JP2005136401A - Electrode for electric double layer capacitor and its manufacturing method, and electric double layer capacitor as well as conductive adhesive - Google Patents

Electrode for electric double layer capacitor and its manufacturing method, and electric double layer capacitor as well as conductive adhesive Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode 10 whose heat resisting adhesion between a polarizable porous sheet 12 and a collector 11 is strong, its internal resistance is low, its continuous production is easy, and the high capacitance can be secured with the internal resistance lower than the customary when using it in the electric double layer capacitor. <P>SOLUTION: In the electric double layer capacitor 10, the polarizable porous sheet 12, which is composed of composition materials including a carbonaceous electric double layer forming material, a carbon material to hold the conductivity, and an adhesive, is united on at least one side of the collector 11 through a conductive intermediate layer 13, and the conductive intermediate layer 13 contains a synthetic rubber and two kinds or more of carbon materials in different diameters of particle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気二重層キャパシタに用いる集電体一体化分極性電極、該電極を用いた電気二重層キャパシタ、および該電極に好適な導電性接着剤に関するものである。   The present invention relates to a collector-integrated polarizable electrode used for an electric double layer capacitor, an electric double layer capacitor using the electrode, and a conductive adhesive suitable for the electrode.

従来から、電気二重層キャパシタ(電気二重層コンデンサ)としては、一対の分極性電極体間にセパレータを介在させ、これらを電解液と共に金属ケ−ス、およびガスケットによって密封するタイプ(コインあるいはボタンタイプ);長尺の電極シートとセパレータを重ね合わせて巻回することにより電気二重層キャパシタユニットを構成し、これを金属ケース内に収納し、次いで電解液を含浸させて封口するタイプ(巻回タイプ);長方形の電極薄膜とセパレータとを交互に重ねて電極積層体を形成し、電極の正極端部に正極リードを、負極端部に負極リードを、夫々かしめにより接続して電気二重層キャパシタユニットを構成し、これを金属ケース内に収納した後、電解液をユニットに含浸させて封口するタイプ(スタックタイプ);などが知られている。   Conventionally, as an electric double layer capacitor (electric double layer capacitor), a separator is interposed between a pair of polarizable electrode bodies, and these are sealed together with an electrolytic solution by a metal case and a gasket (coin or button type). ); A type in which a long electrode sheet and a separator are overlapped and wound to form an electric double layer capacitor unit, which is housed in a metal case, and then impregnated with an electrolyte and sealed (winding type) ); Electrode double layer capacitor unit in which rectangular electrode thin films and separators are alternately stacked to form an electrode laminate, and a positive electrode lead is connected to the positive electrode end of the electrode and a negative electrode lead is connected to the negative electrode end by caulking. Type, which is stored in a metal case and then impregnated with an electrolytic solution in a unit (seal type); It is known.

ここで、電気自動車などのパワー重視の電気二重層キャパシタの場合、単位体積当たりの電気容量が高く且つ内部抵抗が低いといった、高エネルギー密度および高出力密度を有することが要求される。かかる要求を満足するために、電極の対向面積を大きくするという電極体の大面積化や、電極体の薄膜化について検討がなされている。また、電気二重層キャパシタとして、量産性に優れている必要があることはいうまでもない。   Here, a power-oriented electric double layer capacitor such as an electric vehicle is required to have a high energy density and a high output density such as a high electric capacity per unit volume and a low internal resistance. In order to satisfy this requirement, studies have been made on increasing the electrode body area by increasing the opposing area of the electrodes and reducing the thickness of the electrode body. It goes without saying that the electric double layer capacitor needs to be excellent in mass productivity.

電極体の大面積化および電極体の薄膜化のために、シート状、薄膜状の電極体は、(1)電極材料を含むペースト状、インク状の混合物を集電体に塗布などにより付着させた後、乾燥(溶媒除去)、圧延などを行う方法;(2)電極材料を含んでなる電極シートを予め作製し、この電極シート表面に集電体を重ね合わせて圧延ローラーなどで一体化する方法;などによって製造することが可能であるが、(1)の方法では、電極体の高密度化、高容量化が困難であるため、現在では、(2)の方法が一般的に用いられている。   In order to increase the area of the electrode body and reduce the thickness of the electrode body, the sheet-like and thin-film electrode bodies are: (1) a paste-like or ink-like mixture containing an electrode material is applied to the current collector by coating or the like. Then, drying (solvent removal), rolling, etc .; (2) An electrode sheet comprising an electrode material is prepared in advance, and a current collector is superimposed on the surface of the electrode sheet and integrated with a rolling roller or the like. However, since it is difficult to increase the density and capacity of the electrode body in the method (1), at present, the method (2) is generally used. ing.

上記(2)の製造方法において、電気二重層キャパシタにおける内部抵抗を小さくするためには、電極材料と集電体との接触一体化の向上が重要となる。ここで、電極材料としては、活性炭(炭素質の電気二重層形成材料)、アセチレンブラックなどの良伝導性の炭素系粉末粒子に結着剤を配合したものが一般に用いられる。図7に、かかる電極10’’の例を示すが、炭素系粒子と結着剤で構成される電極シート2は、空孔3を有する多孔質層で、その表面は凹凸面となっている。この場合、集電体1として表面が平滑な金属箔、金属シートなどを使用した場合、集電体1と電極シート2との界面が点接触となり、実質的な接触面積が減少している。このことは、集電体1と電極シート2との間に介在する空気部(電解液が注入された場合には液相部となる)4の増大から電気抵抗が大きくなることから、電気二重層キャパシタ特性の低下の原因となる。   In the production method (2), in order to reduce the internal resistance of the electric double layer capacitor, it is important to improve the contact integration between the electrode material and the current collector. Here, as the electrode material, a material obtained by blending a binder with high conductivity carbon-based powder particles such as activated carbon (carbonaceous electric double layer forming material) and acetylene black is generally used. FIG. 7 shows an example of such an electrode 10 ″. The electrode sheet 2 composed of carbon-based particles and a binder is a porous layer having pores 3 and the surface thereof is an uneven surface. . In this case, when a metal foil or metal sheet having a smooth surface is used as the current collector 1, the interface between the current collector 1 and the electrode sheet 2 becomes point contact, and the substantial contact area is reduced. This is because the electrical resistance increases due to the increase in the air part (which becomes a liquid phase part when the electrolyte is injected) 4 interposed between the current collector 1 and the electrode sheet 2. This may cause deterioration of the multilayer capacitor characteristics.

こうした問題を解決し得る分極性電極体として、例えば特許文献1には、多孔質の電極シート(分極性多孔質シート)と集電体とを導電性中間層を介して積層させた分極性電極体であって、該導電性中間層の一部が該電極シートの空孔部分に進入している分極性電極体が提案されている。
特開平11−154630号公報(特許請求の範囲など)
As a polarizable electrode body that can solve such a problem, for example, Patent Document 1 discloses a polarizable electrode in which a porous electrode sheet (polarizable porous sheet) and a current collector are laminated via a conductive intermediate layer. A polarizable electrode body has been proposed in which a part of the conductive intermediate layer has entered a hole portion of the electrode sheet.
JP 11-154630 A (claims, etc.)

上記特許文献1に開示の分極性電極体は、従来のものよりも低内部抵抗であるため、これを用いた電気二重層キャパシタは、従来の電気二重層キャパシタに比べて、優れた電気容量を有し且つ低内部抵抗であり、また、該電極体は生産性にも優れている。   Since the polarizable electrode body disclosed in Patent Document 1 has a lower internal resistance than that of the conventional one, the electric double layer capacitor using this has an excellent electric capacity as compared with the conventional electric double layer capacitor. The electrode body is excellent in productivity.

ところで、電気二重層キャパシタでは、電極に水分が吸着していると、該キャパシタの使用の際に電極に吸着した水分が電気分解し、この現象がキャパシタの性能低下の一因となっている。   By the way, in the electric double layer capacitor, when moisture is adsorbed on the electrode, the moisture adsorbed on the electrode when the capacitor is used is electrolyzed, and this phenomenon contributes to the deterioration of the performance of the capacitor.

よって、電気二重層キャパシタ用電極は、キャパシタに使用される前に乾燥処理が行われているが、電気二重層キャパシタの性能劣化をより高度に防止すると共に、該電極、延いては電気二重層キャパシタの生産性を高める観点からは、該電極中の水分を短時間で完全に除去することが要求されており、これに伴って、より高温での乾燥処理が求められている。   Therefore, the electrode for the electric double layer capacitor is dried before being used in the capacitor, but the electric double layer capacitor is prevented from deterioration in performance to a higher degree, and the electrode, and further, the electric double layer is extended. From the viewpoint of increasing the productivity of the capacitor, it is required to completely remove the moisture in the electrode in a short time, and accordingly, a drying process at a higher temperature is required.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分極性多孔質シートと集電体との耐熱接着性が高く、より高温での乾燥処理に耐え得ると共に、内部抵抗が低く、連続生産が容易で、且つ電気二重層キャパシタに用いた場合に、低内部抵抗で高電気容量を確保し得る電極とその製造方法、および該電極を用いた電気二重層キャパシタ、並びに該電極に好適な導電性接着剤を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is high heat-resistant adhesion between the polarizable porous sheet and the current collector, and can withstand a drying treatment at a higher temperature, and has low internal resistance. , An electrode capable of ensuring high electric capacity with low internal resistance when used in an electric double layer capacitor that is easy to produce continuously, a method for manufacturing the electrode, an electric double layer capacitor using the electrode, and the electrode The object is to provide a suitable conductive adhesive.

上記目的を達成し得た本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、炭素質の電気二重層形成材料(活性炭など)、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シートが、集電体上の少なくとも片面に、導電性中間層を介して一体化されてなるものであって、前記導電性中間層が、合成ゴムおよび粒径の異なる2種類以上の炭素材を含むものであるところに要旨を有するものである。なお、本明細書でいう「シート」は、所謂「フィルム」も含む概念である。   The electric double layer capacitor electrode of the present invention that has achieved the above object comprises a carbonaceous electric double layer forming material (such as activated carbon), a carbon material for ensuring conductivity, and a constituent material including a binder. A polarizable porous sheet is formed by integrating a conductive intermediate layer on at least one surface of a current collector through a conductive intermediate layer, and the conductive intermediate layer is made of synthetic rubber and two or more types having different particle sizes. It has a gist where it contains the carbon material. The “sheet” in this specification is a concept including a so-called “film”.

上記電極は、上記導電性中間層が有する炭素材として、薄片状黒鉛および/またはカーボンブラックを含むものであることが好ましい。   The electrode preferably contains flaky graphite and / or carbon black as the carbon material of the conductive intermediate layer.

上記導電性中間層を構成する上記合成ゴムは、スチレン・ブタジエンゴムであることが好ましく、さらにスチレン・ブタジエンゴムは、ガラス転移温度が−5〜30℃であることが好ましい。   The synthetic rubber constituting the conductive intermediate layer is preferably a styrene / butadiene rubber, and the styrene / butadiene rubber preferably has a glass transition temperature of −5 to 30 ° C.

上記導電性中間層は、上記炭素材、合成ゴムおよび分散媒を含む導電性接着剤を用いて形成されるものであり、該導電性接着剤中、全炭素材が3〜30質量%であることが、また、該導電性接着剤中、上記合成ゴムが7質量%以下であることが推奨される。   The conductive intermediate layer is formed using a conductive adhesive containing the carbon material, synthetic rubber, and dispersion medium, and the total carbon material is 3 to 30% by mass in the conductive adhesive. In addition, it is recommended that the synthetic rubber is 7% by mass or less in the conductive adhesive.

