ002 が小となる。
【００１４】酸素架橋率ＤL は，炭素原料の分子構造に
よって異なるが，酸素架橋処理前の炭素原料の重量をＷ
1 とし，酸素架橋処理後の炭素原料の重量をＷ2 とする
と，ＤL ＝｛（Ｗ2 −Ｗ1 ）／Ｗ1 ｝×１００（％）と
表わされ，その酸素架橋率Ｄ L は０．１％≦ＤL ≦１０
％に設定される。この場合，ＤL ＜０．１％では酸素架
橋を行うことの意義が失われ，一方，ＤL ＞１０％では
前記のように電極用活性炭の生産性の低下を招く。前記
酸素架橋率ＤL を達成すべく，処理に当っては，酸素気
流中にて，加熱温度Ｔを１４０℃≦Ｔ≦３５０℃に，ま
た加熱時間ｔを１０-3時間≦ｔ≦１０時間にそれぞれ設
定する。この加熱温度Ｔは炭素原料の軟化点ＴS に基づ
いて設定されたものである。また酸素架橋処理は一段階
または複数段階に分けて行われる。架橋剤として，例え
ばＰ2 Ｏ5 ，キノン，ヒドロキノン，ヒドロキノン誘導
体から得られる高分子物質，ＮＯ2 等を用いることもあ
る。なお，酸素架橋処理を行わなくても活性炭を得るこ
とは可能である。また酸素架橋に代えてイオウ架橋を行
うことも可能であり，この場合，架橋促進剤を用いても
よい。
よって異なるが，酸素架橋処理前の炭素原料の重量をＷ
1 とし，酸素架橋処理後の炭素原料の重量をＷ2 とする
と，ＤL ＝｛（Ｗ2 −Ｗ1 ）／Ｗ1 ｝×１００（％）と
表わされ，その酸素架橋率Ｄ L は０．１％≦ＤL ≦１０
％に設定される。この場合，ＤL ＜０．１％では酸素架
橋を行うことの意義が失われ，一方，ＤL ＞１０％では
前記のように電極用活性炭の生産性の低下を招く。前記
酸素架橋率ＤL を達成すべく，処理に当っては，酸素気
流中にて，加熱温度Ｔを１４０℃≦Ｔ≦３５０℃に，ま
た加熱時間ｔを１０-3時間≦ｔ≦１０時間にそれぞれ設
定する。この加熱温度Ｔは炭素原料の軟化点ＴS に基づ
いて設定されたものである。また酸素架橋処理は一段階
または複数段階に分けて行われる。架橋剤として，例え
ばＰ2 Ｏ5 ，キノン，ヒドロキノン，ヒドロキノン誘導
体から得られる高分子物質，ＮＯ2 等を用いることもあ
る。なお，酸素架橋処理を行わなくても活性炭を得るこ
とは可能である。また酸素架橋に代えてイオウ架橋を行
うことも可能であり，この場合，架橋促進剤を用いても
よい。
【００１５】炭素化処理は，不活性ガス中にて，加熱温
度Ｔを５００℃≦Ｔ≦１０００℃に，また加熱時間ｔを
１０-3時間≦ｔ≦１０時間にそれぞれ設定して行われ
る。この場合，特に，３００℃から５００℃までの昇温
過程において，昇温速度を速めると炭素化物の層間距離
ｄ002 を大にすることができ，このことから昇温速度Ｒ
ｔはＲｔ≧２００℃／ｈに設定される。Ｒｔ＜２００℃
／ｈでは炭素化物において配向が生じ易くなり，前記層
間距離ｄ002 が小となる。
度Ｔを５００℃≦Ｔ≦１０００℃に，また加熱時間ｔを
１０-3時間≦ｔ≦１０時間にそれぞれ設定して行われ
る。この場合，特に，３００℃から５００℃までの昇温
過程において，昇温速度を速めると炭素化物の層間距離
ｄ002 を大にすることができ，このことから昇温速度Ｒ
ｔはＲｔ≧２００℃／ｈに設定される。Ｒｔ＜２００℃
／ｈでは炭素化物において配向が生じ易くなり，前記層
間距離ｄ002 が小となる。
【００１６】この炭素化処理により，図２，３に示した
炭素化物１０，即ち，非晶質炭素１１中に，黒鉛構造を
有する複数の結晶子１２を持ち，それら複数の結晶子１
２の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３４７ｎｍである炭
素化物１０が得られる。またこの炭素化物の真密度ｄは
１．３ｇ／ｃｃ≦ｄ≦１．９ｇ／ｃｃであり，炭素化物
がこのような真密度ｄを有する，ということは，その炭
素化物にアルカリ賦活処理を均一に施す上で有効であ
る。
炭素化物１０，即ち，非晶質炭素１１中に，黒鉛構造を
有する複数の結晶子１２を持ち，それら複数の結晶子１
２の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３４７ｎｍである炭
素化物１０が得られる。またこの炭素化物の真密度ｄは
１．３ｇ／ｃｃ≦ｄ≦１．９ｇ／ｃｃであり，炭素化物
がこのような真密度ｄを有する，ということは，その炭
素化物にアルカリ賦活処理を均一に施す上で有効であ
る。
【００１７】粉砕処理においては，ボールミル，ジェッ
トミル，高速回転ミル（例えばラボカッタミル）等の粉
砕機が用いられる。粉末状炭素化物の粒径はメジアン径
Ｄｍにて１μｍ≦Ｄｍ≦２５μｍに設定され，このよう
な整粒を行うことによりアルカリ賦活処理の効率を向上
させることができる。
トミル，高速回転ミル（例えばラボカッタミル）等の粉
砕機が用いられる。粉末状炭素化物の粒径はメジアン径
Ｄｍにて１μｍ≦Ｄｍ≦２５μｍに設定され，このよう
