JP2008037733A - 活性炭および電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
大きな静電容量を得ることができるとともに原料費も安い電気二重層キャパシタ用、その他の類似の用途に供するのに最適な活性炭を提供する。
【解決手段】
沖縄産、その他のサトウキビバガスから得られる原料（特に、上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに互いに分離させることによって得られる上記外皮部分）を炭素化することによって炭化物を得る工程と、上記炭化物をアルカリ賦活することによって活性炭を得る工程とをそれぞれ具備している。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、比表面積が大きい活性炭の製造方法に関するものであって、このような活性炭は、電気二重層キャパシタの分極性電極の主成分、その他の類似の用途に供するのに最適なものである。また、本発明は、一対の分極性電極と、これら一対の分極性電極の間に配されているセパレータと、上記一対の分極性電極にそれぞれ接続されている一対の集電極と、上記一対の分極性電極に接触する電解質とをそれぞれ具備する電気二重層キャパシタの製造方法にも関するものである。

従来から、分極性電極の主成分として活性炭を用いた電気二重層キャパシタが知られている。このような電気二重層キャパシタは、例えば、特許第３３３０２３５号公報に開示されているように、セパレータを介して対向配置された一対の分極性電極と、これら一対の分極性電極の外側面（すなわち、上記セパレータとは反対側の面）にそれぞれ取付けられた一対の集電極とを備えている。また、活性炭を主成分とする分極性電極には、電解液を含ませている。そして、この電解液と上記一対の分極性電極との一対の界面にそれぞれ生じる一対の電気二重層には、電荷がそれぞれ蓄えられる。さらに、特許文献１には、電気二重層キャパシタの分極性電極の主成分として用いられる活性炭としては、フェノール樹脂から取得した活性炭の性能が、パルプなどのセルロースを炭化・賦活することによって得られる活性炭の性能よりも優れていることが記載されている。そして、特許文献１に係る発明おいては、電気二重層キャパシタの分極性電極の主成分として用いられる活性炭としては、紙基材フェノール樹脂積層板を粉破して炭化処理した後に、アルカリ金属水酸化物で賦活処理することによって得られる多孔性炭素材が用いられる。
特許第３３３０２３５号公報

一方、サトウキビのバガス（換言すれば、搾りかす）は、製糖工場用などの熱源や製糖工場用などの発電材料としては処理しきれずに、かなりの量が廃棄物になっている。また、熱源や発電材料として処理しきれないサトウキビバガスは、紙、土壌改良材および吸着材としても利用されている。そして、サトウキビバガスは、吸着材に利用するために、炭化・賦活をガス賦活や薬品賦活により行うことによって吸着材として製造されているが、このような吸着材のＢＥＴ比表面積は、１，０００ｍ^２／ｇ程度である。また、サトウキビバガスは、毛管由来のハニカム構造を有する繊維状の堅い外皮部分と、その中心部分である柔細胞から成る髄部分（すなわち、ピス部分）とから構成されている。さらに、サトウキビバガスを外皮部分と髄部分とに互いに分離させることによって得られるこれらの各部位（すなわち、外皮部分および髄部分）から得られる活性炭についての詳細な検討は、特になされていない。

しかし、特許文献１に開示されている電気二重層キャパシタにおいては、分極性電極の主成分として用いられる活性炭の原料として紙基材フェノール樹脂積層板が用いられている。したがって、この電気二重層キャパシタの場合には、十分な静電容量を得ることができず、また、原料費も高い。
特許第３３３０２３５号公報

本発明は、上述のような問題点に着目してこのような問題点を解決するために発明されたものであって、大きい静電容量を得ることができるとともに原料費も安い電気二重層キャパシタ用、その他の類似の用途に供するのに最適な活性炭（すなわち、多孔質炭素）を提供することを目的としている。

本発明は、その第１の観点によれば、沖縄産、その他のサトウキビのバガスから得られる原料を炭素化することによって炭化物を得る工程と、上記炭化物をアルカリ賦活することによって活性炭を得る工程とをそれぞれ具備することを特徴とする活性炭の製造方法に係るものである。この場合、上記原料は、上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに互いに分離させることによって得られる上記外皮部分であるのが好ましい。そして、上記アルカリ賦活によって得られる活性炭のＢＥＴ比表面積は、好ましくは３，０００〜３，５００ｍ^２ｇの範囲、さらに好ましくは３，２５０〜３，４００ｍ^２／ｇの範囲である。

