JP2008016478A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
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Abstract
【課題】内部短絡が生じるのを防止しつつ、更なる高容量化を図ることができる電気二重層キャパシタ及びその製造方法の提供を目的としている。
【解決手段】分極性電極から成る正極1と、非分極性電極から成る負極2と、これら両電極間に介装されたセパレータ3とからなる電極体4を有し、且つ上記電極体4には電解液が含浸されている電気二重層キャパシタにおいて、上記正極1はフラーレンを主成分とする一方、上記負極2はリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分とし、更に上記電解液はリチウム塩が含まれた非水系溶媒から成ることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】分極性電極から成る正極1と、非分極性電極から成る負極2と、これら両電極間に介装されたセパレータ3とからなる電極体4を有し、且つ上記電極体4には電解液が含浸されている電気二重層キャパシタにおいて、上記正極1はフラーレンを主成分とする一方、上記負極2はリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分とし、更に上記電解液はリチウム塩が含まれた非水系溶媒から成ることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、分極性電極から成る正極と、非分極性電極から成る負極と、これら両電極間に介装されたセパレータとからなる電極体を有し、且つ、この電極体には電解液が含浸されている電気二重層キャパシタ及びその製造方法に関する。
電気二重層キャパシタとしては、例えば、炭素材料を主体とする一対の分極性電極の間に多孔性セパレータを挟んだ電極体を、電解液と共に、金属箔から成る一対の集電体とこれら集電体を絶縁する絶縁性樹脂によって構成されるケース中に収納したコイン型のもの、及び、一対のシート状分極性電極の間にセパレータを介して巻回してなる電極体を、電解液と共に、金属ケース中に収容し、ケースの開口部から電解液が蒸発しないように封口した巻回型のものが知られている。
ここで、上記分極性電極の材料としては、従来、活性炭等の多孔性炭素材料によって構成され、また、電解液には電解質を高濃度に溶解させるために水やカーボネート類などの高誘電率の溶媒が使用されていた。上記の如く、活性炭によって分極性電極を構成するのは、活性炭は比表面積がある程度大きく、活性炭自体の表面に形成される電気二重層の電荷が電気二重層キャパシタの容量に寄与するという理由による。しかし、活性炭の比表面積は3000m2/g程度が最大であり、これを用いた電気二重層キャパシタの単位体積あたりの容量もほぼ限界に達している。したがって、電気二重層キャパシタの更なる高容量化が求められている現状では、活性炭によって分極性電極を構成するだけでは不十分である。
このようなことを考慮して、正極がフラーレンを主成分とする分極性電極であり、負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる炭素材料を主成分とする非分極性電極である電気二重層キャパシタが提案されている(下記特許文献1参照)。このフラーレンは、工業的製法としてアーク放電等の物理相成長的手法によって得られるが、その生成物として1分子あたりの炭素数が60の化合物と70の化合物とが混合している構造である。
しかしながら、上記従来の発明の如く、負極がリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる炭素材料を主成分とした場合には、その炭素材料表面の官能基及びリチウムイオンの不可逆反応によって、デンドライドの析出が生じる。このように、デンドライドの析出が生じると、当該部分では充放電反応が生じないため、実質的な反応面積が減少して、電気二重層キャパシタの更なる高容量化が困難であると共に、デンドライドがセパレータを突き破って、電気二重層キャパシタ内で短絡するという課題を有していた。
そこで、本発明は、内部短絡が生じるのを防止しつつ、更なる高容量化を図ることができる電気二重層キャパシタ及びその製造方法の提供を目的としている。
上記目的を達成するために本発明は、分極性電極から成る正極と、非分極性電極から成る負極と、これら両電極間に介装されたセパレータとからなる電極体を有し、且つこの電極体には電解液が含浸されている電気二重層キャパシタにおいて、上記正極はフラーレンを主成分とする一方、上記負極はリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分とし、更に上記電解液はリチウム塩が含まれた非水系溶媒から成ることを特徴とする。