な整粒を行うことによりアルカリ賦活処理の効率を向上
させることができる。
【００１８】前記粉末状炭素化物に関するアルカリ賦活
処理の処理剤としてはＫＯＨが用いられ，またその処理
に当っては，不活性ガス雰囲気中にて，加熱温度Ｔを５
００℃≦Ｔ＜７６０℃［カリウムの沸点（約７６０℃）
未満］に，また処理時間ｔを１０-3時間≦ｔ≦１０時間
にそれぞれ設定する。アルカリ賦活後，前記諸作業を行
うことによって，図４に示すように，非晶質炭素１１中
に，多数の細孔１３を有する電極用活性炭１４が得られ
る。アルカリ賦活処理においては，必要に応じその前段
にて脱水の目的で，加熱温度Ｔを４００℃≦Ｔ≦４５０
℃に，また加熱時間ｔを１０-1時間≦ｔ≦１０時間にそ
れぞれ設定した加熱処理が行われる。
処理の処理剤としてはＫＯＨが用いられ，またその処理
に当っては，不活性ガス雰囲気中にて，加熱温度Ｔを５
００℃≦Ｔ＜７６０℃［カリウムの沸点（約７６０℃）
未満］に，また処理時間ｔを１０-3時間≦ｔ≦１０時間
にそれぞれ設定する。アルカリ賦活後，前記諸作業を行
うことによって，図４に示すように，非晶質炭素１１中
に，多数の細孔１３を有する電極用活性炭１４が得られ
る。アルカリ賦活処理においては，必要に応じその前段
にて脱水の目的で，加熱温度Ｔを４００℃≦Ｔ≦４５０
℃に，また加熱時間ｔを１０-1時間≦ｔ≦１０時間にそ
れぞれ設定した加熱処理が行われる。
【００１９】以下，具体例について説明する。
【００２０】〔Ｉ〕炭素原料の選択
第１炭素原料として，軟化点ＴS が１３０℃≦ＴS ＜２
００℃であるメソフェーズピッチから軟化点ＴS がＴS
＝１８０℃のものを選択した。また第２炭素原料とし
て，軟化点ＴS が２００℃≦ＴS ＜２５０℃であるメソ
フェーズピッチから軟化点ＴS がＴS ＝２４０℃のもの
を選択した。さらに第３炭素原料として，軟化点ＴS が
２５０℃≦ＴS ≦２９０℃のメソフェーズピッチ（三菱
ガス化学社製，ＭＰＬグレード）から軟化点ＴS がＴS
＝２６０℃のものを選択した。さらにまた第４炭素原料
として，市販の石油ピッチであるメソカーボンピッチマ
イクロパウダ（ＭＰＭ，アドケムコ社製，商品名）から
ＭＰＭ−ＢＯ，ＭＰＭ−ＢＬおよびＭＰＭ−ＢＨの三種
を選択した。これら三種のＭＰＭは酸素架橋処理を行っ
た上で市販されている。
００℃であるメソフェーズピッチから軟化点ＴS がＴS
＝１８０℃のものを選択した。また第２炭素原料とし
て，軟化点ＴS が２００℃≦ＴS ＜２５０℃であるメソ
フェーズピッチから軟化点ＴS がＴS ＝２４０℃のもの
を選択した。さらに第３炭素原料として，軟化点ＴS が
２５０℃≦ＴS ≦２９０℃のメソフェーズピッチ（三菱
ガス化学社製，ＭＰＬグレード）から軟化点ＴS がＴS
＝２６０℃のものを選択した。さらにまた第４炭素原料
として，市販の石油ピッチであるメソカーボンピッチマ
イクロパウダ（ＭＰＭ，アドケムコ社製，商品名）から
ＭＰＭ−ＢＯ，ＭＰＭ−ＢＬおよびＭＰＭ−ＢＨの三種
を選択した。これら三種のＭＰＭは酸素架橋処理を行っ
た上で市販されている。
【００２１】〔II〕炭素化物の製造
（ａ）１０ｇの塊状第１炭素原料をラボカッタミルによ
り粉砕して平均粒径約０．５mmの粉末状第１炭素原料を
得た。（ｂ）粉末状第１炭素原料を，それが酸素と触れ
易いようにオーブン内の保持板上面に広げ，次いで，オ
ーブン内に空気を１０Ｌ／min にて供給し，昇温速度１
℃／min ，１３０℃にて４．５時間保持の条件で酸素架
橋処理を行った。その後，粉末状第１炭素原料について
酸素架橋率ＤL を求めた。（ｃ）酸素架橋後の粉末状第
１炭素原料を炭素化炉内に設置し，窒素気流中，昇温速
度２００℃／ｈ，７００℃にて１時間保持の条件で炭素
化処理を行って炭素化物を得た。（ｄ）炭素化物にラボ
カッタミルを用いて粉砕処理を施し，メジアン径Ｄｍが
Ｄｍ＝２５μｍの粉末状炭素化物を得た。この炭素化物
を例（１）とする。
り粉砕して平均粒径約０．５mmの粉末状第１炭素原料を
得た。（ｂ）粉末状第１炭素原料を，それが酸素と触れ
易いようにオーブン内の保持板上面に広げ，次いで，オ
ーブン内に空気を１０Ｌ／min にて供給し，昇温速度１
℃／min ，１３０℃にて４．５時間保持の条件で酸素架
橋処理を行った。その後，粉末状第１炭素原料について
酸素架橋率ＤL を求めた。（ｃ）酸素架橋後の粉末状第
１炭素原料を炭素化炉内に設置し，窒素気流中，昇温速
度２００℃／ｈ，７００℃にて１時間保持の条件で炭素
化処理を行って炭素化物を得た。（ｄ）炭素化物にラボ
カッタミルを用いて粉砕処理を施し，メジアン径Ｄｍが
Ｄｍ＝２５μｍの粉末状炭素化物を得た。この炭素化物
を例（１）とする。
【００２２】次に，例（１）の場合とは製造条件を変え
て，炭素化物の例（２）〜（２０）を製造した。表１は
例（２）〜（２０）の製造条件を示す。この表１には例