上記分極性多孔質シートは、多孔質体であり、且つ平均孔径が0.1〜5μmで、空孔率が40〜90%であることが望ましい。上記集電体は、アルミニウムから構成されるものであることが好ましく、また表面が粗面化処理されてなるものであることが推奨される。   The polarizable porous sheet is a porous body, and preferably has an average pore diameter of 0.1 to 5 μm and a porosity of 40 to 90%. The current collector is preferably composed of aluminum, and it is recommended that the surface be roughened.

上記本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、
(A)炭素質の電気二重層形成材料(活性炭など)、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シート及び/または(B)集電体の接合面に、(C)合成ゴム、粒径の異なる2種以上の炭素材および分散媒を含む導電性接着剤を塗布し、
該分散媒が乾燥する前に、該集電体と該分極性多孔質シートを貼り合わせて加圧することにより、該導電性接着剤の非揮発成分の一部を該分極性多孔質シートの孔内に圧入することによって製造できる。
The electrode for electric double layer capacitor of the present invention,
(A) A carbonaceous electric double layer forming material (activated carbon or the like), a polarizable porous sheet comprising a carbon material for ensuring conductivity and a constituent material containing a binder and / or (B) a current collector (C) Synthetic rubber, two or more types of carbon materials having different particle diameters, and a conductive adhesive containing a dispersion medium are applied to the joint surfaces,
Before the dispersion medium is dried, the current collector and the polarizable porous sheet are bonded together and pressed, so that a part of the non-volatile components of the conductive adhesive is removed from the pores of the polarizable porous sheet. It can be manufactured by press fitting inside.

また、上記本発明の電気二重層キャパシタ用電極を有する電気二重層キャパシタ、および上記導電性中間層を形成するための上記導電性接着剤も、本発明に包含される。   Further, the electric double layer capacitor having the electric double layer capacitor electrode of the present invention and the conductive adhesive for forming the conductive intermediate layer are also included in the present invention.

本発明の電気二重層キャパシタ用電極は、集電体と分極性多孔質シートとの間に介在する導電性中間層に上記特定の構成を採用しており、極めて低い内部抵抗を有し、さらに集電体と分極性多孔質シートとの接合強度および耐久性(耐熱接着性)に優れている。また、分極性多孔質シートと集電体の接合強度が高いことから、長尺の電極を作製し、これをロール状に巻回した状態で保存・運搬することができるなど、電極の製造、保存・運搬性などにも優れている。   The electrode for an electric double layer capacitor of the present invention employs the above specific configuration for the conductive intermediate layer interposed between the current collector and the polarizable porous sheet, has an extremely low internal resistance, Excellent bonding strength and durability (heat resistant adhesiveness) between the current collector and the polarizable porous sheet. In addition, since the bonding strength between the polarizable porous sheet and the current collector is high, a long electrode is produced, and can be stored and transported in a state of being wound in a roll shape. Excellent storage and transportability.

本発明の導電性接着剤は、本発明の電気二重層キャパシタ用電極製造に好適なものである。   The conductive adhesive of the present invention is suitable for the production of the electric double layer capacitor electrode of the present invention.

本発明の電気二重層キャパシタは、低内部抵抗を達成した本発明の電気二重層キャパシタ用電極を用いているため、内部抵抗が低く、高電気容量で、しかも高出力密度を達成できる。   Since the electric double layer capacitor of the present invention uses the electrode for the electric double layer capacitor of the present invention that has achieved low internal resistance, the internal resistance is low, the electric capacity is high, and a high output density can be achieved.

図1に、本発明の電気二重層キャパシタ用電極(以下、単に「電極」という場合がある)の実施形態の一例を示す。電極10は、集電体11の両面に、炭素質の電気二重層形成材料(以下、単に「電気二重層形成材料」という場合がある)、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シート12、12が、導電性中間層13、13を介して接着されている。図1に示すように、上記の構成素材からなる分極性多孔質シート12、12は多孔質体であり、その空孔12a、12a中に、導電性中間層13の一部が進入している。   FIG. 1 shows an example of an embodiment of an electrode for an electric double layer capacitor of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “electrode”). The electrode 10 has a carbonaceous electric double layer forming material (hereinafter sometimes simply referred to as “electric double layer forming material”), a carbon material and a binder for ensuring conductivity on both sides of the current collector 11. Polarizable porous sheets 12 and 12 made of a constituent material including are bonded via conductive intermediate layers 13 and 13. As shown in FIG. 1, the polarizable porous sheets 12 and 12 made of the above-described constituent materials are porous bodies, and a part of the conductive intermediate layer 13 enters the pores 12a and 12a. .

上記の通り、電気二重層キャパシタ用電極では、電気二重層キャパシタに用いた場合の性能劣化防止の観点から、吸着水分除去のための乾燥処理を施す必要があるが、かかる乾燥処理を短時間で達成すべく、高温での乾燥処理が求められている。   As described above, in an electrode for an electric double layer capacitor, it is necessary to perform a drying process for removing adsorbed moisture from the viewpoint of preventing performance deterioration when used for an electric double layer capacitor. In order to achieve this, a drying process at a high temperature is required.

例えば特許文献1に記載の分極性電極体では、該電極体を構成する電極シート(分極性多孔質シート)と集電体の接着(すなわち、上記導電性中間層を構成するバインダー)に、水ガラス、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体や、その他ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂が適用されている。   For example, in the polarizable electrode body described in Patent Document 1, water is bonded to the electrode sheet (polarizable porous sheet) constituting the electrode body and the current collector (that is, the binder constituting the conductive intermediate layer). Glass, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, and other thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol are applied.

ところが、上記のセルロース誘導体やポリビニルアルコールの如き熱可塑性樹脂を用いた場合、上記の乾燥処理温度を150℃程度以下に制御する必要があり、これを超える温度で乾燥処理を行った場合には、分極性多孔質シートと集電体の接着性が損なわれるため、短時間で完全に水分を除去することが困難であった。   However, when a thermoplastic resin such as the above cellulose derivative or polyvinyl alcohol is used, it is necessary to control the drying treatment temperature to about 150 ° C. or lower, and when the drying treatment is performed at a temperature exceeding this, Since the adhesion between the polarizable porous sheet and the current collector is impaired, it was difficult to completely remove moisture in a short time.

他方、水ガラスは、上記のセルロース誘導体やポリビニルアルコールの如き熱可塑性樹脂よりも耐熱性(耐熱接着性)が良好であり、ある程度乾燥温度を高めても分極性多孔質シートと集電体の接着性を維持することが可能であるが、水ガラス自体に含まれる水分を完全に除去することが困難であり、やはり、短時間での乾燥処理の要請に応え得るものでは無い。   On the other hand, water glass has better heat resistance (heat resistant adhesiveness) than thermoplastic resins such as the above cellulose derivatives and polyvinyl alcohol, and even if the drying temperature is increased to some extent, the polarizable porous sheet and the current collector are bonded. However, it is difficult to completely remove the water contained in the water glass itself, and it is not possible to meet the demand for a drying process in a short time.

本発明者等は、こうした事情を踏まえて、分極性多孔質シートと集電体との間に介在し、これらを接合するための導電性中間層を構成するバインダーとして、合成ゴムに着目した。合成ゴムを用いれば、良好な耐熱接着性を確保し得ることから、高温(例えば230℃程度)での乾燥処理を行っても、分極性多孔質シートと集電体との接着性が十分に維持され得るため、電極の吸着水分を、より短時間で完全に除去し得る。   In view of such circumstances, the present inventors have focused on synthetic rubber as a binder that is interposed between the polarizable porous sheet and the current collector and constitutes a conductive intermediate layer for joining them. If synthetic rubber is used, good heat-resistant adhesiveness can be ensured. Therefore, even if a drying process is performed at a high temperature (for example, about 230 ° C.), the adhesive property between the polarizable porous sheet and the current collector is sufficient. Since it can be maintained, the adsorbed moisture of the electrode can be completely removed in a shorter time.

上記導電性中間層の形成には、導電性を確保するための炭素材とバインダーが分散媒に分散(一部溶解している場合も含む)した液状の導電性接着剤を塗布し、分散媒を除去する方法が一般的である。   The conductive intermediate layer is formed by applying a liquid conductive adhesive in which a carbon material for securing conductivity and a binder are dispersed (including when partially dissolved) in a dispersion medium. The method of removing is common.

よって、導電性接着剤中では、バインダーとして用いる合成ゴムは、分散媒に分散粒子として存在した状態で適用されることが通常であるが、ここに、炭素材として、例えばカーボンブラックの如き比較的粒径が小さく比表面積の大きなものを適用するとバインダーの合成ゴムのカーボンブラック表面に吸着される量が増え、導電性中間層としたときに十分な接着性が発揮されない場合がある。   Therefore, in a conductive adhesive, a synthetic rubber used as a binder is usually applied in a state where it is present as dispersed particles in a dispersion medium. Here, a carbon material such as carbon black is relatively used. When a material having a small particle size and a large specific surface area is applied, the amount of the binder adsorbed on the carbon black surface of the synthetic rubber increases, and when the conductive intermediate layer is formed, sufficient adhesion may not be exhibited.

他方、炭素材として、例えば、粒径が比較的大きく、比表面積の小さな薄片状黒鉛を用いれば、黒鉛表面に吸着される合成ゴムの量が少ないため十分な接着性が確保できる。しかしながら、薄片状黒鉛は、粒径が比較的大きいが故に分極性多孔質シートの空孔内に進入し難く、導電性中間層が分極性多孔質シートの空孔内に進入することによる内部抵抗低減効果が十分に確保できないことがある。   On the other hand, if, for example, flaky graphite having a relatively large particle size and a small specific surface area is used as the carbon material, sufficient adhesiveness can be ensured because the amount of synthetic rubber adsorbed on the graphite surface is small. However, flaky graphite is difficult to enter into the pores of the polarizable porous sheet because of its relatively large particle size, and the internal resistance due to the conductive intermediate layer entering into the pores of the polarizable porous sheet. The reduction effect may not be sufficiently secured.

ところで、電気二重層キャパシタの充放電による損失η(エネルギーロス)は、下記式により求められる。
η=2CR/t
ここで、Cは電気二重層キャパシタ全体の容量、Rは電気二重層キャパシタの内部抵抗、tは充電時間を表す。つまり、電気二重層キャパシタのエネルギーロスは内部抵抗と容量に比例し、充電時間に反比例する。よって、例えば、電気二重層キャパシタの内部抵抗が2倍になると、エネルギーロスを同じにするためには、充電時間を2倍にする必要がある。最近では、充電時間の短縮が要求されているため、内部抵抗はできるだけ低く抑える必要がある。
By the way, the loss η (energy loss) due to charging / discharging of the electric double layer capacitor is obtained by the following equation.
η = 2CR / t
Here, C is the capacitance of the entire electric double layer capacitor, R is the internal resistance of the electric double layer capacitor, and t is the charging time. That is, the energy loss of the electric double layer capacitor is proportional to the internal resistance and capacity, and inversely proportional to the charging time. Therefore, for example, when the internal resistance of the electric double layer capacitor is doubled, in order to make the energy loss the same, it is necessary to double the charging time. Recently, since shortening of the charging time is required, the internal resistance needs to be kept as low as possible.

