JP2005277346A - Electric double layer capacitor and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層コンデンサ及びその製造方法に関し、特に分極性電極とセパレータの材質及び構造を最適にした電気二重層コンデンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an electric double layer capacitor and a method for manufacturing the same, and more particularly to an electric double layer capacitor in which the material and structure of a polarizable electrode and a separator are optimized and a method for manufacturing the same.
電気二重層コンデンサは、分極性電極と電解液の界面に生じる電気二重層に電荷を蓄積させるコンデンサである。基本セルの構造を図4に示す。分極性電極10には、電解液に対して安定で導電性があり、かつ大きな表面積を有する必要があるため、粉末活性炭や活性炭繊維、及び特許文献1に示すように、これらの活性炭をポリテトラフルオロエチレンなどのバインダにより成形したもの、又は特許文献2及び特許文献3に示すように、活性炭をポリアセン及び炭素に結合させた固形状活性炭が用いられる。電解液は水溶液系と有機溶媒系に大別され、水溶液系としては主に硫酸や水酸化カリウムなどが、有機溶媒系としては主にポリプロピレンカーボネートに電解質として主に四級アンモニウム塩を溶解させたものが用いられる。セパレータ11には、ガラス繊維やポリプロピレン繊維等の不織布及びポリオレフィン系多孔質フィルムなど、電子絶縁性でかつイオン透過性の高い多孔膜が用いられている。集電体12には、水溶液系電解質を用いた場合はカーボン粉末等により導電性を付与したゴムあるいはエラストマが、有機溶媒系電解液を用いた場合は金属製のフィルムが用いられる。ガスケット13は、基本セルの形状を維持し、電解液の漏れを防ぐと共に、上下の集電体12の接触による短絡を防ぐ役割がある。集電体12の外側には端子取り出しのため端子板14が設けられている。さらに通常は、端子板14の外側からセルの内部抵抗を低減するため、加圧した状態で固定している。
The electric double layer capacitor is a capacitor that accumulates electric charge in an electric double layer generated at the interface between the polarizable electrode and the electrolyte. The structure of the basic cell is shown in FIG. Since the
基本セルの耐圧は電解液によって決まり、水溶液系の場合0.6〜1.0V、有機溶媒系の場合構成する電解質によって違うが2.0〜3.0V程度である。電気二重層コンデンサでは、所定の耐圧にするために、必要な耐電圧に応じて基本セルを直列に積層している。 The breakdown voltage of the basic cell is determined by the electrolytic solution, and is about 0.6 to 1.0 V in the case of an aqueous solution system, and is about 2.0 to 3.0 V although it varies depending on the electrolyte to be configured in the case of an organic solvent system. In the electric double layer capacitor, basic cells are stacked in series according to a required withstand voltage in order to obtain a predetermined withstand voltage.
これまで、電気二重層コンデンサは主にメモリ等のバックアップのような、比較的小電流の用途に用いられてきた。これに対し近年電子機器関係では、主電源である電池の長寿命化、及び瞬間的な電力供給の遮断防止のため、瞬時に大電流を供給できる電気二重層コンデンサの重要性が認知されつつある。 Until now, electric double layer capacitors have been mainly used for relatively small current applications such as memory backup. On the other hand, in recent years, the importance of electric double layer capacitors that can supply a large current instantaneously has been recognized in order to extend the life of the battery that is the main power source and to prevent the instantaneous power supply from being interrupted. .