（１）の製造条件も挙げてある。
て，炭素化物の例（２）〜（２０）を製造した。表１は
例（２）〜（２０）の製造条件を示す。この表１には例
（１）の製造条件も挙げてある。
【００２３】
【表１】
【００２４】例（１）の製造において挙げられていた諸
条件であって，表１の例（２）〜（２０）について挙げ
られておらず，また述べられていない諸条件は，例
（１）の製造の場合と同じである。
条件であって，表１の例（２）〜（２０）について挙げ
られておらず，また述べられていない諸条件は，例
（１）の製造の場合と同じである。
【００２５】〔III 〕炭素化物に関する層間距離ｄ002
の測定 炭素化物の例（１）〜（２０）における結晶子の層間距
離ｄ002 をＸ線回折測定により求めた。即ち，例（１）
等を乾燥し，それをガラスセルの縦２５mm，横２５mmの
凹みに充填して試料を調製し，その試料をＸ線回折装置
（マックサイエンス社製，ＭＸＰ１８）に設置した。
の測定 炭素化物の例（１）〜（２０）における結晶子の層間距
離ｄ002 をＸ線回折測定により求めた。即ち，例（１）
等を乾燥し，それをガラスセルの縦２５mm，横２５mmの
凹みに充填して試料を調製し，その試料をＸ線回折装置
（マックサイエンス社製，ＭＸＰ１８）に設置した。
【００２６】次いで，ステップスキャン法を次の条件下
で行ってＸ線回折パターンを得た。測定角度範囲：２θ
で１５〜３０deg.；ターゲット：Ｃｕ；管電圧：４０ｋ
Ｖ；管電流：１００ｍＡ；ステップ幅：０．０５deg.；
計数時間：１．０sec. その後，Ｘ線回折パターンを次
の条件下で解析処理した。ノイズ条件：半価幅 ０．５
deg. ノイズレベル ５．０；ピーク解析：微分点数
２０．０．解析した回折線ピークから面間隔ｄを求め，
これを層間距離ｄ002 とした。
で行ってＸ線回折パターンを得た。測定角度範囲：２θ
で１５〜３０deg.；ターゲット：Ｃｕ；管電圧：４０ｋ
Ｖ；管電流：１００ｍＡ；ステップ幅：０．０５deg.；
計数時間：１．０sec. その後，Ｘ線回折パターンを次
の条件下で解析処理した。ノイズ条件：半価幅 ０．５
deg. ノイズレベル ５．０；ピーク解析：微分点数
２０．０．解析した回折線ピークから面間隔ｄを求め，
これを層間距離ｄ002 とした。
【００２７】〔IV〕アルカリ賦活処理
（ａ） １０ｇの炭素化物の例（１）と，重量で例
（１）の２倍量の純度８５％ＫＯＨペレットとを十分に
混合し，次いで混合物をＮｉ製ボートに充填した。
（ｂ）そのボートを管状炉内に設置して，窒素気流中，
昇温速度２００℃／ｈ，４５０℃にて３時間保持，それ
に次ぎ，７３０℃にて３時間保持した。次いで，ボート
を管状炉から取出して，処理粉末のＨＣｌ洗浄によるＫ
ＯＨの除去，温水による洗浄，ろ過および乾燥を行って
平均粒径１５μｍの電極用活性炭を得た。
（１）の２倍量の純度８５％ＫＯＨペレットとを十分に
混合し，次いで混合物をＮｉ製ボートに充填した。
（ｂ）そのボートを管状炉内に設置して，窒素気流中，
昇温速度２００℃／ｈ，４５０℃にて３時間保持，それ
に次ぎ，７３０℃にて３時間保持した。次いで，ボート
を管状炉から取出して，処理粉末のＨＣｌ洗浄によるＫ
ＯＨの除去，温水による洗浄，ろ過および乾燥を行って
平均粒径１５μｍの電極用活性炭を得た。
【００２８】このようにして製造された電極用活性炭
を，便宜上，例（１）とする。次に，炭素化物の例
（２）〜（２０）を用い，前記の場合と同一条件でアル
カリ賦活処理を行い，炭素化物の例（２）〜（２０）に
対応する電極用活性炭の例（２）〜（２０）を製造し
た。
を，便宜上，例（１）とする。次に，炭素化物の例
（２）〜（２０）を用い，前記の場合と同一条件でアル
カリ賦活処理を行い，炭素化物の例（２）〜（２０）に
対応する電極用活性炭の例（２）〜（２０）を製造し
た。
【００２９】〔Ｖ〕ボタン型電気二重層キャパシタの製
作 電極用活性炭の例（１），黒鉛粉末（導電フィラ）およ
びＰＴＦＥ（結着剤）を９０：５：５の重量比となるよ
うに秤量し，次いでその秤量物を混練し，その後，混練
物を用いて圧延を行うことによって，厚さ１８５μｍの
電極シートを製作した。電極シートから直径２０mmの２
枚の分極性電極３，４を切出し，これら２枚の分極性電
極３，４と，直径２０mm，厚さ７５μｍのＰＴＦＥ製ス
ペーサ５，電解液等を用いて図１のボタン型電気二重層
キャパシタ１を製作した。電解液としては，１．８Ｍの
トリエチルメチルアンモニウム・テトラフロオロボーレ
イト［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＣＨ3 ＮＢＦ4 ］のプロピレンカ
ーボネート溶液を用いた。例（２）〜（２０）を用い，
前記同様の方法で，１９種のボタン型電気二重層キャパ
シタを製作した。
作 電極用活性炭の例（１），黒鉛粉末（導電フィラ）およ