上記構成の如く、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分として負極が構成されていれば、リチウムイオンの不可逆反応等が抑えられるので、デンドライドの析出を抑制することができる。したがって、実質的な反応面積が減少するのを防止できるので、電気二重層キャパシタの更なる高容量化を図ることができる。また、正極はフラーレンを主成分としているが、このフラーレンは分子内に中空構造を有するため、分極性電極の材料として用いた場合、電極に形成される電気二重層だけでなく、分子内にも電荷を蓄えることができる。したがって、このような点からも、電気二重層キャパシタの更なる高容量化を図ることができる。
更に、デンドライドの析出を抑制することができるので、デンドライドがセパレータを突き破って、電気二重層キャパシタ内で短絡が生じることも抑制することが可能である。
加えて、電解液にはリチウム塩が含まれており、しかも、負極に用いられる金属間化合物は従来の炭素材料に比べて抵抗が低いので、電気二重層キャパシタの内部抵抗が一層小さくなる。
加えて、電解液にはリチウム塩が含まれており、しかも、負極に用いられる金属間化合物は従来の炭素材料に比べて抵抗が低いので、電気二重層キャパシタの内部抵抗が一層小さくなる。
上記フラーレンが、1分子あたりの炭素数が60又は70の混合物で、且つ球状であることが望ましい。
フラーレンとして、1分子あたりの炭素数が60及び70の混合物で、且つ球状であるものは、対象的な構造を有しており、特に酸化安定性に優れている。したがって、このフラーレンを主体とする分極性電極を用いた電気二重層キャパシタは、電極自身の酸化によるガス発生がなく信頼性が高くなる。
フラーレンとして、1分子あたりの炭素数が60及び70の混合物で、且つ球状であるものは、対象的な構造を有しており、特に酸化安定性に優れている。したがって、このフラーレンを主体とする分極性電極を用いた電気二重層キャパシタは、電極自身の酸化によるガス発生がなく信頼性が高くなる。
上記フラーレンには、マイクロ波加熱処理が施されていることが望ましい。
このように、マイクロ波加熱法を利用して、フラーレンの賦活処理を行った場合、材料内部から均一、且つ、急速に加熱されて賦活現象が生じるために、分子構造が破壊されることなく、均一で大きな比表面積(比表面積3500m2/g程度)を有するフラーレンを得ることができる。したがって、電気二重層キャパシタの容量が一層増大する。
このように、マイクロ波加熱法を利用して、フラーレンの賦活処理を行った場合、材料内部から均一、且つ、急速に加熱されて賦活現象が生じるために、分子構造が破壊されることなく、均一で大きな比表面積(比表面積3500m2/g程度)を有するフラーレンを得ることができる。したがって、電気二重層キャパシタの容量が一層増大する。
上記リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物として、錫系の金属間化合物を用いることが望ましく、この錫系の金属間化合物としては、Cu6Sn5が例示される。
上記目的を達成するために本発明は、フラーレンを主体として分極性電極である正極を作製するステップと、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分として非分極性電極である負極を作製するステップと、上記両電極間にセパレータを配置して電極体を作製するステップと、上記電極体に、リチウム塩が含まれた非水系溶媒から成る電解液を含浸させるステップと、を有することを特徴とする。
上記方法であれば、上述の電気二重層キャパシタを容易に製造することができる。
上記方法であれば、上述の電気二重層キャパシタを容易に製造することができる。
上記金属間化合物は、化学鍍金法、物理的気相成長法、或いは、化学的気相成長法を用いて形成することが望ましい。
このような製造方法であれば、金属間化合物を容易に作製することができる。例えば、銅と錫との金属間化合物を作製する場合、両気相成長法では基材に銅を用い、ターゲットに錫を用いるだけで金属間化合物を作製でき、化学鍍金法では基材に銅を用い、鍍金浴に錫を入れておくだけで金属間化合物を作製できる。
このような製造方法であれば、金属間化合物を容易に作製することができる。例えば、銅と錫との金属間化合物を作製する場合、両気相成長法では基材に銅を用い、ターゲットに錫を用いるだけで金属間化合物を作製でき、化学鍍金法では基材に銅を用い、鍍金浴に錫を入れておくだけで金属間化合物を作製できる。
上記フラーレンにアルカリ金属イオンをドーピングするステップを有することが望ましい。
フラーレンは本来半導体的な電気特性を有するが、アルカリ金属イオンをドーピングすることにより金属的な電気伝導度を示すので、電気二重層キャパシタの内部抵抗を小さくすることができる。
フラーレンは本来半導体的な電気特性を有するが、アルカリ金属イオンをドーピングすることにより金属的な電気伝導度を示すので、電気二重層キャパシタの内部抵抗を小さくすることができる。
上記アルカリ金属イオンがリチウムイオンであることが望ましい。
アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン等が例示されるが、これらの中でイオン半径が一番小さいのはリチウムイオンである。したがって、リチウムイオンを用いた場合には、内部抵抗が一層小さくなるので、充放電が最も円滑に行なわれることになる。
アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン等が例示されるが、これらの中でイオン半径が一番小さいのはリチウムイオンである。したがって、リチウムイオンを用いた場合には、内部抵抗が一層小さくなるので、充放電が最も円滑に行なわれることになる。