合成ゴムを導電性接着剤のバインダーとして用いることは公知であるが、合成ゴムを電気二重層キャパシタに用いる導電性接着剤のバインダーとして用いた場合、電気二重層キャパシタの内部抵抗が、熱可塑性樹脂をバインダーに用いた場合と比較して、数倍高くなるため、合成ゴムは、電気二重層キャパシタに用いる導電性接着剤のバインダーとしては採用されていない。   Although it is known that synthetic rubber is used as a binder for conductive adhesives, when synthetic rubber is used as a binder for conductive adhesives used in electric double layer capacitors, the internal resistance of electric double layer capacitors is a thermoplastic resin. Synthetic rubber has not been adopted as a binder for conductive adhesives used in electric double layer capacitors because it is several times higher than when used as a binder.

そこで、本発明では、導電性中間層の構成として、合成ゴムと共に、粒径の異なる2種類以上の炭素材を採用することとした。炭素材として、粒径の異なるものを2種以上(例えば、2種類、3種類、4種類など)含有する場合には、分極性多孔質シートの空孔に進入し得る粒径の炭素材と、分極性多孔質シートの空孔には進入し得ないが、少量の合成ゴム粒子で炭素材粒子間の結着が可能な程度に粒径が大きな炭素材とを併有できる。よって、このような構成の採用により、例えば特許文献1に開示の分極性電極体と同等レベルの低内部抵抗を確保しつつ、耐熱接着性を高め得ることが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。以下、本発明を詳細に説明する。   Therefore, in the present invention, two or more types of carbon materials having different particle diameters are employed together with the synthetic rubber as the configuration of the conductive intermediate layer. When the carbon material contains two or more types (for example, two types, three types, four types, etc.) having different particle sizes, the carbon material has a particle size that can enter the pores of the polarizable porous sheet; Although it cannot enter the pores of the polarizable porous sheet, a small amount of synthetic rubber particles can be used together with a carbon material having a particle size that is large enough to allow binding between the carbon material particles. Therefore, by adopting such a configuration, for example, it has been found that the heat-resistant adhesiveness can be enhanced while ensuring a low internal resistance of the same level as the polarizable electrode body disclosed in Patent Document 1, and the present invention. It came to complete. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<導電性中間層および導電性接着剤>
本発明の電極に用いる分極性多孔質シートは、上述したように多孔質体である。本発明の電極では、分極性多孔質シートの空孔に、少なくとも2種類の炭素材および合成ゴムを含む導電性中間層の一部を進入させることで、アンカー効果による接合強度の向上と、内部抵抗の低減を図っている。
<Conductive intermediate layer and conductive adhesive>
The polarizable porous sheet used for the electrode of the present invention is a porous body as described above. In the electrode of the present invention, by introducing a part of the conductive intermediate layer containing at least two kinds of carbon materials and synthetic rubber into the pores of the polarizable porous sheet, the joint strength can be improved by the anchor effect, The resistance is reduced.

上記合成ゴムは、導電性中間層において、バインダーの役割を果たすものである。合成ゴムの具体例としては、イソプレンゴム(ポリイソプレン)などのイソプレン系ゴム;ブタジエンゴム(シス−1,4−ポリブタジエン)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR
)などのブタジエン系ゴム;ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴムなどのジエン系特殊ゴム;エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、アクリルゴムなどのオレフィン系ゴム;ヒドリンゴム;ウレタンゴム;フッ素ゴム;などが挙げられる。
The synthetic rubber serves as a binder in the conductive intermediate layer. Specific examples of synthetic rubber include isoprene-based rubbers such as isoprene rubber (polyisoprene); butadiene rubber (cis-1,4-polybutadiene), styrene-butadiene rubber (SBR)
Butadiene rubber such as nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber, etc .; olefin rubber such as ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene rubber, acrylic rubber; hydrin rubber; urethane rubber; fluorine rubber; Is mentioned.

上記合成ゴムの中でも、安価で多様の品種のあるSBRが好適である。さらに、SBRとしては、ガラス転移温度(Tg)が、−5℃以上30℃以下のものがより好ましい。このようなTgのSBRを用いることで、良好な密着性と耐熱接着性を確保することができる。また、分極性多孔質シートの中の電気二重層形成材料として活性炭を使用する場合、該活性炭は、多数の細孔を有することから表面積が大きく、これにより分極性多孔質シートの表面積を高めて、電極の単位体積当たりの電気容量の向上に寄与するものであるが、Tgが上記範囲内のSBRであれば、該SBRによる上記活性炭の細孔の閉塞を抑制できるため、かかる細孔の閉塞による電極の特性低下を防止し得る。   Among the above synthetic rubbers, SBR having various varieties is inexpensive and suitable. Further, SBR having a glass transition temperature (Tg) of −5 ° C. or higher and 30 ° C. or lower is more preferable. By using such SBR of Tg, it is possible to ensure good adhesion and heat resistant adhesiveness. In addition, when activated carbon is used as the electric double layer forming material in the polarizable porous sheet, the activated carbon has a large surface area because it has many pores, thereby increasing the surface area of the polarizable porous sheet. This contributes to the improvement of the electric capacity per unit volume of the electrode. However, if the Tg is SBR within the above range, it is possible to suppress the clogging of the pores of the activated carbon by the SBR. It is possible to prevent deterioration of the characteristics of the electrode due to

すなわち、SBRのTgが上記範囲を下回ると、密着性は向上するものの、分極性多孔質シート中の活性炭の細孔が閉塞され易くなるため、電気容量が低下する傾向がある。他方、SBRのTgが上記範囲を超えると、SBRの流動性が低下するため、密着性が低下する傾向がある。SBRのTgは0℃以上10℃以下であることが更に好ましい。SBRのTgは、JIS K 7121の規定に従って測定した値である。   That is, when the Tg of SBR is less than the above range, the adhesion is improved, but the pores of the activated carbon in the polarizable porous sheet are likely to be blocked, and the electric capacity tends to be reduced. On the other hand, when the Tg of the SBR exceeds the above range, the fluidity of the SBR is lowered, so that the adhesion tends to be lowered. The TBR of SBR is more preferably 0 ° C. or higher and 10 ° C. or lower. The TBR of SBR is a value measured according to JIS K 7121.

SBRのTgは、スチレンとブタジエンとの共重合比を調整することで概ね制御できる。すなわち、ブタジエン比率が高くなるほどTgは低くなり、他方、スチレン比率が高くなるほどTgは高くなる傾向にある。また、耐熱接着性はスチレン比率が多いほど高くなるが、多すぎると塗膜が硬くなり柔軟性に欠けることが分かっている。   The TBR of SBR can be generally controlled by adjusting the copolymerization ratio of styrene and butadiene. That is, the higher the butadiene ratio, the lower the Tg, whereas the higher the styrene ratio, the higher the Tg. Moreover, although heat resistant adhesiveness becomes so high that there are many styrene ratios, when too much, it turns out that a coating film becomes hard and lacks a softness | flexibility.

上記導電性中間層は、後記の炭素材、上記合成ゴムおよび分散媒を含む液状の導電性接着剤から形成される。分散媒は特に限定されないが、水、低級アルコール(メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノールなど)が好適である。なお、通常、合成ゴムは、そのままでは、これらの分散媒には溶解または分散し得ないため、公知の界面活性剤や保護コロイド形成用の水溶性重合体などを添加すればよい。上記の導電性中間層形成成分とは、上記導電性接着剤のうち、分極性多孔質シートと集電体との接着において除去される分散媒などの揮発分を除いた成分(すなわち非揮発成分)をいう。   The conductive intermediate layer is formed from a liquid conductive adhesive containing a carbon material described later, the synthetic rubber, and a dispersion medium. The dispersion medium is not particularly limited, but water and lower alcohols (methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, etc.) are preferable. Normally, synthetic rubbers cannot be dissolved or dispersed in these dispersion media as they are, so that a known surfactant or a water-soluble polymer for forming a protective colloid may be added. The conductive intermediate layer forming component is a component obtained by removing a volatile component such as a dispersion medium to be removed in the adhesion between the polarizable porous sheet and the current collector (that is, a non-volatile component). ).

また、上記合成ゴムのうち、ラテックスの入手が容易なものについては、ラテックスを用いることも好ましい。例えば、SBRやNBRなどのラテックスが一般的である。この場合、導電性接着剤の分散媒は、全てがラテックス由来のものであってもよく、別途分散媒を添加してもよい。   Of the above synthetic rubbers, it is also preferable to use latex when it is easy to obtain latex. For example, latex such as SBR and NBR is common. In this case, all of the conductive adhesive dispersion medium may be derived from latex, or a dispersion medium may be added separately.

こうしたラテックスを用いる場合には、ラテックス中のゴム粒子が、平均粒径で50〜300nmのものが好ましい。このような粒径のゴム粒子を含有するラテックスであれば、例えば後述のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック)の如き粒径のものと、後述の薄片状黒鉛の如き粒径のものとを含む炭素材を用いて、導電性接着剤を作製し、これを分極性多孔質シートと集電体との接着に用いた場合に、後記する孔径を有する分極性多孔質シートの空孔に小粒径の炭素材と共に合成ゴム粒子が良好に進入し得るため、上述のアンカー効果や内部抵抗低減効果が優れたものとなる。   When such a latex is used, it is preferable that the rubber particles in the latex have an average particle size of 50 to 300 nm. The latex containing rubber particles having such a particle size includes carbon particles having a particle size such as carbon black (for example, acetylene black) described later and particles having a particle size such as flaky graphite described later. When a conductive adhesive is prepared using a material and is used for bonding the polarizable porous sheet and the current collector, a small particle size is formed in the pores of the polarizable porous sheet having a pore diameter described later. Since the synthetic rubber particles can enter well together with the carbon material, the above-described anchor effect and internal resistance reduction effect are excellent.

上記炭素材としては、導電性を確保し得る炭素材であって、粒径の異なる2種類以上のものが用いられていればよい。炭素材の具体例としては、非局在化したπ電子の存在によって高い導電性を有する黒鉛;黒鉛質の炭素微結晶が数層集まって乱層構造を形成した球状集合体であるカーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、その他のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなど);メタン、プロパン、アセチレンなどの炭化水素を気相熱分解し、基板となる黒板上に薄膜の状態で析出させてなる熱分解黒鉛などが挙げられる。中でも、高い導電性確保が可能な点で、薄片状黒鉛[特に、天然の黒鉛(鱗片状黒鉛)]が、また、比較的小粒径であり且つ導電性も比較的良好な点で、アセチレンブラックが好ましい。よって、上記炭素材としては、鱗片状黒鉛とアセチレンブラックとの混合物が特に好ましい態様である。   As said carbon material, it is a carbon material which can ensure electroconductivity, Comprising: The thing of 2 or more types from which a particle size differs should just be used. Specific examples of carbon materials include graphite having high conductivity due to the presence of delocalized π electrons; carbon black (spherical aggregate in which several layers of graphitic carbon microcrystals gather to form a turbulent structure ( Acetylene black, ketjen black, other furnace blacks, channel blacks, thermal lamp blacks, etc.); hydrocarbons such as methane, propane, acetylene, etc. are vapor-phase pyrolyzed and deposited in a thin film state on the blackboard as a substrate And pyrolytic graphite. Among them, flaky graphite [particularly natural graphite (scaly graphite)] is also a acetylene because it has a relatively small particle size and a relatively good conductivity because it can ensure high conductivity. Black is preferred. Therefore, as the carbon material, a mixture of flaky graphite and acetylene black is a particularly preferable embodiment.