電気二重層コンデンサに要求されている課題の一つに、高温使用時における耐久性の向上が挙げられる。分極性電極に用いられる活性炭は、その表面官能基と電解液の電気化学反応を起こすため、電気二重層コンデンサの耐久性を低下させる要因の一つとなっている。この要因を解決するため、特許文献4では、分極性電極を構成する活性炭の表面に酸化ケイ素又は金属酸化物からなる被覆層を形成している。特許文献5では、分極性電極にメソポーラス構造を有する多孔性導電性セラミックを用いている。また、その他の耐久性向上策として、特許文献6では、セパレータとしてイオン通過性を有するセラミック繊維を焼結したものを用い、これにより高温時のセパレータの劣化及び変形を防ぐことで解決できるとしている。
One of the issues required for electric double layer capacitors is the improvement of durability when used at high temperatures. Activated carbon used for the polarizable electrode causes an electrochemical reaction between the surface functional group and the electrolytic solution, which is one of the factors that lower the durability of the electric double layer capacitor. In order to solve this factor, in patent document 4, the coating layer which consists of a silicon oxide or a metal oxide is formed in the surface of the activated carbon which comprises a polarizable electrode. In
特許文献4のように、分極性電極を構成する活性炭の表面に酸化ケイ素又は金属酸化物からなる被覆層を形成する方法では、活性炭表面すべてに被覆層を形成するのは極めて困難なため、耐久性改善の効果は不十分である。特許文献5では多孔性導電性セラミックが電極材料のため、活性炭と電解液の反応は起こらないものの、分極性電極内の電解液溶媒が外部に蒸発するドライアップ現象が見られ、ESR(等価直列抵抗)の増加につながる。特許文献6のように、セパレータとしてイオン通過性を有するセラミック繊維を焼結したものを用いる方法でも、分極性電極材料自体は従来と同じ活性炭ベースであるため、活性炭と電解液の反応自体は生じるため、やはり耐久性改善の効果としては不十分である。耐久性向上のためには、特許文献5のように電極材料に導電性セラミクスを用いつつ、なおかつ電解液溶媒のドライアップを防ぐ対策が求められる。
In the method of forming a coating layer made of silicon oxide or metal oxide on the surface of activated carbon constituting the polarizable electrode as in Patent Document 4, it is extremely difficult to form a coating layer on the entire activated carbon surface. The effect of improving the sexiness is insufficient. In
すなわち、本発明の課題は、長期にわたりESR及び静電容量の安定性に優れた電気二重層コンデンサを提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor that is excellent in stability of ESR and capacitance over a long period of time.
本発明によれば、集電体及びガスケットの内側に、セパレータとこのセパレータを介して対向する一対の多孔質の分極性電極とを収納するセルを1つ以上含んでなる電気二重層コンデンサにおいて、前記分極性電極は細孔径の異なる2層以上の構造を有する導電性セラミクスからなり、前記セパレータは非導電性セラミクスからなることを特徴とする電気二重層コンデンサが得られる。 According to the present invention, in the electric double layer capacitor comprising one or more cells containing a separator and a pair of porous polarizable electrodes facing each other through the separator inside the current collector and the gasket, The polarizable electrode is made of conductive ceramics having a structure of two or more layers having different pore diameters, and the separator is made of non-conductive ceramics, whereby an electric double layer capacitor is obtained.
また本発明によれば、前記分極性電極は2層からなり、セパレータと接する側の層がより大きな細孔径を有することを特徴とする電気二重層コンデンサが得られる。 Further, according to the present invention, an electric double layer capacitor is obtained, wherein the polarizable electrode is composed of two layers, and the layer on the side in contact with the separator has a larger pore diameter.
また本発明によれば、前記セパレータの細孔径が、セパレータに接する分極性電極層の細孔径よりも小さいことを特徴とする電気二重層コンデンサが得られる。 Further, according to the present invention, an electric double layer capacitor is obtained, wherein the pore diameter of the separator is smaller than the pore diameter of the polarizable electrode layer in contact with the separator.
また本発明によれば、前記分極性電極の細孔径が、1〜20nmの範囲にあることを特徴とする電気二重層コンデンサが得られる。 According to the invention, there is obtained an electric double layer capacitor characterized in that the pore diameter of the polarizable electrode is in the range of 1 to 20 nm.
また本発明によれば、前記セパレータの細孔径が、10nm以下の範囲にあることを特徴とする電気二重層コンデンサが得られる。 Further, according to the present invention, an electric double layer capacitor is obtained, wherein the pore diameter of the separator is in the range of 10 nm or less.