びＰＴＦＥ（結着剤）を９０：５：５の重量比となるよ
うに秤量し，次いでその秤量物を混練し，その後，混練
物を用いて圧延を行うことによって，厚さ１８５μｍの
電極シートを製作した。電極シートから直径２０mmの２
枚の分極性電極３，４を切出し，これら２枚の分極性電
極３，４と，直径２０mm，厚さ７５μｍのＰＴＦＥ製ス
ペーサ５，電解液等を用いて図１のボタン型電気二重層
キャパシタ１を製作した。電解液としては，１．８Ｍの
トリエチルメチルアンモニウム・テトラフロオロボーレ
イト［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＣＨ3 ＮＢＦ4 ］のプロピレンカ
ーボネート溶液を用いた。例（２）〜（２０）を用い，
前記同様の方法で，１９種のボタン型電気二重層キャパ
シタを製作した。
【００３０】〔VI〕電極用活性炭の静電容量密度
各電気二重層キャパシタについて，次のような充放電サ
イクルを行い，次いでエネルギ換算法にて各電極用活性
炭の単位体積当りの静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を求め
た。充放電サイクルでは，９０分間の充電および９０分
間の放電を，２．７Ｖにて１回，２．８Ｖにて１回，
３．０Ｖにて１回，さらに２．７Ｖにて１回，それぞれ
行う，といった方法を採用した。
イクルを行い，次いでエネルギ換算法にて各電極用活性
炭の単位体積当りの静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を求め
た。充放電サイクルでは，９０分間の充電および９０分
間の放電を，２．７Ｖにて１回，２．８Ｖにて１回，
３．０Ｖにて１回，さらに２．７Ｖにて１回，それぞれ
行う，といった方法を採用した。
【００３１】表２は，電極用活性炭の例（１）等に関す
る炭素原料の酸素架橋率ＤL ，炭素化物に関する層間距
離ｄ002 および２．７Ｖにおける静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）を示す。
る炭素原料の酸素架橋率ＤL ，炭素化物に関する層間距
離ｄ002 および２．７Ｖにおける静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）を示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】図５は表２に基づいて炭素化物に関する層
間距離ｄ002 と静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）との関係をグ
ラフ化したものである。表２，図５から明らかなよう
に，例（４），（８），（９），（１３）〜（１７），
（２０）の如く，炭素化物に関する層間距離ｄ002 をｄ
002 ≧０．３４７ｎｍに設定すると，電極用活性炭の静
電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を高めることができる。またｄ
002 ≧０．３５０ｎｍに設定すると，電極用活性炭の誘
電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を高めると共にそれを安定化さ
せて，その電極用活性炭の量産性を向上させることがで
きる。
間距離ｄ002 と静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）との関係をグ
ラフ化したものである。表２，図５から明らかなよう
に，例（４），（８），（９），（１３）〜（１７），
（２０）の如く，炭素化物に関する層間距離ｄ002 をｄ
002 ≧０．３４７ｎｍに設定すると，電極用活性炭の静
電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を高めることができる。またｄ
002 ≧０．３５０ｎｍに設定すると，電極用活性炭の誘
電容量密度（Ｆ／ｃｃ）を高めると共にそれを安定化さ
せて，その電極用活性炭の量産性を向上させることがで
きる。
【００３４】この実施例では前記のような優れた電極用
活性炭を得るために，表１，２に示すように，炭素原料
の酸素架橋率ＤL をＤL ≧０．１％に設定し，また炭素
化処理において，昇温速度ＲｔをＲｔ≧２００℃／ｈ
に，加熱温度ＴをＴ≧７００℃に，加熱時間ｔをｔ≧１
時間にそれぞれ設定している。
活性炭を得るために，表１，２に示すように，炭素原料
の酸素架橋率ＤL をＤL ≧０．１％に設定し，また炭素
化処理において，昇温速度ＲｔをＲｔ≧２００℃／ｈ
に，加熱温度ＴをＴ≧７００℃に，加熱時間ｔをｔ≧１
時間にそれぞれ設定している。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば，前記のよ