炭素材として、アセチレンブラックと、薄片状黒鉛を用いる場合について説明する。アセチレンブラックの粒径は平均粒径(一次粒子径)で通常、10〜50nm程度である。また、薄片状黒鉛の粒径は平均粒径で0.5〜20μmのものを用いることが好ましく、1〜10μmのものを用いることがより好ましい。導電性中間層がこのような平均粒径の薄片状黒鉛とアセチレンブラックを併用した炭素材を有する構成とすることで、導電性中間層自体の導電性を高めつつ、後述する分極性多孔質シートの空孔に導電性中間層の一部を進入させて、優れた接合強度と内部抵抗低減効果を確保することができる。   The case where acetylene black and flaky graphite are used as the carbon material will be described. The particle diameter of acetylene black is usually about 10 to 50 nm as an average particle diameter (primary particle diameter). Moreover, the average particle size of the flake graphite is preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm. A polarizable porous sheet, which will be described later, while increasing the conductivity of the conductive intermediate layer itself by having a conductive intermediate layer having a carbon material in which flaky graphite having such an average particle diameter and acetylene black are used in combination A part of the conductive intermediate layer can be made to enter the pores to ensure excellent bonding strength and internal resistance reduction effect.

このように、炭素材としてアセチレンブラックなどのカーボンブラックと、薄片状黒鉛とを用いていることは、電極から分極性多孔質シートまたは集電体を剥がして導電性中間層を露出させ、該露出面についてX線回折法により得られる回折強度曲線から、薄片状黒鉛に基づく結晶性の回折線形状と、カーボンブラックに基づく非晶質性の回折線形状とが観察されるため、確認できる。   As described above, the use of carbon black such as acetylene black and flaky graphite as the carbon material means that the conductive intermediate layer is exposed by peeling off the polarizable porous sheet or current collector from the electrode. From the diffraction intensity curve obtained by the X-ray diffraction method for the surface, a crystalline diffraction line shape based on flaky graphite and an amorphous diffraction line shape based on carbon black are observed, which can be confirmed.

アセチレンブラックと薄片状黒鉛との混合比は、質量比で1:10〜1:1とすることが好ましく、1:5〜1:2とすることがより好ましい。このような混合比とすることで、十分な接着性と高度な内部抵抗低減効果を同時に確保することができる。   The mixing ratio of acetylene black and flaky graphite is preferably 1:10 to 1: 1 by mass ratio, and more preferably 1: 5 to 1: 2. By setting it as such a mixing ratio, sufficient adhesiveness and the high internal resistance reduction effect can be ensured simultaneously.

なお、薄片状黒鉛の平均粒径は、レーザー式粒度分布測定装置(島津製作所社製「SALD−2000」)によって測定した値である。また、平均粒径が上記範囲内のアセチレンブラックは、アセチレンブラックのメーカーの公称値に従って選択すればよい。   In addition, the average particle diameter of flaky graphite is a value measured by a laser type particle size distribution measuring device (“SALD-2000” manufactured by Shimadzu Corporation). Moreover, what is necessary is just to select the acetylene black whose average particle diameter is in the said range according to the nominal value of the manufacturer of acetylene black.

なお、これらの炭素材は、その種類を問わず、灰分が0.05%以下であることが望ましい。灰分量がこのように低い炭素材を用いた電極を電気二重層キャパシタに適用した場合には、該キャパシタの寿命を長期化させることができる。   In addition, as for these carbon materials, it is desirable that ash content is 0.05% or less regardless of the kind. When an electrode using a carbon material having such a low ash content is applied to an electric double layer capacitor, the life of the capacitor can be extended.

上記導電性接着剤中における全炭素材の量は、3質量%以上30質量%以下であることが好ましい。より好ましくは10質量%以上25質量%以下である。炭素材の量が上記範囲を下回ると、導電性中間層の導電性が不十分となる場合がある。他方、上記範囲を超えると、導電性中間層を形成するためのバインダー(上記合成ゴム)との量バランスが崩れ、接着性が低下する傾向にある。   The amount of the total carbon material in the conductive adhesive is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less. More preferably, it is 10 mass% or more and 25 mass% or less. When the amount of the carbon material is less than the above range, the conductivity of the conductive intermediate layer may be insufficient. On the other hand, when the above range is exceeded, the amount balance with the binder (the synthetic rubber) for forming the conductive intermediate layer is lost, and the adhesiveness tends to decrease.

また、上記導電性接着剤中における合成ゴムの量は、7質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることがより好ましい。合成ゴム量が上記範囲を超えると、内部抵抗が増大しすぎる場合がある。なお、導電性中間層による接着性を十分に確保する観点からは、導電性接着剤中の合成ゴム量を0.5質量%以上とすることが好ましく、2質量%以上とすることがより好ましい。   Further, the amount of the synthetic rubber in the conductive adhesive is preferably 7% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. If the amount of synthetic rubber exceeds the above range, the internal resistance may increase too much. In addition, from the viewpoint of sufficiently securing the adhesiveness due to the conductive intermediate layer, the amount of the synthetic rubber in the conductive adhesive is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 2% by mass or more. .

また、本発明の導電性接着剤は、粒径の異なる2種類以上の炭素材を含有する構成の採用により、分極性多孔質シートの空孔中に良好に進入し得る小粒径の炭素材(例えばアセチレンブラックなどのカーボンブラック)と共に、大粒径の炭素材(例えば薄片状黒鉛)を含有し得る。よって、小粒径の炭素材を減量しつつ、導電性の良好な導電性中間層を形成し得るため、分散媒中の合成ゴム粒子表面が、小粒径の炭素材で覆われてしまうことを抑制でき、導電性中間層としたときに、良好な耐熱接着性を確保できる。   In addition, the conductive adhesive of the present invention is a carbon material having a small particle size that can enter the pores of the polarizable porous sheet satisfactorily by adopting a structure containing two or more types of carbon materials having different particle sizes. Along with (for example, carbon black such as acetylene black), a carbon material having a large particle diameter (for example, flaky graphite) may be contained. Therefore, it is possible to form a conductive intermediate layer with good conductivity while reducing the amount of the carbon material having a small particle size, so that the surface of the synthetic rubber particle in the dispersion medium is covered with the carbon material having a small particle size. When the conductive intermediate layer is formed, good heat-resistant adhesiveness can be secured.

図2に、本発明の電極の断面を拡大した模式図を示す。図2中、101が小粒径の炭素材(カーボンブラック)、102が大粒径の炭素材(薄片状黒鉛)、103が合成ゴム粒子である。電極10’において、導電性中間層13中では、大粒径の炭素材102と小粒径の炭素材101の一部が合成ゴム粒子103に結着されており、さらに、小粒径の炭素材101の一部が合成ゴム粒子103と共に、分極性多孔質シート12の空孔12a内に進入している。こうした構造によって、本発明の電極では、耐熱接着性を含めた良好な接合強度と、低内部抵抗を確保している。なお、図2では、集電体11’の表面が粗面化処理されてなる態様を示しており、集電体11’表面に形成されたピット(凹部)内にも、小粒径の炭素材101の一部が合成ゴム粒子103と共に進入しており、より優れた接合強度向上効果および内部抵抗低減効果を発揮し得る。   In FIG. 2, the schematic diagram which expanded the cross section of the electrode of this invention is shown. In FIG. 2, 101 is a carbon material having a small particle size (carbon black), 102 is a carbon material having a large particle size (flaky graphite), and 103 is a synthetic rubber particle. In the electrode 10 ′, in the conductive intermediate layer 13, the carbon material 102 having a large particle size and a part of the carbon material 101 having a small particle size are bound to the synthetic rubber particle 103, and the carbon particle having a small particle size is further bonded. A part of the material 101 enters the pores 12 a of the polarizable porous sheet 12 together with the synthetic rubber particles 103. With such a structure, the electrode of the present invention ensures good bonding strength including heat-resistant adhesion and low internal resistance. Note that FIG. 2 shows a mode in which the surface of the current collector 11 ′ is roughened, and the carbon particles having a small particle diameter are also formed in the pits (recesses) formed on the surface of the current collector 11 ′. A part of the material 101 enters with the synthetic rubber particles 103, and can exhibit more excellent bonding strength improvement effect and internal resistance reduction effect.

<分極性多孔質シート>
分極性多孔質シートは、電気二重層形成材料(炭素電極材料)に、導電性確保のための炭素材および結着剤などを混合し、この混合物にエタノールやオイルなどを加えたものをロール圧延、ロール押出しなどすることにより得られる多孔質のシートである。つまり粒子状になっている電気二重層形成材料の間の間隙が空孔12a(図1)となって、多孔質のシートを形成している。
<Polarizable porous sheet>
Polarized porous sheets are roll-rolled by mixing an electric double layer forming material (carbon electrode material) with a carbon material and a binder for ensuring conductivity, and adding ethanol or oil to this mixture. It is a porous sheet obtained by roll extrusion or the like. That is, the gap between the particulate electric double layer forming material becomes the pores 12a (FIG. 1) to form a porous sheet.

分極性多孔質シートの原料となる電気二重層形成材料は、該電気二重層を形成し得る炭素質物質である限り特に限定されないが、活性炭が代表的である。該活性炭としては、一般に炭素電極に用いられている種々の活性炭を使用することができる。具体的には、木炭、ヤシガラ炭、褐炭や、のこ屑などの未炭化物を、水蒸気や二酸化炭素などのガスで賦活させたもの、あるいは塩化亜鉛などの薬品で賦活させたものなどを用いることができる。その形状としては、粉末状であってもよいし、粒状であってもよい。このように、活性炭は賦活により比表面積が著しく増大されるため、単位体積当たり電気容量が大きな電極を形成することができる。   The electric double layer forming material that is a raw material for the polarizable porous sheet is not particularly limited as long as it is a carbonaceous substance that can form the electric double layer, but activated carbon is typical. As the activated carbon, various activated carbons generally used for carbon electrodes can be used. Specifically, use charcoal, coconut husk charcoal, lignite, uncarburized materials such as sawdust, activated with a gas such as water vapor or carbon dioxide, or activated with chemicals such as zinc chloride Can do. The shape may be powder or granular. As described above, since the specific surface area of activated carbon is significantly increased by activation, an electrode having a large electric capacity per unit volume can be formed.

また前記電気二重層形成材料は、炭素材料に賦活処理を施して製造される黒鉛類似の微結晶炭素であってもよい。この微結晶炭素は、電圧印加時に結晶層間にイオン等が入り込むことによって電気二重層を形成するものであり、例えば、特開平11−317333号公報に開示の技術に従って入手することができる。   The electric double layer forming material may be graphite-like microcrystalline carbon produced by subjecting a carbon material to activation treatment. This microcrystalline carbon forms an electric double layer when ions or the like enter between crystal layers when a voltage is applied, and can be obtained, for example, according to the technique disclosed in JP-A-11-317333.

導電性確保のための炭素材は特に限定されず、例えば、導電性中間層について例示した各種炭素材を用いることができる。   The carbon material for ensuring conductivity is not particularly limited, and for example, various carbon materials exemplified for the conductive intermediate layer can be used.

結着剤としては、電気二重層キャパシタ分野において公知のものが使用できる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂;カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系樹脂;などが一般的である。   As the binder, those known in the electric double layer capacitor field can be used. For example, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer; cellulose resins such as carboxymethyl cellulose;

分極性多孔質シートの平均孔径は0.1μm以上5μm以下であることが好ましく、0.5μm以上3μm以下であることがより好ましい。平均孔径が上記範囲を下回ると、導電性中間層形成成分が、分極性多孔質シートの空孔内に進入し難くなる場合があり、他方、上記範囲を超えると、導電性中間層形成成分が分極性多孔質シートの空孔内の奥深くまで進入し、集電体と分極性多孔質シートの界面に残る導電性中間層が非常に薄くなって接合強度が低下することがある。また、分極性多孔質シートが活性炭で構成されている場合、この活性炭の細孔が導電性中間層形成成分で覆われてしまう結果、キャパシタ性能が低下する虞がある。なお、本明細書でいう平均孔径は、水銀圧入式のポロシメーター(マイクロメトリックス社製「ポアサイザー9310」)を用いて測定した値である。   The average pore size of the polarizable porous sheet is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less. If the average pore diameter is less than the above range, the conductive intermediate layer forming component may not easily enter the pores of the polarizable porous sheet. On the other hand, if the average pore diameter exceeds the above range, the conductive intermediate layer forming component may be The conductive intermediate layer that penetrates deeply into the pores of the polarizable porous sheet and remains at the interface between the current collector and the polarizable porous sheet may become very thin and the bonding strength may decrease. In addition, when the polarizable porous sheet is made of activated carbon, the pores of the activated carbon are covered with the conductive intermediate layer forming component, so that the capacitor performance may be reduced. In addition, the average pore diameter referred to in the present specification is a value measured using a mercury intrusion porosimeter (“Pore Sizer 9310” manufactured by Micrometrics).

分極性多孔質シートの空孔率は、40%以上90%以下であることが好ましく、60%以上80%以下であることがより好ましい。空孔率が上記範囲を下回ると、キャパシタに用いた場合に十分な量の電解液を保持し得ない場合があり、内部抵抗が増大することがある。また、分極性多孔質シートの空孔に進入できる導電性中間層形成成分量が少なくなるため、上述のアンカー効果や内部抵抗低減効果が十分に確保できない場合がある。他方、空孔率が上記範囲を超えると、導電性接着剤の量が不足している場合には、導電性中間層が進入していない空孔が多く存在するようになり、やはり、上述のアンカー効果が不十分となることがある。また、集電体との間に空気層(キャパシタとした場合には電解液が注入されて液相部分となる)が介在することになり、上述の内部抵抗低減効果が十分に確保できないことがある。逆に導電性接着剤の量が多すぎる場合には、分極性多孔質シートの空孔の奥深くにまで導電性中間層が進入する。従って、分極性多孔質シートに活性炭が使用されている場合、該活性炭の細孔の大部分が該成分で覆われることとなって活性炭の比表面積が低下し、キャパシタ性能低下の原因となることがある。   The porosity of the polarizable porous sheet is preferably 40% or more and 90% or less, and more preferably 60% or more and 80% or less. If the porosity is below the above range, a sufficient amount of electrolyte may not be retained when used in a capacitor, and the internal resistance may increase. Moreover, since the amount of the conductive intermediate layer forming component that can enter the pores of the polarizable porous sheet is reduced, the above-described anchor effect and internal resistance reduction effect may not be sufficiently ensured. On the other hand, if the porosity exceeds the above range, if the amount of the conductive adhesive is insufficient, there will be many holes where the conductive intermediate layer has not entered. The anchor effect may be insufficient. In addition, an air layer (in the case of a capacitor, an electrolyte is injected to become a liquid phase portion) is interposed between the current collector and the above-described internal resistance reduction effect cannot be sufficiently ensured. is there. Conversely, when the amount of the conductive adhesive is too large, the conductive intermediate layer enters deeply into the pores of the polarizable porous sheet. Therefore, when activated carbon is used for the polarizable porous sheet, most of the pores of the activated carbon are covered with the component, which reduces the specific surface area of the activated carbon, which causes a decrease in capacitor performance. There is.

ここで、本明細書にいう空孔率(%)は、分極性多孔質シート全体の容積(V)に対する空孔容積(V0)の割合〔(V0/V)×100〕として求められる値をいう。空孔容積は、分極性多孔質シートの真密度(ρ)と分極性多孔質シートの質量(W)を測定し、下記式により求めることができる。
0=V−(W/ρ)
分極性多孔質シートの空孔率および平均孔径は、分極性多孔質シートの構成素材である電気二重層形成材料の種類、バインダー量、分極性多孔質シート作製時のロール圧力などにより調整することができる。なお、分極性多孔質シートの厚みは、0.05〜1mmであることが一般的であり、0.08〜0.5mmであることがより好ましい。
Here, the porosity (%) referred to in the present specification is obtained as a ratio [(V 0 / V) × 100] of the pore volume (V 0 ) to the volume (V) of the entire polarizable porous sheet. Value. The pore volume can be obtained by the following formula by measuring the true density (ρ) of the polarizable porous sheet and the mass (W) of the polarizable porous sheet.
V 0 = V− (W / ρ)
The porosity and average pore size of the polarizable porous sheet should be adjusted by the type of the electric double layer forming material that is the constituent material of the polarizable porous sheet, the amount of binder, the roll pressure when making the polarizable porous sheet, etc. Can do. The thickness of the polarizable porous sheet is generally 0.05 to 1 mm, and more preferably 0.08 to 0.5 mm.

分極性多孔質シートは、例えば、次の方法により製造できる。上述の電気二重層形成材料、導電性確保のための炭素材、結着剤に、必要に応じて成形助剤[水、アルコール(メタノール、エタノールなど)、オイル(石油、その他のオイル)など]を加えて混合し、これを圧延加工、押出加工などしてシート形状に成形し、成形助剤を除去して、分極性多孔質シートとする。例えば、成形助剤にエタノールを用いる場合には、混合比を、電気二重層形成材料:100質量部に対し、上記炭素材:3〜15質量部、結着剤:5〜15質量部、エタノール:50〜300質量部とし、温度:50〜100℃で、ロール押出しすることで、上記の平均孔径および空孔率を有する分極性多孔質シートを得ることができる。   A polarizable porous sheet can be manufactured by the following method, for example. The above-mentioned electric double layer forming material, carbon material for ensuring conductivity, binder, and molding aids [water, alcohol (methanol, ethanol, etc.), oil (petroleum, other oils, etc.) as necessary] Are mixed and formed into a sheet shape by rolling or extruding, and the forming aid is removed to obtain a polarizable porous sheet. For example, when ethanol is used as the molding aid, the mixing ratio is 3 to 15 parts by mass of the carbon material, 5 to 15 parts by mass of the binder, and 100 parts by mass of the electric double layer forming material. : Polarizing porous sheet having the above average pore diameter and porosity can be obtained by roll extrusion at 50 to 300 parts by mass and at a temperature of 50 to 100 ° C.

<集電体>
集電体には、アルミニウム、チタン、タンタル、ニッケル、鉄、ステンレス、銅などの金属材料を用いることができるが、アルミニウムが電気伝導性に優れ、安定性が高い(電解液中で溶解析出しない)こと、またコストも安いことから特に好ましい。これらの金属は、箔、板、シートのいずれかの形状のものを用いることができる。集電体は、例えば図1に示すように表面が平滑であってもよく、この場合でも、集電体11と分極性多孔質シート12との点接触のために界面に存在し得る空隙部分が導電性中間層13により充填されることで、空気の介在を少なくできると共に、分極性多孔質シート12の空孔12aにまで導電性中間層が進入することにより、アンカー効果による接合強度の向上を図ることができる。
<Current collector>
For the current collector, metal materials such as aluminum, titanium, tantalum, nickel, iron, stainless steel, and copper can be used. However, aluminum has excellent electrical conductivity and high stability (it does not dissolve and precipitate in the electrolyte). It is particularly preferable because of its low cost. These metals can be used in any shape of foil, plate and sheet. The current collector may have a smooth surface as shown in FIG. 1, for example. Even in this case, a void portion that may exist at the interface due to point contact between the current collector 11 and the polarizable porous sheet 12 Is filled with the conductive intermediate layer 13 so that air can be reduced, and the conductive intermediate layer enters the pores 12a of the polarizable porous sheet 12, thereby improving the bonding strength due to the anchor effect. Can be achieved.

集電体のより好ましい態様として、表面に凹凸が形成されるように、粗面化処理されたものが挙げられる。表面が粗面化処理されてなる集電体を用いた電極の例を図2に示す。この電極10’では、導電性中間層の一部が、分極性多孔質シート12の空孔12aのみならず、集電体11’のピットにも進入するため、分極性多孔質シート12と集電体11’との接合強度が、より向上する。勿論、集電体11’のピットに進入した導電性中間層形成成分により、該ピットにおける空気を排除できるため、キャパシタとした場合に該凹部に電解液が介在することによる電気抵抗の増大も防止し得る。   As a more preferable embodiment of the current collector, one that has been roughened so that irregularities are formed on the surface can be mentioned. An example of an electrode using a current collector whose surface is roughened is shown in FIG. In this electrode 10 ′, a part of the conductive intermediate layer enters not only the pores 12a of the polarizable porous sheet 12, but also the pits of the current collector 11 ′. The bonding strength with the electric body 11 ′ is further improved. Of course, since the conductive intermediate layer forming component that has entered the pits of the current collector 11 ′ can eliminate air in the pits, an increase in electrical resistance due to the presence of the electrolyte in the recesses in the case of a capacitor can be prevented. Can do.

また、表面が粗面化処理されてなる集電体を用いた電極では、導電性中間層を形成するための導電性接着剤量や、集電体と分極性多孔質シートを積層する際の圧力を調節することにより、図3に示すような構造とすることも可能である。   In addition, in an electrode using a current collector whose surface is roughened, the amount of a conductive adhesive for forming a conductive intermediate layer, or when laminating a current collector and a polarizable porous sheet By adjusting the pressure, a structure as shown in FIG. 3 is possible.

図3の電極10’では、集電体11’と分極性多孔質シート12との間に導電性中間層13が介在しているが、微視的には集電体11’の凸部11’bと分極性多孔質シート12の凸部とが接触しており、導電性中間層13は不連続層となっている(なお、図3では、集電体11’表面に形成されたピットは図示していない)。このような場合には、さらに内部抵抗を低減させることができる。すなわち、図3の如き構造の電極では、導電パスとして、集電体11’から導電性中間層13を介して分極性多孔質シート12へ導電するパス(図3中、矢印A)と、集電体11’から直接分極性多孔質シート12へ導電するパス(図3中、矢印B)の2種類が形成されることになる。BのパスはAのパスよりも電気抵抗が小さいことから、電極全体としても電気抵抗を小さくすることができ、その結果、内部抵抗が低く、より高性能の電気二重層キャパシタを形成できるようになる。   In the electrode 10 ′ of FIG. 3, the conductive intermediate layer 13 is interposed between the current collector 11 ′ and the polarizable porous sheet 12, but microscopically, the convex portion 11 of the current collector 11 ′. 'b and the convex portion of the polarizable porous sheet 12 are in contact with each other, and the conductive intermediate layer 13 is a discontinuous layer (in FIG. 3, pits formed on the surface of the current collector 11' Is not shown). In such a case, the internal resistance can be further reduced. That is, in the electrode having the structure as shown in FIG. 3, a conductive path from the current collector 11 ′ to the polarizable porous sheet 12 through the conductive intermediate layer 13 (arrow A in FIG. 3), Two types of paths (arrow B in FIG. 3) that conduct directly from the electric body 11 ′ to the polarizable porous sheet 12 are formed. Since the path B has a lower electrical resistance than the path A, the electrical resistance of the electrode as a whole can be reduced. As a result, the internal resistance is low and a higher performance electric double layer capacitor can be formed. Become.