さらに本発明によれば、集電体及びガスケットの内側に、セパレータとこのセパレータを介して対向する一対の多孔質の分極性電極とを収納するセルを1つ以上含んでなる電気二重層コンデンサの製造方法において、集電体上に導電性セラミクスからなる分極性電極を形成する工程と、前記分極性電極上に非導電性セラミクスからなるセパレータを形成する工程とを含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法が得られる。 Furthermore, according to the present invention, there is provided an electric double layer capacitor comprising at least one cell containing a separator and a pair of porous polarizable electrodes facing each other through the separator inside the current collector and the gasket. The manufacturing method includes a step of forming a polarizable electrode made of conductive ceramic on a current collector, and a step of forming a separator made of nonconductive ceramic on the polarizable electrode. A method for producing a multilayer capacitor is obtained.
そして本発明によれば、前記導電性セラミクス及び非導電性セラミクスを形成する工程は、超分子鋳型法による細孔形成過程を含むことを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法が得られる。 And according to this invention, the process of forming the said electroconductive ceramics and a nonelectroconductive ceramic includes the pore formation process by a supramolecular template method, The electric double layer capacitor manufacturing method characterized by the above-mentioned is obtained.
以上の通り、上記の解決手段により、細孔内の電解液の含浸が容易となり、かつ電解液のドライアップを防ぐことができるため、高温使用時の耐久性を向上させることが出来る。 As described above, the above-described solution means that the electrolyte solution in the pores can be easily impregnated and the electrolyte solution can be prevented from being dried up, so that durability during high temperature use can be improved.
すなわち、本発明によれば、高温使用時におけるESRの増加、及び静電容量の減少を抑制することができ、信頼性に優れた電気二重層コンデンサを得ることができる。 That is, according to the present invention, an increase in ESR and a decrease in capacitance during high temperature use can be suppressed, and an electric double layer capacitor excellent in reliability can be obtained.
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明による電気二重層コンデンサのセル及び端子板部分の断面図を示す。図1に示されるように、分極性電極1、セパレータ2、集電体3及びガスケット4で形成された単位セルを必要数重ねて積層セルを形成し、さらにその両外側に端子板5を配置している。端子板5と集電体3が接する部分には導電層6を形成している。さらに端子板5の外周部には、外装フィルム7を配置する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a cell and a terminal plate portion of an electric double layer capacitor according to the present invention. As shown in FIG. 1, a laminated cell is formed by stacking a required number of unit cells formed of a
分極性電極1はメソポーラス構造を有する多孔質導電性セラミック粉末及びバインダ粉末の混合物からなる。分極性電極1はさらに集電体3と接する分極性電極1aと、セパレータ2に接する分極性電極1bの2層からなり、分極性電極1bが分極性電極1aより細孔径が大きい。ここで分極性電極1中の多孔質導電性セラミック粉末は、超分子鋳型法によって作製する。すなわち、金属酸化物をベースとし、界面活性剤又は高分子材料を鋳型に用いて細孔構造を形成することによって作製する。分極性電極1aと分極性電極1bの細孔径の違いは、鋳型に用いる界面活性剤又は高分子材料の分子量によって決まり、細孔径の大きい分極性電極1bにおいて、鋳型に用いる界面活性剤又は高分子材料の分子長をより大きく設定する。
The
セパレータ2は多孔質セラミック粉末及びバインダ粉末の混合物からなる。セパレータ2中の多孔質セラミック粉末は、シリカ粉末に代表される絶縁性の酸化物をベースとし、分極性電極1と同様にして細孔構造を形成することが出来るが、その細孔径は隣接する分極性電極1b中の細孔径より小さい。集電体3は、金属箔もしくは、導電性を有するゴム又はエラストマが用いられる。ガスケット4はセル内の絶縁を確保するための物であり、例えばブチルゴムや熱可塑性樹脂が用いられる。端子板5はセル内部の電荷を取り出すための物であり、厚さ0.05〜1mmの金属板である。導電層6は端子板5とセルの接触抵抗を小さくするための物であり、例えば銀やカーボンと樹脂の層である。外装フィルム7は、ラミネートフィルムが代表として挙げられる。
The
次に、幾つかの実施例及び比較例を示して発明を具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to some examples and comparative examples.
まず製造プロセスを模式的断面図を用いて図2に示す。集電体3上にガスケット4を熱圧着により貼り合わせたものを12枚作製した。集電体3は導電性オレフィン共重合体からなり、寸法は18×30×0.025mmである。ガスケット4はエチレンメタクリル酸共重合体樹脂からなり、外寸は18×30mm、内寸は12×24mm、厚さは0.050mmのものを使用しており、それぞれフレーム状に加工されている。
First, the manufacturing process is shown in FIG. 2 using a schematic cross-sectional view. Twelve of the
次に、スズ酸ナトリウム三水和物を出発物質とし、界面活性剤n−セチルピリジニウムクロライドを鋳型としてゾルを作製した後、インジウム化合物を添加し、40℃、24時間乾燥後、得られたゲルを600℃で5時間熱処理して導電性メソポーラス酸化スズの微粉末を得た。得られた粉末の平均細孔径を測定したところ、1.2nmであった。なお細孔径は、日本ベル(株)製の比表面積測定装置「BELSORP28SA」を用い、N2ガスの吸着等温線を測定し、それにより算出した。この粉末にポリテトラフルオロエチレン系バインダを混合し、さらに溶媒としてエタノールを加えて混練した。このようにして得られたペーストを、12枚全てのガスケット4を貼り合わせた集電体3上に塗布し、乾燥して分極性電極1aを得た。なお分極性電極1aの寸法は12×24×0.020mmである。
Next, a sol was prepared using sodium stannate trihydrate as a starting material and a surfactant n-cetylpyridinium chloride as a template, an indium compound was added, and the resulting gel was dried at 40 ° C. for 24 hours. Was heat-treated at 600 ° C. for 5 hours to obtain fine powder of conductive mesoporous tin oxide. When the average pore diameter of the obtained powder was measured, it was 1.2 nm. The pore diameter was calculated by measuring the adsorption isotherm of N 2 gas using a specific surface area measuring device “BELSORP28SA” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. A polytetrafluoroethylene-based binder was mixed with this powder, and ethanol was added as a solvent and kneaded. The paste thus obtained was applied onto the
続いて、スズ酸ナトリウム三水和物を出発物質とし、n−セチルピリジニウムクロライドの代わりにP123(Aldrich)を用いて同様に導電性メソポーラス酸化スズの微粉末を得た。得られた粉末の平均細孔径を測定したところ、7nmであった。これにポリテトラフルオロエチレン系バインダ、及び溶媒としてエタノールからなるペーストを作製した。このペーストを12枚全ての分極性電極1a上に塗布し、乾燥して分極性電極1bを得た。なお分極性電極1bの寸法は12×24×0.020mmである。
Subsequently, a fine powder of conductive mesoporous tin oxide was obtained in the same manner using sodium stannate trihydrate as a starting material and using P123 (Aldrich) instead of n-cetylpyridinium chloride. It was 7 nm when the average pore diameter of the obtained powder was measured. A paste composed of a polytetrafluoroethylene-based binder and ethanol as a solvent was prepared. This paste was applied on all 12
さらに、オルトケイ酸テトラエチルを出発物質とし、界面活性剤P123(Aldrich)を鋳型としてゾルを作製した後、乾燥し、得られたゲルを500℃で5時間熱処理してメソポーラス酸化ケイ素の微粉末を得た。得られた粉末の平均細孔径を測定したところ、5nmであった。これにポリテトラフルオロエチレン系バインダ、及び溶媒としてエタノールからなるペーストを作製した。このペーストを12枚中6枚の分極性電極1b上に塗布し、乾燥してセパレータ2を得た。なおセパレータの寸法は12×24×0.020mmである。
Further, a sol was prepared using tetraethyl orthosilicate as a starting material and surfactant P123 (Aldrich) as a template, and then dried. The obtained gel was heat-treated at 500 ° C. for 5 hours to obtain a fine powder of mesoporous silicon oxide. It was. It was 5 nm when the average pore diameter of the obtained powder was measured. A paste composed of a polytetrafluoroethylene-based binder and ethanol as a solvent was prepared. This paste was applied onto 6 out of 12