また、本発明の上記第１の観点においては、上記炭素化における炭素化温度は、好ましくは６７３Ｋ〜１，０７３Ｋの範囲、さらに好ましくは７７３Ｋ〜９７３Ｋの範囲である。そして、上記アルカリ賦活に用いられるアルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物であるのが好ましい。また、上記アルカリ賦活における上記炭化物に対するアルカリの重量比は、好ましくは４〜９の範囲、さらに好ましくは５〜８の範囲である。また、上記アルカリ賦活における賦活温度は、好ましくは８２３Ｋ〜１，３２３Ｋの範囲、さらに好ましくは９２３Ｋ〜１，２２３Ｋの範囲である。そして、上記アルカリ賦活における賦活温度は、上記炭素化における炭素化温度よりも、好ましくは１００Ｋ〜３００Ｋの範囲、さらに好ましくは１５０Ｋ〜２５０Ｋの範囲である。さらに、上記活性炭が電気二重層キャパシタ用の活性炭であるのが好ましい。

本発明は、その第２の観点によれば、一対の分極性電極と、これら一対の分極性電極の間に配されているセパレータと、上記一対の分極性電極にそれぞれ接続されている一対の集電極と、上記一対の分極性電極に接触する電解質とをそれぞれ具備する電気二重層キャパシタの製造方法において、上記一対の分極性電極のうちの少なくとも一方の分極性電極の主成分として活性炭が用いられ、上記活性炭として、沖縄産、その他のサトウキビのバガスから得られる原料を炭素化することによって炭化物を得る工程と、上記炭化物をアルカリ賦活することによって活性炭を得る工程とをそれぞれ経て製造される活性炭を用いることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法に係るものである。

本発明の上記第２の観点においては、上記原料は、上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに互いに分離させることによって得られる上記外皮部分であるのが好ましい。そして、上記活性炭の電気二重層容量は、好ましくは１７０〜１９５Ｆ／ｇの範囲、さらに好ましくは１７５〜１９０Ｆ／ｇの範囲である。さらに、上記アルカリ賦活に用いられるアルカリは、水酸ナトリウム、水酸カリウムなどのアルカリ金属水酸化物であるのが好ましい。

本発明の上記第１および第２の観点のいずれにおいても、上記原料、上記炭化物および上記活性炭のうちのいずれか１種、いずれか２種または３種全部を、周知であってよい適当な切断工程および／または破砕工程および／または粉砕工程でもって、切断および／または破砕および／または粉砕することができる。しかし、切断、破砕および粉砕を特に必要としない場合には、これらの切断工程、破砕工程および粉砕工程を省略することができる。

本発明によれば、安い原料費と比較的簡単な製造工程とでもって、比表面積が大きくて静電容量が大きい活性炭を提供することができる。

また、請求項２〜４および６〜８に係る発明によれば、さらに静電容量が大きい活性炭を提供することができる。

また、請求項１０に係る発明によれば、安い原料費と比較的簡単な製造工程とでもって、比表面積が大きくて電気二重層容量が大きい電気二重層キャパシタを提供することができる。

また、請求項１１に係る発明によれば、さらに電子二重層容量が大きい電気二重層キャパシタを提供することができる。

さらに、請求項１２に係る発明によれば、電気二重層容量が十分大きいために、実用的がきわめて高い電気二重層キャパシタを提供することができる。

つぎに、本発明を電気二重層キャパシタに適用した一実施例を、「１、電気二重層キャパシタ全体の概略的構成」、「２、分極性電極の製造方法」および「３、多孔性炭素についての特性試験」に項分けして、図１〜図１０を参照しつつ説明する。