上記アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し0.1〜5モル%に規制されることが望ましい。
このように規制するのは、アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し0.1モル%未満では、ドーピング量が少なすぎて、アルカリ金属イオンのドーピング効果が十分に発揮されない。一方、アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し5%を超えると、過剰量のアルカリ金属が残存するという理由により、充放電反応の円滑性が阻害されるおそれがあるからである。
このように規制するのは、アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し0.1モル%未満では、ドーピング量が少なすぎて、アルカリ金属イオンのドーピング効果が十分に発揮されない。一方、アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し5%を超えると、過剰量のアルカリ金属が残存するという理由により、充放電反応の円滑性が阻害されるおそれがあるからである。
本発明によれば、内部短絡が生じるのを防止しつつ、更なる高容量化を図ることができるという優れた効果を奏する。
以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
本発明の一例であるコイン型の電気二重層キャパシタは、図1に示すように、正極1と負極2とが、ポリプロピレン不織布から成るセパレータ3を介した状態で対向配置された電極体4を有している。上記正極1はフラーレンを主体とする分極性電極から成り、上記負極2はリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物(Cu6Sn5)を主体とする非分極性電極から成る。上記電極体4は、共にエッチドアルミニウム箔からなる2つの集電体5,6と、絶縁性樹脂7とで構成される収納空間に収納されている。また、前記電極体4には電解液が含浸されていると共に、前記第1分極性電極1と集電体5と、及び、第2分極性電極と集電体6とは、各々、図示しない導電性ペーストにより電気的に接続されている。
尚、電気二重層キャパシタの厚みは3.2mm、直径は15.0mmである。
ここで、上記電気二重層キャパシタを、以下のようにして作製した。
尚、電気二重層キャパシタの厚みは3.2mm、直径は15.0mmである。
ここで、上記電気二重層キャパシタを、以下のようにして作製した。
(正極[分極性電極]の作製)
先ず、球状であり且つ1分子あたりの炭素数が60及び70のフラーレンC60とフラーレンC70との混合物(重量比は3:1であり、当該混合物の比表面積は3500m2/g)と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレンとを、アルコールの存在下、8:1:1の重量比になるように混合し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させた。次に、この成型物をリチウム金属箔(直径15mm×厚さ2mm)に圧着し、1.0モル/リットルの濃度のLiPF6を含有するエチレンカーボネート溶液に浸漬した後、これを70℃の恒温槽中で16時間放置した。この操作により、フラーレンを用いて作製した成型物中に、接触していた金属リチウムがイオン化した状態で電気的に取り込まれることになる(リチウムイオンのドーピング量は、フラーレン1モルに対し2〜5モル%である)。このようにして、リチウムイオンが吸蔵された正極(分極性電極)を作製した。
先ず、球状であり且つ1分子あたりの炭素数が60及び70のフラーレンC60とフラーレンC70との混合物(重量比は3:1であり、当該混合物の比表面積は3500m2/g)と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレンとを、アルコールの存在下、8:1:1の重量比になるように混合し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させた。次に、この成型物をリチウム金属箔(直径15mm×厚さ2mm)に圧着し、1.0モル/リットルの濃度のLiPF6を含有するエチレンカーボネート溶液に浸漬した後、これを70℃の恒温槽中で16時間放置した。この操作により、フラーレンを用いて作製した成型物中に、接触していた金属リチウムがイオン化した状態で電気的に取り込まれることになる(リチウムイオンのドーピング量は、フラーレン1モルに対し2〜5モル%である)。このようにして、リチウムイオンが吸蔵された正極(分極性電極)を作製した。
(負極[非分極性電極]の作製)
PVD的手法であるアークイオンプレーティング法(AIP法)を用い、電解銅箔(10μm)にターゲット材であるSn(スズ)を蒸着させて、スズ系の金属間化合物(Cu6Sn5で示され、厚さは10μm)を形成させた。次に、上記正極の作製で示した方法と同様の方法を用いて、リチウムイオンをスズ系の金属間化合物吸蔵させることにより、負極(非分極性電極)を作製した。