うに構成することによって，高静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）を有する電極用活性炭を生産することが可能な炭素
化物を提供することができる。
うに構成することによって，高静電容量密度（Ｆ／ｃ
ｃ）を有する電極用活性炭を生産することが可能な炭素
化物を提供することができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば，前記のよう
に構成することによって，高静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）
を有する電極用活性炭を量産する場合に好適な炭素化物
を提供することができる。
に構成することによって，高静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）
を有する電極用活性炭を量産する場合に好適な炭素化物
を提供することができる。
【図１】ボタン型電気二重層キャパシタの要部破断正面
図である。
図である。
【図２】炭素化物の構造説明図である。
【図３】黒鉛構造の説明図である。
【図４】電極用活性炭の構造説明図である。
【図５】炭素化物に関する層間距離ｄ002 と単位体積当
りの静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）との関係を示すグラフで
ある。
りの静電容量密度（Ｆ／ｃｃ）との関係を示すグラフで
ある。
１…………ボタン型電気二重層キャパシタ
３，４……分極性電極
１０………炭素化物
１１………非晶質炭素
１２………結晶子
１４………電極用活性炭
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野口 実
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会
社本田技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 非晶質炭素（１１）中に，黒鉛構造を有
する複数の結晶子（１２）を持ち，それら複数の前記結
晶子（１２）の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３４７ｎ
ｍであることを特徴とする，電気二重層キャパシタの電
極用活性炭の製造に用いられる炭素化物。 - 【請求項２】 非晶質炭素（１１）中に，黒鉛構造を有
する複数の結晶子（１２）を持ち，それら複数の前記結
晶子（１２）の層間距離ｄ002 がｄ002 ≧０．３５０ｎ
ｍであることを特徴とする，電気二重層キャパシタの電
極用活性炭の製造に用いられる炭素化物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002185701A JP2003086469A (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-26 | 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物 |
| US10/183,047 US7088570B2 (en) | 2001-06-27 | 2002-06-27 | Carbonized product used for production of activated carbon for electrode of electric double-layer capacitor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-195313 | 2001-06-27 | ||
| JP2001195313 | 2001-06-27 | ||
| JP2002185701A JP2003086469A (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-26 | 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086469A true JP2003086469A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=26617684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002185701A Pending JP2003086469A (ja) | 2001-06-27 | 2002-06-26 | 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造に用いられる炭素化物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7088570B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003086469A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005038836A1 (ja) * | 2003-10-17 | 2005-04-28 | Nippon Oil Corporation | 電気二重層キャパシタ、その電極用活性炭とその製造方法 |