１、電気二重層キャパシタ全体の概略的構成
本発明の一実施例における電気二重層キャパシタ１は、図１および図２に示すように、セパレータ２を介して対向配置された上下一対の分極性電極３、４と、これら上下一対の分極性電極３、４の外側面（すなわち、セパレータ２とは反対側の面）にそれぞれ取付けられた上下一対の集電極５、６とを備えている。そして、これらの積層体２〜６が、適当な合成樹脂、その他の材料から成るほぼ直方体形状などのケース７内に収納されている。また、ケース７内には、適当な電解液（換言すれば、電解質）が充填されているので、分極性電極３、４には、上記電解液が含まれている。そして、この電解液と上下一対の分極性電極３、４との上下一対の界面にそれぞれ生じる上下一対の電気二重層には、電荷がそれぞれ蓄えられる。

図１および図２に示すように、セパレータ２は、ケース７の内周囲よりも一回り小さいほぼ長方形などで厚みが小さいシート形状であってよい。また、セパレータ２は、例えば、ろ紙などの紙や、セルロース、ガラス繊維などの不織布から成っていてよい。そして、上下一対の分極性電極３、４のそれぞれは、セパレータ２を一回り小さいほぼ長方形で厚みが大きいシート形状であってよい。また、上下一対の分極性電極３、４のそれぞれは、活性炭などの多孔性炭素から成っていてよいが、その詳細については、次項の「２、分極性電極の製造方法」の項において詳述する。さらに、上下一対の集電極５、６のそれぞれは、厚みが小さいシート形状であってよい。そして、これら上下一対の集電極５、６のそれぞれは、ケース７の内周囲とほぼ同形または多少小さいほぼ長方形などで厚みが小さいシート形状である集電極本体５ａ、６ａと、これら上下一対の集電極本体５ａ、６ａからケース７の外部に突出しているほぼ長方形などの厚みが小さい上下一対の端子部５ｂ、６ｂとから成っていてよい。また、これら上下一対の集電極５、６は、アルミニウム、チタンなどの金属、その他の導電性材料から成っていてよい。

２、分極性電極の製造方法
図１および図２に示す上下一対の分極性電極３、４のそれぞれは、以下において詳述するようにして得られた活性炭（すなわち、多孔性炭素）にカーボンブラック（シグマアルドリッチ社製）などの導電剤とＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂−シグマアルドリッチ社製）などのバインダとを、重量比が例えば８：１：１になるように混練した後に、型に充填して加圧成形することによって、図１および図２に示す形状に成形したものであってよい。

上記活性炭を製造するに当っては、原料として、沖縄産のサトウキビのバガスが用いられた。このサトウキビバガスは、堅い外皮部分と柔細胞から成る髄部分との２種類の部位から構成され、その重量比は、約１８：約７であった。本実施例においては、上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに分離させることによってそれぞれ得られた髄部分および外皮部分と、髄部分と外皮部分とに分離させる前の状態のバガス（すなわち、髄部分と外皮部分とが互いに一体化したままのものであって、本文においては、「髄部分＋外皮部分」または「髄＋外皮」という。）との３種類の原料がそれぞれ用いられた。

上記３種類の原料のそれぞれは、約２４時間乾燥された後に、石英ガラス管内の白金るつぼに入れられて、例えばヘリウムの流通下（例えば流量約４０ｍｌ／分）で例えば昇温速度約５Ｋ／分でもって例えば約９７３Ｋまで昇温され、この温度で例えば約１時間炭素化された。このようにして得られた３種類の炭化物（換言すれば、試料）のそれぞれは、つぎのようにしてアルカリ処理（換言すれば、アルカリ賦活）された。この場合、賦活剤として、例えば水酸化ナトリウム（和光純薬社製−試薬特級）が用いられた。このアルカリ処理は、水酸化ナトリウムが炭化物１．０ｇに対して重量比で０．１〜８．０になるように調製されたアルカリ水溶液中（例えば約３０ｍｌ中）で例えば約１時間撹拌することによって、行われた。この撹拌後に、３種類の試料は、石英ガラス管内の白金るつぼに移されて、例えば昇温速度５Ｋ／分でもって例えば約１．０７３Ｋまで昇温され、この温度で例えば約１時間保持された。このようにしてアルカリ賦活された後の３種類の試料（換言すれば、活性炭）は、洗浄後のｐＨが７付近になるまで、純水および希塩酸で洗浄された。