PVD的手法であるアークイオンプレーティング法(AIP法)を用い、電解銅箔(10μm)にターゲット材であるSn(スズ)を蒸着させて、スズ系の金属間化合物(Cu6Sn5で示され、厚さは10μm)を形成させた。次に、上記正極の作製で示した方法と同様の方法を用いて、リチウムイオンをスズ系の金属間化合物吸蔵させることにより、負極(非分極性電極)を作製した。
(電解液の調製)
プロピレンカーボネートからなる有機溶媒に、支持塩であるLiPF6を1.0モル/リットルの濃度になるように溶解させて電解液を調製した。
プロピレンカーボネートからなる有機溶媒に、支持塩であるLiPF6を1.0モル/リットルの濃度になるように溶解させて電解液を調製した。
(電気二重層キャパンタの組立て)
先ず、上記正極1と上記負極2とを、ポリプロピレン繊維不織布から成るセパレータ3を介した状態で対向配置させて電極体4を作製すると共に、電極体4に電解液を含浸させた後、この電極体4を、エッチドアルミニウム箔からなる2つの集電体5,6と絶縁性樹脂7とで構成される収納空間に収納することによりコイン型の電気二重層キャパンタを作製した。
先ず、上記正極1と上記負極2とを、ポリプロピレン繊維不織布から成るセパレータ3を介した状態で対向配置させて電極体4を作製すると共に、電極体4に電解液を含浸させた後、この電極体4を、エッチドアルミニウム箔からなる2つの集電体5,6と絶縁性樹脂7とで構成される収納空間に収納することによりコイン型の電気二重層キャパンタを作製した。
(実施例1)
実施例1としては、前記発明を実施するための最良の形態で示した電気二重層キャパシタを用いた。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、本発明キャパシタA1と称する。
実施例1としては、前記発明を実施するための最良の形態で示した電気二重層キャパシタを用いた。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、本発明キャパシタA1と称する。
(実施例2)
負極[非分極性電極]を鍍金法により作製した他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な負極の作製方法は、以下の通りである。
電解銅箔(厚さ10μm)を、SnCl2(4g/cm3)と、NaOH(5.6g/cm3)と、NaCN(50g/cm3)とを含むメッキ浴に2分間浸漬することにより、スズ系の金属間化合物(Cu6Sn5で示され、厚さは10μm)を形成させた。次に、実施例1と同様の方法を用いて、リチウムイオンをスズ系の金属間化合物吸蔵させることにより、負極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、本発明キャパシタA2と称する。
負極[非分極性電極]を鍍金法により作製した他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な負極の作製方法は、以下の通りである。
電解銅箔(厚さ10μm)を、SnCl2(4g/cm3)と、NaOH(5.6g/cm3)と、NaCN(50g/cm3)とを含むメッキ浴に2分間浸漬することにより、スズ系の金属間化合物(Cu6Sn5で示され、厚さは10μm)を形成させた。次に、実施例1と同様の方法を用いて、リチウムイオンをスズ系の金属間化合物吸蔵させることにより、負極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、本発明キャパシタA2と称する。
(比較例1)
正極と負極とを共に、活性炭を主体とする分極性電極とした他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な分極性電極の作製方法は、以下の通りである。
アルカリ賦活処理を行った活性炭(比表面積が2300m2/g、全酸性基量が1.5mmol/m2)と、カーボンブラックと、ポリテトラフルオロエチレンとを、8:1:1の重量比で混練して混合物を作製し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させることにより分極性電極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、比較キャパシタX1と称する。
正極と負極とを共に、活性炭を主体とする分極性電極とした他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な分極性電極の作製方法は、以下の通りである。
アルカリ賦活処理を行った活性炭(比表面積が2300m2/g、全酸性基量が1.5mmol/m2)と、カーボンブラックと、ポリテトラフルオロエチレンとを、8:1:1の重量比で混練して混合物を作製し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させることにより分極性電極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、比較キャパシタX1と称する。
(比較例2)