このようにして分極性電極1a、1bのみ塗布された集電体/ガスケット複合体(第1の複合体8)と、分極性電極1a、1b及びセパレータ2を塗布した複合体(第2の複合体9)を各6枚作製した後、40wt%硫酸水溶液を分極性電極1上に添加した。作製した硫酸添加済みの第1の複合体8と第2の複合体9を重ね合わせ、熱圧着により内部のガスケットを溶融させて接着させた。このようにして単セルを6個作製した後、単セルを重ね合わせて6セル積層体を作製した。
Thus, the current collector / gasket composite (first composite 8) coated only with
厚さ0.1mmの、錫メッキを施した銅製端子板5の片面に銀ペーストを塗布し、乾燥させて導電層6を形成した。用意した積層セルの両側から、端子板5を導電層6と積層セルが接するように重ね合わせ、さらにその外側から外装フィルム7を配置し、減圧下で外装フィルム同士の重なった部分を熱融着することで、端子板と積層セルの外装フィルム封止体を形成させた。なおここで外装フィルム7として厚さ0.08mmのラミネートフィルムを用いた。以上の方法で電気二重層コンデンサを10個作製した。
A silver paste was applied to one side of a tin-plated
実施例1において、分極性電極1aに用いる導電性メソポーラス酸化スズの平均細孔径を1、5、10nmに変化させたものを作製し、それぞれ実施例1と同様にして電気二重層コンデンサを10個作製した。なお平均細孔径を変化させるため、鋳型に用いる界面活性剤の種類、及びゲルの熱処理条件を表1のとおり変更した。
In Example 1, the conductive mesoporous tin oxide used for the
実施例1において、セパレータ2に用いるメソポーラス酸化ケイ素の平均細孔径を7、10、15nmに変化させたものを作製し、それぞれ実施例1と同様にして電気二重層コンデンサを10個作製した。
In Example 1, the mesoporous silicon oxide used for the
なお平均細孔径を変化させるため、鋳型に用いる界面活性剤の種類、及びゲルの熱処理条件を表2のとおり変更した。 In addition, in order to change an average pore diameter, the kind of surfactant used for a casting_mold | template and the heat processing conditions of gel were changed as Table 2.
実施例1において、分極性電極1bに用いる導電性メソポーラス酸化スズの平均細孔径を20、30nmに変化させたものを作製し、それぞれ実施例1と同様にして電気二重層コンデンサを10個作製した。
In Example 1, conductive mesoporous tin oxide used for the
なお平均細孔径を変化させるため、鋳型に用いる界面活性剤の種類、及びゲルの熱処理条件を表3のとおり変更した。 In addition, in order to change an average pore diameter, the kind of surfactant used for a casting_mold | template and the heat processing conditions of gel were changed as Table 3. FIG.
(比較例)図3に、比較例に使用する電気二重層コンデンサの断面図を示す。以下に製造方法に関して説明する。 (Comparative Example) FIG. 3 is a sectional view of an electric double layer capacitor used in the comparative example. The manufacturing method will be described below.
比較例において、分極性電極1は以下の方法にして作製した。スズ酸ナトリウム三水和物を出発物質とし、界面活性剤n−セチルピリジニウムクロライドを鋳型としてゾルを作製した後、インジウム化合物を添加し、40℃、24時間乾燥後、得られたゲルを600℃で5時間熱処理して導電性メソポーラス酸化スズの微粉末を得た。得られた粉末の平均細孔径は1.2nmであった。この粉末にポリテトラフルオロエチレン系バインダを混合し、さらに溶媒としてエタノールを加えて混練した。このようにして得られたペーストを、12枚全てのガスケット4を貼り合わせた集電体3上に塗布し、乾燥して分極性電極1を得た。なお分極性電極1の寸法は12×24×0.040mmである。
In the comparative example, the
またセパレータ2として、ポリテトラフルオロエチレン系繊維からなるシートを分極性電極1の上に載せることで代用した。セパレータ2の寸法は12×24×0.020mm、平均細孔径は20nmである。
The
分極性電極1及びセパレータ2以外は実施例1と同様にしてサンプルを作製した。以上の方法で電気二重層コンデンサを10個作製した。
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except for the
以上のようにして実施例1、2、3、4及び比較例の方法で作製した電気二重層コンデンサを得た。 As described above, electric double layer capacitors produced by the methods of Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Examples were obtained.
実施例1、2、3、4及び比較例の方法で作製した電気二重層コンデンサについて、ESR、静電容量をサンプル作製直後及び70℃、5.4V(1セルあたり0.9V)、1,000時間の負荷を行い室温まで冷却した後のそれぞれについて測定した。ここでESRは、1kHz、10mVrmsの交流電圧を印加して、電流と位相差を測定することで求めることとした。静電容量は1Hz、10mVrmsの交流電圧を印加して、電流と位相差を測定することで求めることとした。 For the electric double layer capacitors produced by the methods of Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Examples, the ESR and the capacitance were 70 ° C., 5.4 V (0.9 V per cell), Measurement was performed for each after a load of 000 hours and cooling to room temperature. Here, the ESR was determined by applying an alternating voltage of 1 kHz and 10 mVrms and measuring the current and the phase difference. The capacitance was determined by applying an alternating voltage of 1 Hz and 10 mVrms and measuring the current and phase difference.
実施例1及び比較例の方法で作製した電気二重層コンデンサの、電圧負荷前後のESR及び静電容量を調査した結果を表4に示す。なお、ESR及び静電容量は作製したサンプル10個の平均値である。 Table 4 shows the results of investigating the ESR and capacitance before and after voltage loading of the electric double layer capacitors produced by the methods of Example 1 and Comparative Example. In addition, ESR and an electrostatic capacitance are the average values of 10 produced samples.
表4より、実施例1と比較例のESR及び静電容量を比べると、サンプル作製直後のESR及び静電容量は殆ど変化が無いものの、電圧負荷後のESR及び静電容量は実施例1の方が良好な値を示している。これは、実施例1では分極性電極1bの層の細孔径が大きいため電解液量を多く保持できることと、セパレータ2の細孔径が小さいため電解液がセパレータ側に吸収されずに分極性電極内に保持されやすいことが理由として挙げられる。
From Table 4, when the ESR and capacitance of Example 1 and the comparative example are compared, the ESR and capacitance immediately after sample preparation are almost unchanged, but the ESR and capacitance after voltage loading are the same as those of Example 1. Indicates a better value. This is because, in Example 1, the layer of the
以上の結果より、分極性電極は細孔径の異なる2層以上の構造を有する導電性セラミクスからなり、セパレータは非導電性セラミクスからなり、さらにセパレータと接する側の層がより大きな細孔を有することにより、高温使用時の耐久性を向上させることが出来ることが分かる。 From the above results, the polarizable electrode is composed of conductive ceramics having a structure of two or more layers having different pore diameters, the separator is composed of non-conductive ceramics, and the layer in contact with the separator has larger pores. Thus, it can be seen that durability during high temperature use can be improved.
実施例1、2の方法で作製した電気二重層コンデンサの、電圧負荷前後のESR及び静電容量を調査した結果を表5に示す。なお、ESR及び静電容量は作製したサンプル10個の平均値である。 Table 5 shows the results of investigating the ESR and capacitance before and after voltage loading of the electric double layer capacitors produced by the methods of Examples 1 and 2. In addition, ESR and an electrostatic capacitance are the average values of 10 produced samples.
表5より、実施例1及び2のESR及び静電容量を比べると、分極性電極1aの平均細孔径が10nmのサンプルでは、電圧負荷後のESR及び静電容量が劣化傾向にある。これは、分極性電極1aの平均細孔径が1bより大きい場合、電解液が分極性電極1aを伝わり、集電体から電解液がドライアップしやすくなるためと考えられる。このことから、分極性電極は、セパレータと接する側の層がより大きな細孔を有するようにすればよいことが分かる。
From Table 5, when the ESR and capacitance of Examples 1 and 2 are compared, the ESR and capacitance after voltage loading tend to deteriorate in the sample with the average pore diameter of the
また、分極性電極1aの平均細孔径が1nmのサンプルでは、初期のESRが他のサンプルより大きい。これは細孔径の減少により電解液内のイオンの移動が律速になるためと考えられる。このことから、分極性電極の平均細孔径を1nm以上にすればよいことが分かる。
Further, in the sample having the average pore diameter of the
実施例1、3の方法で作製した電気二重層コンデンサの、電圧負荷前後のESR及び静電容量を調査した結果を表6に示す。なお、ESR及び静電容量は作製したサンプル10個の平均値である。 Table 6 shows the results of investigating the ESR and capacitance before and after voltage loading of the electric double layer capacitors produced by the methods of Examples 1 and 3. In addition, ESR and an electrostatic capacitance are the average values of 10 produced samples.
表6より、実施例1及び3のESR及び静電容量を比べると、セパレータ2の平均細孔径が分極性電極1bを上回るサンプルでは、電圧負荷後のESR及び静電容量が劣化傾向にある。これは、セパレータ2の平均細孔径が分極性電極1bより大きい場合、電解液がセパレータに吸収されやすく、分極性電極内の電解液が失われやすくなるためと考えられる。このことから、セパレータの細孔径は、セパレータに接する分極性電極層の細孔径よりも小さくするのが良い。
From Table 6, when comparing the ESR and capacitance of Examples 1 and 3, in the sample where the average pore diameter of the
また、セパレータ2の平均細孔径が15nmのサンプルでは、初期の静電容量が大幅に減少している。これは、セパレータ2の平均細孔径増大に伴い、漏れ電流が増加するためと考えられる。以上のことから、セパレータの細孔径を10nm以下にすればよいことが分かる。
In addition, in the sample having an average pore diameter of 15 nm of the
実施例1、4の方法で作製した電気二重層コンデンサの、電圧負荷前後のESR及び静電容量を調査した結果を表7に示す。なお、ESR及び静電容量は作製したサンプル10個の平均値である。 Table 7 shows the results of investigating the ESR and capacitance before and after voltage loading of the electric double layer capacitors produced by the methods of Examples 1 and 4. In addition, ESR and an electrostatic capacitance are the average values of 10 produced samples.
表7より、実施例1及び4のESR及び静電容量を比べると、分極性電極1bの平均細孔径が30nmのサンプルでは、初期のESRが大きい。これは、分極性電極1bの平均細孔径増大に伴い、電極材料同士の接触が失われるためと考えられる。以上のことから、分極性電極の平均細孔径を20nm以下にすればよいことが分かる。
From Table 7, when the ESR and electrostatic capacity of Examples 1 and 4 are compared, the sample with the average pore diameter of the
以上のように、本発明を実施することにより、電気二重層コンデンサの電圧負荷前後におけるESR、静電容量について良好な結果が得られた。 As described above, by implementing the present invention, good results were obtained for ESR and capacitance before and after voltage loading of the electric double layer capacitor.
なお分極性電極1の作製に用いる粉末は、同等の内部抵抗及び静電容量を実現できる他の多孔質導電性セラミック粉末材料であれば、実施例記載の物質に限定されるものではない。分極性電極1の作製に用いる界面活性剤、及びバインダについても同様に、実施例記載の物質に限定されるものではない。分極性電極1を形成する際にペースト中に用いる溶媒は、エタノール以外でも、使用物質の溶解及び反応を起こさない全ての溶媒で代替できる。セパレータ2で用いる粉末は、絶縁性の他の多孔質セラミック粉末材料であれば、実施例記載の物質に限定されるものではない。集電体3としては導電性オレフィン共重合体を用いているが、同等の内部抵抗を実現できる材料であればこれに限定されるものではない。ガスケット4としてはエチレン‐メタクリル酸共重合体樹脂を用いているが、分子中に極性を有する官能基を含有する材料であればこれに限定されるものではない。端子板5としては錫メッキを施した銅製端子板と記述しているが、同等の抵抗及びESR安定性を有する材料であればこれに限定されるものではない。導電層6は銀ペーストを乾燥させた固形物からなるが、同等の内部抵抗を実現できればこれに限定されるものではない。外装フィルム7として厚さ0.08mmのラミネートフィルムを使用しているが、同等の内部抵抗を実現できればこれに限定されるものではない。また、分極性電極1bが2層以上の分極性電極から構成されていてもよく、分極性電極1a及びセパレータに対して、互いの細孔径の関係が満たされていればよい。
The powder used for producing the
1,1a,1b,10 分極性電極
2,11 セパレータ
3,12 集電体
4,13 ガスケット
5,14 端子板
6 導電層
7 外装フィルム
8 第1の複合体
9 第2の複合体
1, 1a, 1b, 10
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2004
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