| US7068494B2 (en) | 2004-06-15 | 2006-06-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| JP2006179510A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-07-06 | Cataler Corp | 電気二重層キャパシタ用炭素材料及び電気二重層キャパシタ |
| JP2010073793A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタ用電極および電気二重層キャパシタ |
| US7771495B2 (en) | 2005-03-18 | 2010-08-10 | Japan Gore-Tex Inc. | Production method for electric double layer capacitor |
| JP2013191827A (ja) * | 2012-02-13 | 2013-09-26 | Nissin Electric Co Ltd | 蓄電デバイス |
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|---|---|---|---|---|
| JP4662730B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2011-03-30 | ローム アンド ハース カンパニー | エネルギー貯蔵装置において有用なマクロレティキュラー炭質材料 |
| JP2005142439A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ電極用活性炭の製造方法およびその炭素原料 |
| US20080151472A1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Maletin Yuriy A | Electrochemical double layer capacitor |
| WO2014134000A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Corning Incorporated | Chemical activation of carbon via an entrained stream method |
| CN108622872B (zh) * | 2018-05-18 | 2020-09-29 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 无定形碳材料及制备方法与用途 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055628A (en) * | 1974-09-02 | 1977-10-25 | The British Petroleum Company Limited | Method for preparing graphite containing carbon |
| EP0567658B1 (en) * | 1991-11-20 | 1998-03-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Carbon-based material |
| JPH07161589A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-23 | Nisshinbo Ind Inc | 電気二重層キャパシタ |
| CH688475A5 (fr) * | 1994-06-24 | 1997-10-15 | Elfinco Sa | Matériau de construction conducteur d'électricité. |
| JPH1079252A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Toray Ind Inc | 電池用電極およびそれを用いた非水溶媒系二次電池 |