正極は分極性電極であり、負極は非分極性電極であるが、正極を作製する際にリチウムイオンをドープせず、且つ、負極の分極性電極の炭素材料として黒鉛化炭素繊維を用いた他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な負極(分極性電極)の作製方法は、以下の通りである。
高純度窒素雰囲気中で、黒鉛化炭素繊維と、カーボンブラックと、ポリテトラフルオロエチレンとを、8:1:1の重量比で混練して混合物を作製し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させた。次に、この成型物を、実施例1と同様の方法を用いて、リチウムイオンを黒鉛化炭素繊維に吸蔵させることにより、負極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、比較キャパシタX2と称する。
正極は分極性電極であり、負極は非分極性電極であるが、正極を作製する際にリチウムイオンをドープせず、且つ、負極の分極性電極の炭素材料として黒鉛化炭素繊維を用いた他は、上記実施例1と同様にして電気二重層キャパシタを作製した。具体的な負極(分極性電極)の作製方法は、以下の通りである。
高純度窒素雰囲気中で、黒鉛化炭素繊維と、カーボンブラックと、ポリテトラフルオロエチレンとを、8:1:1の重量比で混練して混合物を作製し、該混合物を円板状に成形した後、150℃で2時間真空乾燥させた。次に、この成型物を、実施例1と同様の方法を用いて、リチウムイオンを黒鉛化炭素繊維に吸蔵させることにより、負極を作製した。
このようにして作製した電気二重層キャパシタを、以下、比較キャパシタX2と称する。
(実験1)
上記本発明キャパシタA1、A2及び比較キャパシタX1、X2について、各電極材重量あたり100mAの電流密度で定電流充放電を行い、放電曲線より直流静電容量及び内部抵抗を求め、単位電極材重量あたりの容量を算出したので、その結果を表1に示す。尚、資料数は各キャパシタ20個であり、表1にはその平均値を示している。
上記本発明キャパシタA1、A2及び比較キャパシタX1、X2について、各電極材重量あたり100mAの電流密度で定電流充放電を行い、放電曲線より直流静電容量及び内部抵抗を求め、単位電極材重量あたりの容量を算出したので、その結果を表1に示す。尚、資料数は各キャパシタ20個であり、表1にはその平均値を示している。
上記表1から明らかなように、単位電極材重量あたりの容量(Cap)について、比較キャパシタX1、X2では各々41.1F/g、86.1F/gであるのに対して、本発明キャパシタA1、A2では各々123.9F/g、110.3F/gであり、比較キャパシタX1、X2に比べて容量が大きくなっていることが認められる。これは、比較キャパシタX1、X2では、負極が炭素材料を主成分としているので、デンドライドの析出が生じ、実質的な反応面積が減少するのに対して、本発明キャパシタA1、A2では、負極が金属間化合物を主成分としているので、デンドライドの析出を抑制することができ、実質的な反応面積が減少するのを抑えることができる等の理由に起因するものと考えられる。
また、内部抵抗について、比較キャパシタX1、X2では各々8.22Ω、7.57Ωであるのに対して、本発明キャパシタA1、A2では各々6.37Ω、5.84Ωであり、比較キャパシタX1、X2に比べて内部抵抗が小さくなっていることが認められる。これは、本発明キャパシタA1、A2の負極に用いられる金属間化合物の方が、比較キャパシタX1、X2の負極に用いられる炭素材料より抵抗が低いといった理由に起因するものと考えられる。
〔その他の事項〕
(1)上記実施例では、負極のスズ系の金属間化合物(Cu6Sn5)形成を作製するに際して、物理的気相成長法(PVD)の一種であるアークイオンプレーティング法(AIP法)、又は、化学鍍金法を用いたが、これらの手法に限定するものではなく、他の物理的気相成長法の一種である真空蒸着法、スパッタリング法、或いは、化学的気相成長法(例えば、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法、レーザーCVD法)等の手法を用いて形成しても良い。
(1)上記実施例では、負極のスズ系の金属間化合物(Cu6Sn5)形成を作製するに際して、物理的気相成長法(PVD)の一種であるアークイオンプレーティング法(AIP法)、又は、化学鍍金法を用いたが、これらの手法に限定するものではなく、他の物理的気相成長法の一種である真空蒸着法、スパッタリング法、或いは、化学的気相成長法(例えば、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法、レーザーCVD法)等の手法を用いて形成しても良い。
(2)上記実施例では、フラーレンにはマイク口波加熱法による賦活処理を行なっていないが、当該方法によりフラーレンに賦活処理を行なっても良い。この際の条件としては、約800℃で30分程度マイクロ波を照射するのが好ましい。
(3)フラーレンは純粋な炭素のみからなり、炭素の五員環と六員環から形成され、さまざまな構造を有するものである。したがって、フラーレンとしては、球状であり且つ1分子あたりの炭素数がそれぞれ60及び70であるフラーレンC60及びフラーレンC70に限定するものではない。
(4)本発明における正極(分極性電極)の製造方法としては、上記実施例に示した方法に限定するものではなく、例えば、また、フラーレン粉末と導電剤と結着剤と溶媒とを混合してスラリーを作製し、このスラリーを集電体上にコートした後乾燥して、集電体と一体化された正極を得るような方法であっても良い。
(5)導電剤としては、上記カーボンブラックに限定するものではなく、天然黒鉛、人造黒鉛、酸化チタン、酸化ルテニウム等でも良い。但し、カーボンブラックの1種であるケッチェンブラック、アセチレンブラックは少量でも導電性を向上させる効果が大きいことから、これらのものを用いるのが特に好ましい。
(6)本発明の電気二重層キャパシタの電解液の溶媒としては、上記プロピレンカーボネートに限定するものではなく、従来公知あるいは周知の非水系電解液を使用できる。例えば、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、3−メチルスルホラン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、又はジメチルカーボネートを単独で、又は混合して用いることができる。
(7)電解液の電解質としては、上記LiPF6に限定するものではなく、LiClO4、LiCF3SO3、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3CO2又はLiN(CF3SO2)2等を用いることができる。中でも、LiClO4、LiPF6が特に好ましい。
(8)本発明において正極と負極の間に挿入されるセパレータとしては、上記ポリプロピレン繊維不織布に限定するものではなく、ガラス繊維不織布等であっても良い。
本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末のメモリ等のバックアップ用電源などに適用することができる。
1:正極(分極性電極)
2:負極(非分極性電極)
3:セパレータ
4:電極体
2:負極(非分極性電極)
3:セパレータ
4:電極体
Claims (10)
- 分極性電極から成る正極と、非分極性電極から成る負極と、これら両電極間に介装されたセパレータとからなる電極体を有し、且つこの電極体には電解液が含浸されている電気二重層キャパシタにおいて、
上記正極はフラーレンを主成分とする一方、上記負極はリチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分とし、更に上記電解液はリチウム塩が含まれた非水系溶媒から成ることを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 上記フラーレンが、1分子あたりの炭素数が60又は70で、且つ球状である、請求項1記載の電気二重層キャパシタ。
- 上記フラーレンには、マイクロ波加熱処理が施されている、請求項1又は2記載の電気二重層キャパシタ。
- 上記リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物として、錫を主成分とする金属間化合物を用いる、請求項1〜4記載の電気二重層キャパシタ。
- 上記錫を主成分とする金属間化合物として、Cu6Sn5を用いる、請求項4記載の電気二重層キャパシタ。
- フラーレンを主体として分極性電極である正極を作製するステップと、
リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出しうる金属間化合物を主成分として非分極性電極である負極を作製するステップと、
上記両電極間にセパレータを配置して電極体を作製するステップと、
上記電極体に、リチウム塩が含まれた非水系溶媒から成る電解液を含浸させるステップと、
を有することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。 - 上記金属間化合物を、化学鍍金法、物理的気相成長法、或いは、化学的気相成長法を用いて形成する、請求項6記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
- 上記フラーレンにアルカリ金属イオンをドーピングするステップを有する、請求項6又は7記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
- 上記アルカリ金属イオンがリチウムイオンである、請求項8記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
- 上記アルカリ金属イオンのドーピング量が、フラーレン1モルに対し0.1〜5モル%に規制される、請求項8又は9記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102760574A (zh) * | 2011-04-27 | 2012-10-31 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种双电层电容器电解液以及使用该电解液的双电层电容器 |
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- 2006-07-03 JP JP2006183214A patent/JP2008016478A/ja active Pending
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