集電体表面の粗面化処理方法としては、特に制限はなく、サンドブラスト、エッチング(電解エッチングや、化学エッチングなど)などの公知の手法が採用可能である。中でも、化学薬品を用いる化学エッチングによれば、集電体表面に形成される細孔や凹凸を、接着剤のアンカー効果に適した形状に制御し易いという理由から好ましい。   The method for roughening the surface of the current collector is not particularly limited, and known methods such as sand blasting and etching (electrolytic etching, chemical etching, etc.) can be employed. Among these, chemical etching using chemicals is preferable because the pores and irregularities formed on the surface of the current collector can be easily controlled to a shape suitable for the anchor effect of the adhesive.

集電体の厚み(粗面化処理を施す場合は、該処理前の厚みで)は、10〜100μmであることが一般的であり、20〜70μmであることがより好ましい。   The thickness of the current collector (when the surface is roughened, the thickness before the treatment) is generally 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 70 μm.

<導電性中間層が分極性多孔質シートの空孔に進入している深さ(進入度)>
導電性中間層が分極性多孔質シートの空孔に進入している深さ(進入度)は、分極性多孔質シートの厚みに対して0.15%以上、好ましくは0.25%以上であって、15%以下、好ましくは10%以下であることが推奨される。導電性中間層の進入している深さが、分極性多孔質シートの厚みに対して小さすぎると、アンカー効果による接着強度の向上効果が十分でないことがあり、また、分極性多孔質シートと導電性中間層との間に空気が介在して、内部抵抗の増大の原因となることもある。他方、導電性中間層が進入している深さが、分極性多孔質シートの厚みに対して大きすぎるときには、分極性多孔質シートが活性炭によって構成されていると、該活性炭の細孔が導電性中間層形成成分によって覆われる割合が高くなり、活性炭の比表面積が低下して、キャパシタとしたときの特性低下の原因となる場合がある。
<Depth of penetration of conductive intermediate layer into pores of polarizable porous sheet (entrance)>
The depth (degree of penetration) at which the conductive intermediate layer has entered the pores of the polarizable porous sheet is 0.15% or more, preferably 0.25% or more with respect to the thickness of the polarizable porous sheet. Therefore, it is recommended that it is 15% or less, preferably 10% or less. If the depth of penetration of the conductive intermediate layer is too small with respect to the thickness of the polarizable porous sheet, the effect of improving the adhesive strength due to the anchor effect may not be sufficient, and the polarizable porous sheet and Air may intervene between the conductive intermediate layer and cause an increase in internal resistance. On the other hand, when the penetration depth of the conductive intermediate layer is too large with respect to the thickness of the polarizable porous sheet, if the polarizable porous sheet is composed of activated carbon, the pores of the activated carbon are electrically conductive. The ratio covered by the conductive intermediate layer forming component is increased, and the specific surface area of the activated carbon is decreased, which may cause deterioration of characteristics when a capacitor is obtained.

上記の進入度は、以下の方法により測定した。   The degree of penetration was measured by the following method.

電極をエポキシ樹脂と硬化剤を混合した溶液に浸漬させた状態でエポキシ樹脂を硬化させ、その後、エポキシ樹脂で固められた電極の任意の箇所を垂直に(厚み方向に)切断し、その断面をサンドペーパやアルミナ粉末で研磨する。次に、研磨された断面を偏向レンズ付き光学顕微鏡によって観察し、導電性中間層の分極性多孔質シート側先端部と、分極性多孔質シートの導電性中間層側先端部との平均距離(図1中、t)の、分極性多孔質シートの平均厚み(図1中、T)に対する割合[(t/T)×100]を進入度として求める。   The epoxy resin is cured in a state where the electrode is immersed in a solution in which the epoxy resin and the curing agent are mixed, and then an arbitrary portion of the electrode solidified with the epoxy resin is cut vertically (in the thickness direction), and the cross section is cut. Polish with sandpaper or alumina powder. Next, the polished cross-section is observed with an optical microscope with a deflection lens, and the average distance between the polarizable porous sheet side tip of the conductive intermediate layer and the conductive intermediate layer side tip of the polarizable porous sheet ( In FIG. 1, the ratio [(t / T) × 100] of t) to the average thickness (T in FIG. 1) of the polarizable porous sheet is determined as the degree of penetration.

上記進入度は、分極性多孔質シートの平均孔径、導電性中間層形成成分量、分極性多孔質シートと集電体との積層時に付加する圧力などによって調整することができる。   The degree of penetration can be adjusted by the average pore diameter of the polarizable porous sheet, the amount of the conductive intermediate layer forming component, the pressure applied when the polarizable porous sheet and the current collector are laminated, and the like.

<電気二重層キャパシタ用電極の製造方法>
まず、上記の導電性接着剤を、分極性多孔質シートおよび/または集電体表面(接合面)に塗布する。塗布面は、分極性多孔質シート、集電体のいずれか一方の接合面でよいが、両者に塗布してもよい。より好ましくは、集電体の接合面に塗布する方法である。分極性多孔質シート表面は、いわば粉体の集合体であり、該表面全体に亘って空孔が開口しているため、分極性多孔質シートの接合面に導電性接着剤を塗布すると、分極性多孔質シートの空孔内部のかなりの深さ位置まで導電性接着剤が浸透してしまい、上記進入度が上述の好適範囲を超える場合があるからである。また、生産性(量産性)の観点からも、より高強度な集電体に塗布することが好ましい。
<Method for producing electrode for electric double layer capacitor>
First, the conductive adhesive is applied to the polarizable porous sheet and / or the current collector surface (bonding surface). The application surface may be a bonding surface of either the polarizable porous sheet or the current collector, but may be applied to both. More preferably, it is a method of applying to the bonding surface of the current collector. The surface of the polarizable porous sheet is, so to speak, an aggregate of powder, and pores are opened over the entire surface. Therefore, when a conductive adhesive is applied to the bonding surface of the polarizable porous sheet, This is because the conductive adhesive penetrates to a considerably deep position inside the pores of the polar porous sheet, and the degree of penetration may exceed the above-described preferable range. Also, from the viewpoint of productivity (mass productivity), it is preferable to apply to a higher strength current collector.

導電性接着剤の塗布量は、乾燥後の量(すなわち、導電性中間層形成成分量)で、2〜15g/m2とすることが好ましく、3〜10g/m2とすることがより好ましい。 The coating amount of the conductive adhesive, the amount of dried (i.e., conductive intermediate layer forming component amount) In is preferably to 2 to 15 g / m 2, and more preferably set to 3 to 10 g / m 2 .

次に、分散媒が蒸発する前に、塗布した導電性接着剤が介在するように、分極性多孔質シートと集電体を積層する。積層方法は、単に重ねて貼り合わせるだけでもよいが、貼り合わせ後加圧して圧縮することが好ましい。後者のようにすることで、接合をより確実なものとすると共に、分極性多孔質シートの孔内に、導電性接着剤の一部を確実に圧入することができる。また、分極性多孔質シートが圧縮、高密度化されることから、分極性多孔質シートの高容量化も可能となる。加圧方法は特に限定されないが、例えば、一対のロール間に通す方法が比較的簡便である。この際、積層体の総厚みに対するロール間のクリアランスは、例えば、30〜90%とすることが好ましく、50〜70%とすることがより好ましい。このようなクリアランスとすることで、進入度を上記範囲内とすることができると共に、分極性多孔質シートの高容量化が達成できる。クリアランスが上記範囲を下回ると、集電体の変形や、それに伴う分極性多孔質シートの剥離が発生する虞がある。   Next, the polarizable porous sheet and the current collector are laminated so that the applied conductive adhesive is interposed before the dispersion medium evaporates. The laminating method may be simply overlapping and bonding, but it is preferable to press and compress after bonding. By making it like the latter, while joining more reliably, a part of conductive adhesive can be reliably press-fitted in the hole of a polarizable porous sheet. Further, since the polarizable porous sheet is compressed and densified, it is possible to increase the capacity of the polarizable porous sheet. Although the pressurization method is not particularly limited, for example, a method of passing between a pair of rolls is relatively simple. At this time, the clearance between the rolls with respect to the total thickness of the laminate is preferably, for example, 30 to 90%, and more preferably 50 to 70%. By setting it as such clearance, while being able to make an approach degree into the said range, the high capacity | capacitance of a polarizable porous sheet can be achieved. When the clearance is less than the above range, the current collector may be deformed and the polarizable porous sheet may be peeled off.

次に、導電性接着剤中の揮発成分(分散媒など)を除去する。除去方法は特に限定されないが、例えば、熱風乾燥法が好適である。熱風温度は、分散媒の沸点付近とすることが好ましい。分散媒を除去することで、導電性中間層が形成され、図1〜3に示したような本発明の電極となる。なお、図2、図3は集電体の片側のみを図示している。   Next, volatile components (such as a dispersion medium) in the conductive adhesive are removed. Although the removal method is not particularly limited, for example, a hot air drying method is suitable. The hot air temperature is preferably near the boiling point of the dispersion medium. By removing the dispersion medium, a conductive intermediate layer is formed, and the electrode of the present invention as shown in FIGS. 2 and 3 show only one side of the current collector.

<電気二重層キャパシタ>
本発明の電気二重層キャパシタは、上記本発明の電気二重層キャパシタ用電極を用いてなるものであり、具体的には、図4に示すように本発明の電極10とセパレータ15とを交互に並べて組み合わせ、このような組み合わせを複数並設し(図5)、電極10とセパレータ15の間に電解液を充填し、さらに、通常は、ケース(金属ケースなど)に収納したものである(図6)。図6中、20はケース、21は上蓋、22は電解液、23は集電リードを示している。
<Electric double layer capacitor>
The electric double layer capacitor of the present invention is formed by using the electrode for an electric double layer capacitor of the present invention. Specifically, as shown in FIG. 4, the electrodes 10 and separators 15 of the present invention are alternately arranged. A plurality of such combinations are arranged side by side (FIG. 5), the electrolyte solution is filled between the electrode 10 and the separator 15, and is usually stored in a case (such as a metal case) (FIG. 5). 6). In FIG. 6, 20 is a case, 21 is an upper lid, 22 is an electrolytic solution, and 23 is a current collecting lead.

上記セパレータとしては、従来から電気二重層キャパシタに用いられている公知のものが使用できる。例えば、PTFE、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの多孔質シートを親水化したもの;サイザル麻から得られる多孔質シート;などが例示できる。   As said separator, the well-known thing conventionally used for the electric double layer capacitor can be used. For example, a porous sheet made of PTFE, polyethylene, polypropylene, or the like; a porous sheet obtained from sisal hemp;

また、電解液も、従来から電気二重層キャパシタに用いられている公知のものを採用することができる。電解液の溶媒としては、炭酸プロピレン、炭酸ブチレンなどの炭酸エステル;β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトンなどのラクトン;スルホラン;ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒;ニトロメタン;1,2−ジメトキシエタン;アセトニトリル;などが挙げられる。また、電解液の電解質としては、4フッ化ホウ酸、6フッ化リン酸、6フッ化ヒ酸、6フッ化アンチモン酸、トリフルオロアルキルスルホン酸などのフッ素含有酸;過塩素酸、4塩化アルミン酸などの塩素含有酸;などの酸、これらの酸のアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩など)、アルカリ土類金属塩(マグネシウム塩、カルシウム塩など)、アンモニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩(テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩など)、テトラアルキルホスホニウム塩(テトラメチルホスホニウム塩、テトラエチルホスホニウム塩など)が例示できる。   Moreover, the well-known thing conventionally used for the electric double layer capacitor can also be employ | adopted for electrolyte solution. Solvents for the electrolyte include carbonates such as propylene carbonate and butylene carbonate; lactones such as β-butyrolactone and γ-butyrolactone; sulfolanes; amide solvents such as dimethylformamide; nitromethane; 1,2-dimethoxyethane; acetonitrile; Is mentioned. Moreover, as electrolyte of electrolyte solution, fluorine-containing acids such as tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, hexafluoroarsenic acid, hexafluoroantimonic acid, trifluoroalkylsulfonic acid; perchloric acid, tetrachloride Chlorine-containing acids such as aluminate; acids such as alkali metal salts (sodium salt, potassium salt, etc.), alkaline earth metal salts (magnesium salt, calcium salt, etc.), ammonium salts, tetraalkylammonium salts ( Examples thereof include tetramethylammonium salt and tetraethylammonium salt) and tetraalkylphosphonium salt (tetramethylphosphonium salt, tetraethylphosphonium salt and the like).

図4中、9は集電体に取り付けられた集電端子であり、この集電端子9に集電リード(図示しない)が取り付けられる。なお、図4、図5には、図1に示す構造の電極を用いた例を図示したが、これらの電極が図2や図3に示す構造のものであっても構わない。また、複数並設される電極は、全てが同じ構造のものであってもよく、異なる構造のものが並設されていてもよい。さらに、並設される複数の電極のうち、最端部に設けられるものについては、図5に示すように、集電体の片側だけに分極性多孔質シートが積層された電極を用いることができる。   In FIG. 4, reference numeral 9 denotes a current collecting terminal attached to the current collector, and a current collecting lead (not shown) is attached to the current collecting terminal 9. 4 and 5 show examples using the electrodes having the structure shown in FIG. 1, these electrodes may have the structures shown in FIG. 2 and FIG. Moreover, the electrodes arranged in parallel may all have the same structure, or may have different structures. Furthermore, as shown in FIG. 5, for a plurality of electrodes arranged side by side, an electrode in which a polarizable porous sheet is laminated only on one side of the current collector may be used. it can.

本発明の電気二重層キャパシタによれば、従来以上に低内部抵抗を達成した本発明の電気二重層キャパシタ用電極を用いているため、内部抵抗が低く、高電気容量で、しかも高出力密度を発揮できる。   According to the electric double layer capacitor of the present invention, since the electrode for the electric double layer capacitor of the present invention that achieves a lower internal resistance than before is used, the internal resistance is low, the electric capacity is high, and the high output density is achieved. Can demonstrate.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and all modifications made without departing from the spirit of the preceding and following descriptions are included in the technical scope of the present invention.

実施例1
[分極性多孔質シート]
活性炭粉末(クラレケミカル社製「RP−20」、比表面積:2000m2/g、平均粒径:8μm):85質量部、ケッチェンブラック(ケッチェンブラックインターナショナル社製「EC600JD」):7質量部、PTFE粉末:8質量部からなる混合物に、エタノール:100質量部を加えて混練し、ロール圧延を施して、幅:100mm、厚み:0.3mm、空孔率:65%、平均孔径:0.8μmで長尺の分極性多孔質シートを得た。
Example 1
[Polarizable porous sheet]
Activated carbon powder (“RP-20” manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., specific surface area: 2000 m 2 / g, average particle size: 8 μm): 85 parts by mass, Ketjen Black (“EC600JD” manufactured by Ketjen Black International): 7 parts by mass , PTFE powder: 8 parts by mass of ethanol: 100 parts by mass of ethanol, kneaded and roll-rolled, width: 100 mm, thickness: 0.3 mm, porosity: 65%, average pore size: 0 A long polarizable porous sheet having a thickness of 8 μm was obtained.

[集電体]
集電体には、幅:150mm、厚み:50μmの高純度エッチドアルミニウム箔(KDK社製「C513」)を用いた。
[Current collector]
As the current collector, a high-purity etched aluminum foil (“C513” manufactured by KDK) having a width of 150 mm and a thickness of 50 μm was used.

[導電性接着剤]
炭素材として、灰分:0.02%、平均粒径:4μmの天然鱗片状黒鉛(日立粉末冶金製「黒鉛粉末」)および灰分:0.02%、平均粒径(一次粒子径):35nmのアセチレンブラック(電気化学工業製「デンカブラック」)を用いた。また、合成ゴムとして、SBRラテックス(JSR製「グレード0850」)を用いた。これらを、表1に示す組成となるように混合して、導電性接着剤を得た。
[Conductive adhesive]
As a carbon material, ash content: 0.02%, average particle size: 4 μm natural flake graphite (“graphite powder” manufactured by Hitachi Powdered Metals) and ash content: 0.02%, average particle size (primary particle size): 35 nm Acetylene black (“Denka Black” manufactured by Denki Kagaku Kogyo) was used. Further, SBR latex (“Grade 0850” manufactured by JSR) was used as a synthetic rubber. These were mixed so that it might become a composition shown in Table 1, and the conductive adhesive was obtained.

[電極の製造]
集電体の両面に導電性接着剤を、塗布ロールを用いて塗布した。塗布量は、片面当たり30g/m2(乾燥後の量で7g/m2)とした。塗布後、集電体の導電性接着剤塗布面(両面)に、長尺の分極性多孔質シートを重ね、圧縮ロールを通して(クリアランス:70%)積層シートとした。この積層シートを、温度:150℃に設定した連続熱風乾燥機内を3分で通過させ、導電性接着剤から分散媒を除去して、長尺の電極を得た。
[Manufacture of electrodes]
A conductive adhesive was applied to both sides of the current collector using an application roll. The coating amount was 30 g / m 2 per side (7 g / m 2 after drying). After the application, a long polarizable porous sheet was stacked on the conductive adhesive application surface (both sides) of the current collector, and a laminated sheet was passed through a compression roll (clearance: 70%). The laminated sheet was passed through a continuous hot air dryer set at a temperature of 150 ° C. in 3 minutes, and the dispersion medium was removed from the conductive adhesive to obtain a long electrode.

[電気二重層キャパシタの製造]
上記長尺の電極から、10cm角の方形状の電極を複数個打ち抜き、各電極の集電体に2cm×10cmの集電端子を溶接により取り付けた。その後、これら電極とセパレータを図4のように組み合わせたものを15組重ねた。なお、セパレータには、延伸多孔質PTFE膜を親水化処理したセパレータ(ジャパンゴアテックス社製「BSP0102560−2」、厚み:25μm、空孔率:60%)を用いた。これを150℃で72時間真空乾燥した後、アルミニウムケースに収納した後、各集電端子に集電リードを取り付け、さらに集電リードに正極端子および負極端子を取り付けた。次に、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートの炭酸プロピレン溶液(濃度:1mol/L)を電解液としてケース内に注入し、上蓋を取り付けてケースを密封することにより、角型電気二重層キャパシタを得た。
[Manufacture of electric double layer capacitors]
A plurality of 10 cm square electrodes were punched from the long electrodes, and current collector terminals of 2 cm × 10 cm were attached to the current collectors of the electrodes by welding. Thereafter, 15 combinations of these electrodes and separators as shown in FIG. 4 were stacked. In addition, the separator (Japan Gore-Tex "BSP0102560-2", thickness: 25 micrometers, porosity: 60%) which hydrophilized the expanded porous PTFE membrane was used for the separator. This was vacuum-dried at 150 ° C. for 72 hours and then housed in an aluminum case, and then a current collecting lead was attached to each current collecting terminal, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were further attached to the current collecting leads. Next, a propylene carbonate solution of tetraethylammonium tetrafluoroborate (concentration: 1 mol / L) was poured into the case as an electrolytic solution, an upper lid was attached, and the case was sealed to obtain a square electric double layer capacitor.

上記の電極および電気二重層キャパシタについて、以下の評価を行った。結果を表2、表3に示す。   The following evaluation was performed about said electrode and electric double layer capacitor. The results are shown in Tables 2 and 3.

<テープ剥離試験(耐熱試験)>
上記電極を所定の温度で24時間乾燥後、分極性多孔質シート部分に、碁盤の目状に切れ目を入れ(1個の目が5×5mmで、144個)、この切れ目を入れた表面に粘着テープ(日東電工社製「ダンプロンエースII」)を貼り、分極性多孔質シートと粘着テープの間の気泡が抜ける程度に十分に指で押し付けた後、該テープを剥がし、分極性多孔質シート部分の剥離状態を観察した。
<Tape peeling test (heat resistance test)>
After the electrode is dried at a predetermined temperature for 24 hours, a cut is made in a grid pattern on the polarizable porous sheet portion (one eye is 5 × 5 mm, 144 pieces), and the cut surface is formed on the surface. Adhesive tape ("Damplon Ace II" manufactured by Nitto Denko Co., Ltd.) is applied and pressed with enough fingers to remove air bubbles between the polarizable porous sheet and the adhesive tape. The peeled state of the sheet portion was observed.

<静電容量密度>
上記電気二重層キャパシタについて、10mA/cm2、2.7Vの条件で1500秒充電し、10mA/cm2の条件で0Vになるまで放電を行う操作を1サイクルとし、これを10サイクル連続して行った際の、10サイクル目の放電開始から0Vになるまでの放電曲線を積分して、該10サイクル目の充電時における電気二重層キャパシタの静電容量を求め、これを電極体積で除して静電容量密度を算出した。
<Capacitance density>
For the electric double layer capacitor, an operation of charging for 1500 seconds under the conditions of 10 mA / cm 2 and 2.7 V and discharging until reaching 0 V under the conditions of 10 mA / cm 2 is defined as one cycle, and this is repeated for 10 cycles. The discharge curve from the start of the discharge at the 10th cycle to 0 V was integrated to obtain the capacitance of the electric double layer capacitor at the time of the 10th charge, and this was divided by the electrode volume. The capacitance density was calculated.

<直流内部抵抗>
上記静電容量密度測定時に、式「V=IR」を用いて算出することにより求めた。
<DC internal resistance>
It calculated | required by calculating using a formula "V = IR" at the time of the said capacitance density measurement.

<高温耐久性試験>
上記電気二重層キャパシタについて、70℃の温度下で、10mA/cm2、2.7Vの条件で100時間充電し、10mA/cm2の条件で0Vになるまで放電を行う操作を1サイクルとし、この操作を繰り返した。1サイクル目と1000時間経過時のサイクルでの静電容量を、静電容量密度について上記した方法で求め、結果は、測定スタート時(1サイクル目)に対する1000時間経過時の静電容量の維持率[100×(1000時間経過時のサイクルの静電容量)/(1サイクル目の静電容量)](%)で評価した。
<High temperature durability test>
For the electric double layer capacitor, an operation of charging at 100 ° C. for 100 hours under the condition of 10 mA / cm 2 and 2.7 V at a temperature of 70 ° C. and discharging until reaching 0 V under the condition of 10 mA / cm 2 is one cycle. This operation was repeated. The capacitance at the first cycle and the cycle after 1000 hours is obtained by the above-described method for the capacitance density, and the result is the maintenance of the capacitance after 1000 hours from the start of measurement (first cycle). The rate [100 × (capacitance of the cycle after 1000 hours) / (capacitance at the first cycle)] (%) was evaluated.