| US6187713B1 (en) * | 1996-10-31 | 2001-02-13 | Corning Incorporated | Method of making activated carbon bodies having improved adsorption properties |
| US6660680B1 (en) * | 1997-02-24 | 2003-12-09 | Superior Micropowders, Llc | Electrocatalyst powders, methods for producing powders and devices fabricated from same |
| DE69837061T2 (de) * | 1997-05-16 | 2007-08-30 | Asahi Glass Co., Ltd. | Elektrischer Doppelschichtkondensator und Kohlenstoffmaterial und Elektrode für denselben |
| US6225733B1 (en) * | 1997-11-18 | 2001-05-01 | Corning Incorporated | Activated carbon electrodes for electrical double layer capacitors |
| US6808845B1 (en) * | 1998-01-23 | 2004-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode metal material, capacitor and battery formed of the material and method of producing the material and the capacitor and battery |
| US6310762B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-10-30 | Jeol Ltd. | Carbon material for electric double layer capacitor, method of producing same, electric double layer capacitor and method of fabricating same |
| US6350520B1 (en) * | 1998-08-26 | 2002-02-26 | Reticle, Inc. | Consolidated amorphous carbon materials, their manufacture and use |
| DE60113195T2 (de) * | 2000-06-27 | 2006-07-06 | Asahi Glass Co., Ltd. | Aktivkohlematerial, Verfahren zu dessen Herstellung und elektrischer Doppelschichtkondensator, welcher dieses verwendet |
| JP2002025867A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Jeol Ltd | 電気二重層キャパシタおよび電気二重層キャパシタ用炭素材料 |
| JP3715251B2 (ja) * | 2001-05-24 | 2005-11-09 | 本田技研工業株式会社 | 電気二重層キャパシタの電極用活性炭の製造方法および炭素原料 |
-
2002
- 2002-06-26 JP JP2002185701A patent/JP2003086469A/ja active Pending
- 2002-06-27 US US10/183,047 patent/US7088570B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2005038836A1 (ja) * | 2003-10-17 | 2005-04-28 | Nippon Oil Corporation | 電気二重層キャパシタ、その電極用活性炭とその製造方法 |
| US7564676B2 (en) | 2003-10-17 | 2009-07-21 | Nippon Oil Corporation | Electric double layer capacitor, activated carbon for electrode therefor and method for producing the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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