JP2005322734A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】
容積の割合に比較して大静電容量のコンデンサを提供する。
【解決手段】
２つの分極性電極２０、２１間にセパレータとして２０ミクロン以下のシリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルム８を介在せしめ、これらを電解液に浸漬せしめて周囲をアルミフィルム２で包摂し、集電箔４、５にはナノオーダーの活性炭６と内部抵抗を減少させるための銀、ビスマス等の導電性粒子７とを混合せしめたものを付着せしめる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大容量の電気二重層コンデンサに関する。

一般に、電気二重層コンデンサはアルミのプラス電極とマイナス電極の中間にセパレータを設け、これらを電解液に浸して両電極と電解セパレータ間に電気二重層を形成したものであるが、一般にはコイル状に形成したものを円柱容器に収納するようにしている。近年、技術の発展に伴い電気二重層コンデンサは充電時間が短く、しかも公害の原因となるＰｂ等の重金属を使用しないので、従来の電池に代わるものとして機能することが期待されている。そのため、矩形状のアルミ電線に活性炭を付着せしめ、紙等のセパレータを量電極間に介在せしめたものが出現している。
特開２０００−２６９０９４

しかしながら、かかる電気二重層コンデンサにおいては、静電容量を増すために両電極の活性炭層を厚くすれば、内部抵抗が増し出力をそれに伴って増すことができないし、従来の紙等のセパレータは厚さが大きいので大容量とするためには、コンデンサ全体が大型化してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、両分極性電極の中間にセパレータとしての絶縁材料を分在させ、これら分極性電極と絶縁材料とを積層せしめて電解液に浸すようにした電気二重層コンデンサにおいて、前記分極性電極は賦活竹炭からなる活性炭を備え、前記絶縁材料をシリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルムとした。前記電極はアルミ箔に前記活性炭及び電気伝導度の高い金属粒子の混合体を付着せしめたものが好ましい。更に、前記シリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルムは厚さが２０μ以下であることが好ましく、前記活性炭は１０ナノメートル以下であることが好ましい。

本発明の電気二重層コンデンサにおいては、容積が小さいのにも拘らず内部抵抗が少ない大静電容量が得られる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について説明する。

図１において、本発明の電気二重層コンデンサ１は、多数のキャパシタセルＣ、Ｃ…Ｃが例えばケーシングとしてのアルミフィルム２に包摂されて形成される。なお、アルミフィルム２の内面には、絶縁膜３としてのポリエチレン又はポリエチレンテレフタレート等が付着されている。前記コンデンサキャパシタセルＣは、図２、図３に示すように、例えば、厚さ０．３ｍｍ以下のプラスとマイナスの集電箔５に活性炭６が付着され、集電箔５と活性炭６とが分極性電極２０、２１が形成され、内部抵抗が大きい場合にはそれを減少させるための細粒の銀、ビスマス等の導電性粒子の７、７が少量（数％）加えられる。

前記活性炭６は竹炭を賦活して生成したものが好適であり、このものは非常に多孔であり、しかも電解液が浸入できる径を有している。この活性炭はその径が１０ナノメートル以下のものが好ましく、特に３〜５ナノメートルが最適である。ナノカーボンチューブを使用すればより電荷を貯える表面積が増大する。前記導電性粒子７は活性炭間に均一に分散していることが好ましく、その粒子は細かいことが望ましいが、活性炭よりも径が大きくてもよい。導電性粒子は活性炭に対して数％が好ましいが、この程度の混合割合でコンデンサの放電時の内部抵抗が著しく減少して大電流の短時間での効率よい放電が可能となる。

前記両集電箔４、５間に設けられたセパレータ８、８…８は、絶縁材料からなり、例えば、絶縁紙であってもよいが、薄い絶縁材料としては、２０ミクロン以下のシリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルムであってもよい。現在、フッ素樹脂フィルムは３ミクロン程度のものも製造されているが、ハンドリングの観点から１２ミクロン程度のものが好ましい。

そして、ケーシング内には、電解液が注入され電解液と電極間に電気二重層が形成される。

前記集電箔４、５の上端には、プラス端子１０とマイナス端子１１が形成され、これらの端子１０、１１は互いに集電箔同士が接着されて負荷に連なるリード線に接続されている。

なお、有機電解液としては、例えば、４級アンモニウムの４フッ化ホウ酸に溶媒としてプロピレンカーボネート（ＰＣ）を加えたものが用いられる。

なお、集電箔４、５と活性炭６とで分極性電極が構成されるが、図４に示すように集電箔４、５を用いることなく活性炭６のみをバインダーで薄膜状に固め、その上端に導電性金属で端子１２を形成することも可能である。

容積の割に比較して大静電容量のコンデンサであるので、電池の代替品として家電製品、電動工具、更に大型とすれば電気自動車等の走行車両にも使用可能となる。

本発明の電気二重層コンデンサの概略図。 図１のコンデンサの一部斜視図。 本発明の電気二重層コンデンサのコンデンサユニット構造拡大図。 本発明に係る電極の他の実施例の説明図である。

符号の説明

１…電気二重層コンデンサ
２…アルミフィルム（ケーシング）
３…絶縁膜
４、５…集電箔
６…活性炭
７…導電性粒子
８…セパレータ
１０、１１…端子
２０、２１…分極性電極

Claims (4)

1. 両分極性電極の中間にセパレータとしての絶縁材料を分在させ、これら分極性電極と絶縁材料とを積層せしめて電解液に浸すようにした電気二重層コンデンサにおいて、前記分極性電極は賦活竹炭からなる活性炭を備え、前記絶縁材料をシリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルムとしたことを特徴とする電気二重層コンデンサ。
2. 前記電極はアルミ箔に前記活性炭及び電気伝導度の高い金属粒子の混合体を付着せしめたことを特徴とする請求項１記載の電気二重層コンデンサ。
3. 前記シリコンフィルム又はフッ素樹脂フィルムは厚さが２０μ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の電気二重層コンデンサ。
4. 前記活性炭は、１０ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ。

Images