実施例2
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、実施例2で用いたSBRラテックスは、JSR製「グレード0597C」である。結果を表2、表3に示す。
Example 2
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. The SBR latex used in Example 2 is “Grade 0597C” manufactured by JSR. The results are shown in Tables 2 and 3.

実施例3
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、実施例3で用いたSBRラテックスは、JSR製「グレード0668」である。結果を表2、表3に示す。
Example 3
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. The SBR latex used in Example 3 is “Grade 0668” manufactured by JSR. The results are shown in Tables 2 and 3.

実施例4
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。結果を表2、表3に示す。
Example 4
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. The results are shown in Tables 2 and 3.

実施例5
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、実施例5で用いた炭素材は、灰分:0.05%、平均粒径:10μmの天然鱗片状黒鉛(日立粉末冶金製「黒鉛粉末」)および灰分:0.02%、平均粒径(一次粒子径):35nmのアセチレンブラック(電気化学工業製「デンカブラック」)である。結果を表2、表3に示す。
Example 5
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. In addition, the carbon material used in Example 5 has an ash content of 0.05%, an average particle size of 10 μm, natural flake graphite (“graphite powder” manufactured by Hitachi Powder Metallurgy), and an ash content of 0.02%, an average particle size. (Primary particle size): 35 nm acetylene black (“Denka Black” manufactured by Denki Kagaku Kogyo). The results are shown in Tables 2 and 3.

実施例6
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。結果を表2、表3に示す。
Example 6
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. The results are shown in Tables 2 and 3.

実施例7
導電性接着剤の構成を表1に示すように変更した他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。結果を表2、表3に示す。
Example 7
An electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the conductive adhesive was changed as shown in Table 1. The results are shown in Tables 2 and 3.

比較例1
導電性接着剤について、炭素材として平均粒径:2μmのアセチレンブラック(電気化学工業製「デンカブラック」)のみを用いた他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、アセチレンブラックの含有量は、導電性接着剤全量に対し20質量%である。結果を表2、表3に示す。
Comparative Example 1
For the conductive adhesive, an electrode and an electric double layer capacitor were produced in the same manner as in Example 1 except that only acetylene black (“DENKA BLACK” manufactured by Denki Kagaku Kogyo) with an average particle diameter of 2 μm was used as the carbon material. And evaluated. The content of acetylene black is 20% by mass with respect to the total amount of the conductive adhesive. The results are shown in Tables 2 and 3.

比較例2
導電性接着剤について、合成ゴム(SBR)の代わりに、カルボキシメチルセルロース(ダイセル化学工業社製「CMCダイセル」)を用い、炭素材に、平均粒径が4μmの天然鱗片状黒鉛を用いた他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、鱗片状黒鉛の含有量は、導電性接着剤全量に対し20質量%である。結果を表2、表3に示す。この比較例1は、上述の特許文献1の実施例に相当するものである。
Comparative Example 2
As for the conductive adhesive, carboxymethyl cellulose (“CMC Daicel” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was used instead of synthetic rubber (SBR), and natural scaly graphite having an average particle size of 4 μm was used as the carbon material. In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated. In addition, content of scaly graphite is 20 mass% with respect to electroconductive adhesive whole quantity. The results are shown in Tables 2 and 3. The comparative example 1 corresponds to the example of the above-mentioned Patent Document 1.

比較例3
導電性接着剤について、合成ゴム(SBR)の代わりに、熱硬化性のポリイミド(宇部興産社製「U−ワニス」)を用い、炭素材に、平均粒径が4μmの天然鱗片状黒鉛を用いた他は、実施例1と同様にして電極および電気二重層キャパシタを作製し、評価を行った。なお、鱗片状黒鉛の含有量は、導電性接着剤全量に対し20質量%である。結果を表2、表3に示す。
Comparative Example 3
About conductive adhesive, instead of synthetic rubber (SBR), thermosetting polyimide ("U-Vanice" manufactured by Ube Industries) is used, and natural scaly graphite with an average particle size of 4 μm is used for the carbon material. In the same manner as in Example 1, an electrode and an electric double layer capacitor were produced and evaluated. In addition, content of scaly graphite is 20 mass% with respect to electroconductive adhesive whole quantity. The results are shown in Tables 2 and 3.

図1は本発明の電気二重層キャパシタ用電極の一例を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 1 is a partially enlarged schematic sectional view showing an example of an electrode for an electric double layer capacitor of the present invention. 図2は本発明の電気二重層キャパシタ用電極の他の例を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 2 is a partially enlarged schematic sectional view showing another example of the electrode for an electric double layer capacitor of the present invention. 図3は本発明の電気二重層キャパシタ用電極の他の例を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 3 is a partially enlarged schematic cross-sectional view showing another example of the electrode for an electric double layer capacitor of the present invention. 図4は本発明の電気二重層キャパシタ用電極とセパレータとを組み合わせた構成を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a configuration in which the electric double layer capacitor electrode of the present invention and a separator are combined. 図5は電気二重層キャパシタの構成要素を複数並設した状況を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a state in which a plurality of components of the electric double layer capacitor are arranged side by side. 図6は実施例(本発明例)で作製した電気二重層キャパシタの構成を示す一部切欠概略斜視図である。FIG. 6 is a partially cutaway schematic perspective view showing the configuration of the electric double layer capacitor produced in the example (example of the present invention). 図7は従来の電気二重層キャパシタ用電極の構成を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 7 is a partially enlarged schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional electrode for an electric double layer capacitor.

符号の説明Explanation of symbols

10,10’,10’’ 電気二重層キャパシタ用電極
11,11’ 集電体
12 分極性多孔質シート
12a 空孔
13 導電性中間層
15 セパレータ

10, 10 ', 10 "Electric double layer capacitor electrode 11, 11' Current collector 12 Polarized porous sheet 12a Hole 13 Conductive intermediate layer 15 Separator

Claims (19)

炭素質の電気二重層形成材料、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シートが、集電体上の少なくとも片面に、導電性中間層を介して一体化されてなる電気二重層キャパシタ用電極であって、
前記導電性中間層が、合成ゴムおよび粒径の異なる2種類以上の炭素材を含むものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極。
A polarizable porous sheet made of a carbonaceous electric double layer forming material, a carbon material for ensuring conductivity and a constituent material containing a binder is disposed on at least one side of the current collector via a conductive intermediate layer. An electrode for an electric double layer capacitor integrated,
The electrode for an electric double layer capacitor, wherein the conductive intermediate layer contains synthetic rubber and two or more kinds of carbon materials having different particle diameters.
上記導電性中間層の炭素材として、薄片状黒鉛を含むものである請求項1に記載の電気二重層キャパシタ用電極。   2. The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the carbon material of the conductive intermediate layer contains flaky graphite. 上記導電性中間層の炭素材として、カーボンブラックを含むものである請求項1に記載の電気二重層キャパシタ用電極。   2. The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the carbon material for the conductive intermediate layer contains carbon black. 上記導電性中間層の合成ゴムは、スチレン・ブタジエンゴムである請求項1〜3のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The electrode for an electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the synthetic rubber of the conductive intermediate layer is styrene-butadiene rubber. 上記スチレン・ブタジエンゴムは、ガラス転移温度が−5〜30℃である請求項4に記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 4, wherein the styrene-butadiene rubber has a glass transition temperature of -5 to 30 ° C. 上記導電性中間層は、上記炭素材、上記合成ゴムおよび分散媒を含む導電性接着剤を用いて形成されるものであり、該導電性接着剤中、全炭素材が3〜30質量%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用電極。   The conductive intermediate layer is formed using a conductive adhesive containing the carbon material, the synthetic rubber, and a dispersion medium, and the total carbon material is 3 to 30% by mass in the conductive adhesive. The electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 5. 上記導電性接着剤中、上記合成ゴムが7質量%以下である請求項6に記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 6, wherein the synthetic rubber is 7% by mass or less in the conductive adhesive. 上記分極性多孔質シートは、平均孔径が0.1〜5μmで、空孔率が40〜90%である請求項1〜7のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The electrode for an electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 7, wherein the polarizable porous sheet has an average pore diameter of 0.1 to 5 µm and a porosity of 40 to 90%. 上記集電体は、アルミニウムから構成されるものである請求項1〜8のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The said current collector is comprised from aluminum, The electrode for electric double layer capacitors in any one of Claims 1-8. 上記集電体は、表面が粗面化処理されてなるものである請求項1〜9のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電極。   The electrode for an electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 9, wherein the current collector has a surface roughened. (A)炭素質の電気二重層形成材料、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シート及び/または(B)集電体の接合面に、(C)合成ゴム、粒径の異なる2種以上の炭素材および分散媒を含む導電性接着剤を塗布し、
該分散媒が乾燥する前に、該集電体と該分極性多孔質シートを貼り合わせて加圧することにより、該導電性接着剤の非揮発成分の一部を該分極性多孔質シートの孔内に圧入することを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極の製造方法。
(A) a carbonaceous electric double layer forming material, a polarizable porous sheet comprising a constituent material including a carbon material and a binder for ensuring conductivity, and / or (B) a bonding surface of a current collector, (C) Applying a conductive adhesive containing synthetic rubber, two or more carbon materials having different particle diameters, and a dispersion medium,
Before the dispersion medium is dried, the current collector and the polarizable porous sheet are bonded together and pressed, so that a part of the non-volatile components of the conductive adhesive is removed from the pores of the polarizable porous sheet. A method for producing an electrode for an electric double layer capacitor, characterized by being press-fitted into the inside.
請求項1〜10のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用電極を有するものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。   It has an electrode for electric double layer capacitors in any one of Claims 1-10, The electric double layer capacitor characterized by the above-mentioned. 炭素質の電気二重層形成材料、導電性を確保するための炭素材および結着剤を含む構成素材からなる分極性多孔質シートが、集電体上の少なくとも片面に、導電性中間層を介して一体化されてなる電気二重層キャパシタ用電極に使用される前記導電性中間層を形成するための導電性接着剤であって、
粒径の異なる2種類以上の炭素材、合成ゴムおよび分散媒を含むものであることを特徴とする導電性接着剤。
A polarizable porous sheet made of a carbonaceous electric double layer forming material, a carbon material for ensuring conductivity and a constituent material containing a binder is disposed on at least one side of the current collector via a conductive intermediate layer. A conductive adhesive for forming the conductive intermediate layer used in the electrode for an electric double layer capacitor formed by integration,
A conductive adhesive comprising two or more carbon materials having different particle diameters, a synthetic rubber, and a dispersion medium.
上記炭素材として、薄片状黒鉛を含むものである請求項13に記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to claim 13, wherein the carbon material includes flaky graphite. 上記炭素材として、カーボンブラックを含むものである請求項13または14に記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to claim 13 or 14, wherein the carbon material contains carbon black. 上記合成ゴムは、スチレン・ブタジエンゴムである請求項13〜15のいずれかに記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to any one of claims 13 to 15, wherein the synthetic rubber is styrene-butadiene rubber. 上記スチレン・ブタジエンゴムは、ガラス転移温度が−5〜30℃である請求項16に記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to claim 16, wherein the styrene-butadiene rubber has a glass transition temperature of -5 to 30 ° C. 上記導電性接着剤中、全炭素材が3〜30質量%である請求項13〜17のいずれかに記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to any one of claims 13 to 17, wherein the total carbon material is 3 to 30% by mass in the conductive adhesive. 上記導電性接着剤中、上記合成ゴムが7質量%以下である請求項18に記載の導電性接着剤。

The conductive adhesive according to claim 18, wherein the synthetic rubber is 7% by mass or less in the conductive adhesive.

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