上述のようにして製造された３種類の活性炭のそれぞれは、熱真空乾燥された。ついで、これら３種類の活性炭のそれぞれには、既述のように、例えばカーボンブラック（シグマアルドリッチ社製）と例えばＰＴＦＥ（シグマアルドリッチ社製）とが、重量比が例えば８：１：１になるように、混練された。ついで、これら３種類の混練物のそれぞれは、型に充填して加圧成形することによって、図１および図２に示す形状に成形された。この結果、３種類の分極性電極がそれぞれ製造された。なお、本文においては、上述のような活性炭（ひいては、分極性電極または活性炭電極）の製造方法において、サトウキビバガスの髄部分から活性炭（ひいては、分極性電極または活性炭電極）を製造する方法を具体例１といい、サトウキビバガスの外皮部分から活性炭（ひいては、分極性電極または活性炭電極）を製造する方法を具体例２といい、サトウキビバガス（換言すれば、髄部分＋外皮部分）から活性炭（ひいては、分極性電極または活性炭電極）を製造する方法を具体例３という。

３、活性炭についての特性試験
前項の「２、分極性電極の製造方法」の項において具体例１〜３によってそれぞれ製造された３種類の多孔性炭素（換言すれば、活性炭）についての特性試験を行うために、前記３種類の混練物は、それぞれが１３ｍｍ径の３個の型に０．０５ｇずつ充填して加圧成形することによって、ボタン形状に成形された。そして、これら３種類のボタン型成形体に、例えばチタンメッシュから成る集電体を圧着して取付けることによって、３種類の試験用活性炭電極を作製した。そして、これら３種類の活性炭電極についてのそれぞれの特性を互いに比較した。

以下に記述する「多孔性炭素についての特性実験」は、つぎの（ａ）項〜（ｄ）項に記載する要領で行われた。
（ａ）多孔性炭素（換言すれば、活性炭）の細孔特性は、７７Ｋでの定容系の窒素ガス吸着式細孔分布測定装置（島津製作所製−ＡＳＡＰ２０２０）によって測定されたこと（このとき、ミクロ孔の容積はＭＰ法で解析されて算出され、また、メソ孔の容積はＢＪＨ法で解析されて算出された。）、
（ｂ）活性炭の表面は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察されたこと、
（ｃ）元素分析においては、炭素・水素・窒素同時定量装置（ヤナコ分析工業社製−ＹＡＮＡＣＯ ＣＨＮコーダーＭＴ−６）を用いて炭素、水素および窒素の含有量をそれぞれ測定し、全量からこれら３種類の含有量を差し引いた値を酸素の含有量としたこと、および
（ｄ）電気二重層容量は、３極式セルによって測定されたこと（このとき、作用極に上記３種類の活性炭電極（具体例１〜３）のうちのいずれか１つを、対極に作用極の６倍重量の活性炭電極（具体例１〜３のうちのいずれか１つ）を、参照電極に飽和カロメル電極をそれぞれ用いた。電解質には、１モルの硫酸水溶液５００ｍｌを用いた。電極二重層容量（Ｃ）は、正方向の過程と負方向の過程とをそれぞれ定電流（例えば１００ｍＡ／ｇ）に設定し、電極の電位と時間とのプロファイルの勾配から次式を用いて算出した。
Ｃ＝Ｉ×△Ｔ／（Ｖ_２−Ｖ_１）＝Ｉ×△Ｔ／△Ｖ
Ｉ：一定電流
Ｖ_１：充電または放電開始電位
Ｖ_２：充電または放電終了電位
△Ｔ：充電または放電に要した時間）。

まず、上記３種類の活性炭の原料となったサトウキビバガス（すなわち、「髄部分＋外皮部分」）およびその各部位（すなわち、「髄部分」および「外皮部分」）の特性について説明すると、サトウキビバガスの元素分析値は、つぎの表１に示すとおりであった。この場合、炭素、水素および酸素の各含有量は、外皮部分と髄部分とで互いにほぼ同一であった。また、灰分の含有量は、髄部分では外皮部分よりも高い値（約５．８ｗｔ％）であった。

図３Ａには、サトウキビバガスの髄部分のＳＥＭ像が示されている。また、図３Ｂには、サトウキビバガスの外皮部分のＳＥＭ像が示されている。図３Ｂから、外皮部分は、孔径１０μｍほどの毛管由来の多数の空洞を有していることが分る。これに対し、図３Ａから、髄部分は、外皮部分のような多数の空洞を有してはおらずに、粉末状であることが分る。

つぎに、サトウキビバガスおよびその各部位を炭素化したときの物性変化について説明すると、２種類の原料（すなわち、サトウキビバガスの「髄部分」および「外皮部分」）は、約５７３Ｋ〜約９７３Ｋの温度範囲で炭素化された。図４には、サトウキビバガスの髄部分および外皮部分についての炭素化温度と炭化物の収率および炭化物のＨ／Ｃ比およびＯ／Ｃ比との関係が示されている。この図４から、上記２種類の原料のいずれにおいても、炭素化温度が約６００Ｋよりも高くなると、収率が急激に低下し、炭素化温度が約８７３Ｋよりも高くなると、収率がほぼ一定になることが分る。また、図４から、元素組成比については、Ｈ／Ｃ比は炭素化温度の上昇にともなって減少し、Ｏ／Ｃ比は炭素化温度が約８７３Ｋよりも高くなるとほぼ一定になることが分る。さらに、上記２種類の原料のいずれにおいても、炭素の含有量は、炭素化温度が約９７３Ｋよりも高くなると、９０％以上になった。これは、髄部分および外皮部分の熱分解によって、水および二酸化炭素として脱水素および脱酸素が進行したためであると考えられる。また、このときに得られた炭化物のＢＥＴ比表面積は、炭素化温度が約９７３Ｋで約２０ｍ^２／ｇであった。したがって、本発明においては、実用性の観点から言って一般的に、炭素化温度は、６７３Ｋ以上であるのが好ましく、１，０７３Ｋ以下であるのが好ましく、また、７７３Ｋ以上であるのがさらに好ましく、９７３Ｋ以下であるのがさらに好ましいことが分る。

図４に関連して判明した上述のような特性から、サトウキビバガスの髄部分および外皮部分の構造変化には、炭素化温度が大きく影響していると考えられる。図５Ａには、サトウキビバガスの髄部分を原料として炭素化温度が約９７３Ｋで炭素化して得られた炭化物（具体例１）の構造のＳＥＭ像が示されている。また、図５Ｂには、サトウキビバガスの外皮部分を原料として炭素化温度が約９７３Ｋで炭素化して得られた炭化物（具体例２）の構造のＳＥＭ像が示されている。図５Ａから、髄部分から得られる炭化物は、図３Ａに示す原料のままの髄部分とほぼ同様の形状を保っていることが分る。また、図５Ｂから、外皮部分から得られる炭化物は、図３Ｂに示す原料（すなわち、炭素化前の外皮部分）に較べると、熱分解による脱酸素によって毛管の構造が崩れた部分が僅かに見られるが、原料のままの構造をほとんど保っていることが分る。

つぎに、サトウキビバガスおよびその各部位を炭素化することによって得られた上記３種類の炭化物のそれぞれからアルカリ賦活によって製造した上記３種類の活性炭のそれぞれの特性について説明する。図６には、これら３種類の活性炭についての賦活温度１，０７３Ｋでのアルカリ（具体的には、水酸化ナトリウム）の添加量（すなわち、炭化物に対するアルカリの重量比）とＢＥＴ比表面積および収率との関係（換言すれば、アルカリの添加量が収率およびＢＥＴ比表面積に及ぼす影響）が示されている。この図６から、髄部分＋外皮部分、髄部分および外皮部分のうちのいずれかから得られた３種類の活性炭のいずれの場合にも、３種類の炭化物のそれぞれに対するアルカリの添加量の増加にともなって、それらのＢＥＴ比表面積が増加することが分る。そして、アルカリの添加量６．０において、ＢＥＴ比表面積が３，０００ｍ^２／ｇ以上の活性炭が得られることが分る。なお、賦活温度は、実用性の観点から言って一般的に、炭素化温度よりも１００Ｋ以上で高いのが好ましく、３００Ｋ以下で高いのが好ましく、また、１５０Ｋ以上で高いのがさらに好ましく、２５０Ｋ以下で高いのがさらに好ましい。したがって、上記賦活温度は、実用性の観点から言って一般的に、８２３Ｋ以上であるのが好ましく、１，３２３Ｋ以下であるのが好ましく、また、９２３Ｋ以上であるのがさらに好ましく、１，２２３Ｋ以下であるのがさらに好ましい。

図７Ａ〜図７Ｄには、サトウキビバガスの髄部分から得られた活性炭（具体例１）のＳＥＭ像が示されている。図７Ａは、アルカリ添加量１．７でＢＥＴ比表面積９０１ｍ^２／ｇの場合である。そして、図７Ｂは、アルカリ添加量２．９でＢＥＴ比表面積１，６９５ｍ^２／ｇの場合である。また、図７Ｃは、アルカリ添加量３．７でＢＥＴ比表面積２，１１３ｍ^２／ｇの場合である。さらに、図７Ｄは、アルカリ添加量６．５でＢＥＴ比表面積３，１２０ｍ^２／ｇの場合である。これらの図７Ａ〜図７Ｄから、髄部分から得られた活性炭の場合には、アルカリ腑活によるＢＥＴ比表面積の増大にともなって、活性炭を構成する粒子の大きさが減少していることが分る。これに対し、図８Ａ〜図８Ｄには、サトウキビバガスの外皮部分から得られた活性炭（具体例２）のＳＥＭ像が示されている。図８Ａは、アルカリ添加量１．０でＢＥＴ比表面積８８９ｍ^２／ｇの場合である。そして、図８Ｂは、アルカリ添加量２．０でＢＥＴ比表面積１，６８２ｍ^２／ｇの場合である。また、図８Ｃは、アルカリ添加量３．０でＢＥＴ比表面積２，０３０ｍ^２／ｇの場合である。さらに、図８Ｄは、アルカリ添加量６．０でＢＥＴ比表面積３，３２８ｍ^２／ｇの場合である。これらの図８Ａ〜図８Ｄから、外皮部分から得られた活性炭の場合には、アルカリ賦活によるＢＥＴ比表面積の増大にともなって、毛管構造は多少崩れているが、小さいサイズで毛管の構造として残っていることが分る。そして、外皮部分から得られた活性炭の場合には、ＢＥＴ比表面積を増大させても、毛管構造は維持されていることが分る。したがって、本発明においては、実用性の観点から言って一般的に、炭化物に対するアルカリの重量比は、４以上であるのが好ましく、９以下であるのが好ましく、また、５以上であるのがさらに好ましく、８以下であるのがさらに好ましいことが分る。また、本発明においては、実用性の観点から言って一般的に、活性炭のＢＥＴ比表面積は、３，０００ｍ^２／ｇ以上であるのが好ましく、３，５００ｍ^２／ｇ以下であるのが好ましく、また、３，２５０ｍ^２／ｇ以上であるのがさらに好ましく、３，４００ｍ^２／ｇ以下であるのがさらに好ましい。

図９には、上記３種類の活性炭のそれぞれについての７７Ｋでの窒素吸着等温線が示されている。上記３種類の原料から得られたＢＥＴ比表面積が３，０００ｍ^２／ｇ以上の活性炭の窒素吸着等温線は、ＩＵＰＡＣ（すなわち、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）の吸脱着等温線の分類のＩＩ型であった。なお、図９において、Ｐは吸着平衡圧を示し、Ｐｏは飽和蒸気圧を示している。図９に示す窒素吸着等温線を解析して算出した細孔パラメータをつぎの表２に示す。この表２から、上記３種類の活性炭のいずれにおいても、メソ孔の発達が促進されていることが分る。

つぎに、高比表面積でメソ多孔性であるバガス活性炭（すなわち、サトウキビバガスから得られた活性炭）の電気二重層の特性について説明すると、図１０には、上記３種類の活性炭電極についてのＢＥＴ比表面積と静電容量（換言すれば、電気二重層容量）との関係が示されている。この図１０から、ＢＥＴ比表面積の増加にともなって、電気二重層容量（Ｃｄｌ）が増加していることが分る。特に、外皮部分から得られた活性炭電極（具体例２）は、髄部分から得られた活性炭電極（具体例１）や髄部分＋外皮部分から得られた活性炭電極（具体例３）に較べて、各ＢＥＴ比表面積において電気二重層容量の値が高いことが分る。そして、外皮部分から得られた活性炭電極の電気二重層容量の最高値は、ＢＥＴ比表面積約３，３２８ｍ^２／ｇで約１８３Ｆ／ｇを示していて、髄部分から得られた活性炭電極または髄部分＋外皮部分から得られた活性炭電極よりも、電気二重層容量の値が１０〜２０Ｆ／ｇほど高いことが分る。したがって、本発明においては、実用性の観点から言って一般的に、静電容量（すなわち、電気二重層容量）は、１７０Ｆ／ｇ以上であるのが好ましく、１９５Ｆ／ｇ以下であるのが好ましく、また、１７５Ｆ／ｇ以上であるのがさらに好ましく、１９０Ｆ／ｇ以下であるのがさらに好ましい。

これに対し、上記表２に示した細孔パラメータにおいては、原料の種類（換言すれば、サトウキビバガスの各部位）による大きな特徴は見られなかった。また、活性炭の酸性官能基が電気二重層容量の増大に起因するという見地から、最も高い電気二重層容量が得られた活性炭のＣＥＣ（Chlorine Exchange Capacity−すなわち、塩素交換容量、陽イオン交換性能および塩素置換容量）測定を行ったところ、高い電気二重層が得られた活性炭のＣＥＣの値は、０．１１〜０．１３ｍｍｏｌ／ｇであったから、特微は特に見られなかった。このことから、外皮部分から得られた活性炭のＳＥＭ像が示しているように、外皮部分から得られた活性炭は、毛管による１０μｍ程度の細孔が存在している。そして、このような細孔が、外皮部分から得られた活性炭の電気二重層容量の増大に起因していることが分る。したがって、サトウキビバガスのうちの特に外皮部分から得られる活性炭が電気二重層キャパシタの分極性電極の主成分として最も適していることが判明した。

以上において、本発明の一実施例について詳細に説明した。しかし、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に基づいて各種の変更および修正が可能である。

例えば、既述の実施例においては、ケース７をほぼ直方形形状に構成するとともに、セパレータ２、一対の分極性電極３、４および一対の集電極５、６のそれぞれの集電極本体５ａ、６ａをそれぞれほぼ直方体形状に構成した。しかし、ケース７をほぼ円筒形状に構成するとともに、セパレータ２、一対の分極性電極３、４および一対の集電極５、６のそれぞれの集電極本体５ａ、６ａをそれぞれほぼ円形状に構成してもよい。また、セパレータ２および一対の分極性電極３、４をそれぞれ長手状に構成するとともに、これらのセパレータ２および分極性電極３、４を互いに積層してから巻回することによって構成した巻回体をほぼ円筒形状のケース７に収容するようにしてもよい。

また、既述の実施例においては、一対の集電極本体５ａ、６ａのそれぞれの引き出し電極をこれら一対の集電極本体５ａ、６ａの端子部５ｂ、６ｂとして上記一対の集電極本体５ａ、６ａとそれぞれ一体に形成した。しかし、上記引き出し電極は、一対の集電極本体５ａ、６ａとはそれぞれ別体に構成することもできる。

本発明を電気二重層キャパシタに適用した一実施例における電気二重層キャパシタ全体の部分的に切り欠いた概略的な斜視図である。（実施例１） 図１に示す電気重層キャパシタの、ケースを省略した状態における分解斜視図である。（実施例１） 図１の分極性電極の製造に用いられるサトウキビバガスの髄部分のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図１の分極性電極の製造に用いられるサトウキビバガスの外皮部分のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図１の分極性電極の製造に用いられるサトウキビバガスの髄部分および外皮部分についての炭素化温度と炭化物の収率および元素組成比との関係を示すグラフである。（実施例１） 図３Ａのサトウキビバガスの髄部分の炭素化後のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図３Ｂのサトウキビバガスの外皮部分の炭素化後のＳＥＭ写真である。（実施例１） サトウキビバガスの図５Ａに示す髄部分、図５Ｂに示す外皮部分および髄部分＋外皮部分からそれぞれ得られた活性炭についてのアルカリの添加量とＢＥＴ比表面積および収率との関係を示すグラフである。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの