JP2003225547A - 混練方法および分極性電極の製造方法 - Google Patents

混練方法および分極性電極の製造方法

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JP2003225547A
JP2003225547A JP2002286610A JP2002286610A JP2003225547A JP 2003225547 A JP2003225547 A JP 2003225547A JP 2002286610 A JP2002286610 A JP 2002286610A JP 2002286610 A JP2002286610 A JP 2002286610A JP 2003225547 A JP2003225547 A JP 2003225547A
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kneading
speed
polarizable electrode
kneaded
less
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JP2002286610A
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English (en)
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Kazumi Kanai
一美 金井
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Hokushin Industries Corp
Hokushin Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokushin Industries Corp
Hokushin Industry Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分極性電極の製造コストを削減し、更にこの
方法で作製した分極性電極を用いて製造された、電気二
重層コンデンサの耐久性を向上する。 【解決手段】 粉体原料を混練する混練方法において、
高速流動混合装置の回転体を、その先端速度が10m/
秒以上200m/秒以下となるように回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素材料とバイン
ダを混練する方法および電気二重層コンデンサの分極性
電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気二重層コンデンサなどの分極性電極
は、活性炭粉末などの炭素材料とカーボンブラック等の
導電性助剤とポリテトラフルオロエチレンに代表される
フッ素樹脂等のバインダ、及びその他とともに、混練し
て作製したペーストを集電体上に塗布したり、あるいは
混練して作製したゴム状の塊をシート状に成形しそれを
集電体に密着固定したりして作製されている。これらの
材料の混合・混練方法には、湿式状態及び乾式状態で混
練する方法が知られている。
【0003】湿式で、混練する湿式混練の代表的な方法
では、活性炭粉末とカーボンブラックとバインダにアル
コール・水・ミネラルスピリット等種々液体の中から選
定した湿潤材を多量に添加しV形ブレンダー、ニーダー
など各種混合機により混合し、ペーストを作製してい
る。また、湿潤材の添加量を少量にし、ゴム状の塊を作
製している。これらの方法は、現在広く行なわれてきて
いる方法だが、湿潤材を使用している為に湿潤材を除去
する工程が必要だった。この除去工程は、通常加熱して
行なわれるので、有機系の湿潤材を使用した場合は、気
体化した湿潤材の引火爆発を防ぐ防爆設備等の安全性を
考慮した製造設備が必要であり、その付帯設備も高いも
のであった。更に、加熱乾燥を行なう為、常時大量のエ
ネルギーを必要とし、操業費も高額になった。また、湿
潤材として使用したアルコール・水・ミネラルスピリッ
ト等の除去が不十分だと電気二重層コンデンサの耐久性
を低下させた。
【0004】乾式の混練方法としては、圧縮摩砕式ミル
を使用した方法が知られている。この方法は、乾式で混
練している為、湿式混練の問題点である湿潤材の使用が
無い為、湿潤材の除去や火災爆発の危険性を無くしてい
る(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】特許第3028560号公報(第2頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した方法
では、回転力を利用して圧縮力−せん断力を連続的に発
生させることにより摩砕と同時に均一な混練作業を行な
う圧縮摩砕式ミルを用いている為、摩砕により調整され
た粒度分布を持った活性炭粉末等の炭素材料の粒度分布
を変えてしまった。
【0007】また、ボールミルを使用して乾式で混練を
行なうことが出来るが、ボールミルでの材料の粉砕効果
により、やはり、粒度分布を持った活性炭粉末等の炭素
材料の粒度分布を変えてしまった。
【0008】さらに、従来においては、例えば、混合物
の塊状体の最大粒径が2mm以下となるように調整した
り、あるいは混合粉末を粉砕および/または分級した2
次粒子径が0.1〜2.0mmとなるように調整する
為、製造が複雑になっていた。
【0009】本発明は、以上の欠点を改良し、分極性電
極の製造コストを削減し、更にこの方法で作製した分極
性電極を用いて製造された、電気二重層コンデンサの耐
久性を向上することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第1の態様は、粉体原料を混練する混練方法におい
て、高速流動混合装置の回転体を、その先端速度が10
m/秒以上200m/秒以下となるように回転させるこ
とで混練することを特徴とする混練方法にある。
【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、湿潤材または、ディスパージョンに含まれる液体を
含まない乾式の粉体原料を混練することを特徴とする混
練方法にある。
【0012】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、粉体原料がバインダを含むことを特徴とする
混練方法にある。
【0013】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、粉体原料が、炭素材料99重量%〜7
0重量%、バインダ1重量%〜30重量%の比率である
ことを特徴とする混練方法にある。
【0014】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、混練物の最大粒径が、混練物を投入し
て分極性電極を製造する装置の投入箇所の相対向するロ
ールの直径Dmmとした場合に、(D/100)mm
以下となるように混練することを特徴とする混練方法に
ある。
【0015】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様の方法で混練した混練物をシート状に圧延して分
極性電極とすることを特徴とする分極性電極の製造方法
にある。
【0016】本発明の第7の態様は、第6の態様におい
て、混練物の最大粒径が、混練物を投入して分極性電極
を製造する装置の投入箇所の相対向するロールの直径D
mmとした場合に、(D/100)mm以下となるよ
うに混練することを特徴とする分極性電極の製造方法に
ある。
【0017】かかる本発明は、粉体原料を混練する際
に、高速流動混合装置を用い、その回転体を、先端速度
が10m/秒以上200m/秒以下となるように回転さ
せるようにすることにより、分極性電極の製造コストを
削減することができるという効果を奏するものである。
【0018】また、従来、混合物の塊状体の最大粒径が
2mm以下(特開2001−35756号)、混合粉末
を粉砕および/または分級した2次粒子径が0.1〜
2.0mm(特開2001−284185号)に調整し
ているが、使用する機械・設備の大きさ・構造により、
混合物の大きさをそのような大きさにすることは、不要
であり、製造を複雑にするという問題があった。しかし
ながら、本発明では、混合物粒子径を、混合物をシート
に成形する相対向するロールの直径との関係で所定の条
件を満たすようにすることにより、投入箇所でスリップ
を起こすことなく成形することができるという効果も奏
する。
【0019】本発明は、高速流動混合装置において、活
性炭粉末などの炭素材料とカーボンブラック等の導電性
助剤とバインダを混合した混練物を得る方法である。高
速流動混合装置の回転体の先端速度が10m/秒以上2
00m/秒以下の速度で回転させることで混合し混練物
を得る。更に、好ましくは回転体の先端速度が20m/
秒以上の速度で、高速流動混合装置の回転体を回転させ
る。また、高速流動混合装置の回転体を先端速度が20
0m/秒を超えるような速度で回転させても、混合物を
得ることは出来るが、高速回転の装置を作製するコスト
が、非常に大きくなり、現実的ではない。
【0020】本発明では、乾式で高速流動混合装置の回
転体の先端速度が10m/秒以上200m/秒以下の速
度で回転させることで混練する混練方法で、活性炭粉末
などの炭素材料とカーボンブラック等の導電性助剤とバ
インダを混合した混練物を作製する。この混合物を使用
して分極性電極を製造することで、電気二重層コンデン
サの製造コストを削減することが出来る。
【0021】更に、この乾式で高速流動混合装置の回転
体の先端速度が10m/秒以上200m/秒以下の速度
で回転させることで混練する混練方法で作製した混合物
を用いて製造された電気二重層コンデンサは、湿潤材の
残渣が無いことで、耐久性が向上する。また、高速流動
混合装置の回転体の先端速度が10m/秒以上200m
/秒以下の速度で回転させることで混練することを特徴
とする混練方法で作製された混合物は、調整された粒度
分布を持った活性炭粉末等の炭素材料の粒度分布に及ぼ
す影響が小さいことで、設計した品質の電気二重層コン
デンサを製造することが出来る。
【0022】なお、粉体原料がディスパージョンの形態
の場合で、混合原料全体に占める液体の量が粉体原料と
同量程度以下ならば、混合物は作ることが出来るが、粉
体の混合物から液体を除去しなければならないので、メ
リットが半減する。
【0023】本発明は、粉体原料を混練する方法におい
て、粉体原料が、高速流動混合装置の回転体の先端速度
が10m/秒以上200m/秒以下での回転によって、
対流混合、拡散混合、せん断混合を受け混練される混練
方法である。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【0025】本発明に使用される高速流動混合装置は、
回転体の先端速度が10m/秒以上200m/秒以下の
速度で回転させることが出来る装置を使用する必要があ
る。なお、下記実施例では、高速流動混合装置として容
器固定型のものを用いるようにしたが、勿論、容器固定
型以外の高速流動混合装置を用いてもよい。
【0026】(実施例1)内容量が20リットルのヘン
シェルミキサーを容器固定型高速流動混合装置として使
用する。回転体の先端速度を10m/秒に設定する。混
合槽内に活性炭粉末(クラレケミカル(株)製、YP−
17)2kg、カーボンブラック(ケッチェンブラック
・インターナショナル(株)製、ケッチェンブラック)
0.2kg、ポリテトラフルオロエチレン(住友スリー
エム(株)製、ホスタフロンTF2021)0.2kg
を投入し、混合した。混合物をロールで圧延し、シート
化した。このシートを円盤状に打ち抜いて、分極性電極
を作製した。この分極性電極をポリプロピレン製のセパ
レーターを介して対向させ、ステンレス鋼製キャップ及
びステンレス鋼製缶から成る外装容器中にポリプロピレ
ン製絶縁パッキングを介して一体化後、かしめ封口し
た。なお、封口に際し、テトラエチルアンモニウムパー
クロレートの1モルのプロピレンカーボネート溶液を注
入した。
【0027】(実施例2)回転体の先端速度を20m/
秒に設定する。それ以外は、実施例1と同様に行なっ
た。
【0028】(実施例3)回転体の先端速度を100m
/秒に設定する。それ以外は、実施例1と同様に行なっ
た。
【0029】(比較例1)回転体の先端速度を1m/秒
に設定する。それ以外は、実施例1と同様に行なった。
10時間経過しても混合した粉体で混合物にならなかっ
た。
【0030】(比較例2)回転体の先端速度を10m/
秒に設定し、混合槽内に活性炭粉末(クラレケミカル
(株)製、YP−17)2kg、カーボンブラック(ケ
ッチェンブラック・インターナショナル(株)製、ケッ
チェンブラック)0.2kg、ポリテトラフルオロエチ
レン(住友スリーエム(株)製、ホスタフロンTF50
35)0.344kgを投入し、混合した。それ以外
は、実施例1と同様に行なった。混合物中の水分を除去
する為、温度220度、0.1ヘクトパスカルに減圧
し、96時間乾燥させた。
【0031】(比較例3)内容量が、3リットルのボー
ルミルを準備する。ミル内に活性炭粉末(クラレケミカ
ル(株)製、YP−17)0.5kg、カーボンブラッ
ク(ケッチェンブラック・インターナショナル(株)
製、ケッチェンブラック)0.05kg、ポリテトラフ
ルオロエチレン(住友スリーエム(株)製、ホスタフロ
ンTF2021)0.05kgを投入し、混合した。そ
れ以外は、実施例1と同様に行なった。
【0032】(実施例4)内容量が、1リットルのニー
ダーに活性炭粉末(クラレケミカル(株)製、YP−1
7)0.5kg、カーボンブラック(ケッチェンブラッ
ク・インターナショナル(株)製、ケッチェンブラッ
ク)0.05kg、ポリテトラフルオロエチレン(住友
スリーエム(株)製、ホスタフロンTF2021)0.
05kg、蒸留水0.3kgを投入し、混合した。混合
物中の水分を除去する為、温度220度、0.1ヘクト
パスカルに減圧し、96時間乾燥させた。乾燥させた混
合物をミキサーにより粒径が8mm以下になるように粉
砕し、粉砕した混合物をロールで圧延し、シート化し
た。ロール径は300mmのものを使用した。これ以外
は、実施例1と同様に行なった。
【0033】(実施例5)乾燥させた混合物をミキサー
により粒径が4mm以下になるように粉砕する以外は、
実施例4と同様に行なった。
【0034】(比較例4)乾燥させた混合物をミキサー
により粒径が2mm以下になるように粉砕する以外は、
実施例4と同様に行なった。
【0035】(試験例)以上の実施例及び比較例の分極
性電極の静電容量を測定した。この結果を、製造時間と
ともに表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、乾式の
混練方法なので、湿潤材を乾燥させる必要がなく、製造
時間が短縮され、更に操業費も低額となり、工業上大変
有利である。また、調整された粒度分布を持った活性炭
粉末等の炭素材料の粒度分布を変えないので、調整され
た粒度分布を持った活性炭の特性を引き出すことが出来
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉体原料を混練する混練方法において、
    高速流動混合装置の回転体を、その先端速度が10m/
    秒以上200m/秒以下となるように回転させることで
    混練することを特徴とする混練方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、湿潤材または、ディ
    スパージョンに含まれる液体を含まない乾式の粉体原料
    を混練することを特徴とする混練方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、粉体原料がバ
    インダを含むことを特徴とする混練方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、粉体原
    料が、炭素材料99重量%〜70重量%、バインダ1重
    量%〜30重量%の比率であることを特徴とする混練方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、混練物
    の最大粒径が、混練物を投入して分極性電極を製造する
    装置の投入箇所の相対向するロールの直径Dmmとした
    場合に、(D/100)mm以下となるように混練す
    ることを特徴とする混練方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れかの方法で混練した
    混練物をシート状に圧延して分極性電極とすることを特
    徴とする分極性電極の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6において、混練物の最大粒径
    が、混練物を投入して分極性電極を製造する装置の投入
    箇所の相対向するロールの直径Dmmとした場合に、
    (D/100)mm以下となるように混練することを
    特徴とする分極性電極の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7706130B2 (en) 2006-03-24 2010-04-27 Asahi Glass Company, Limited Process for producing electrode for electric double layer capacitor and process for producing electric double layer capacitor employing the electrode
JP2011522412A (ja) * 2008-05-29 2011-07-28 コーニング インコーポレイテッド 電気二重層装置のための電極

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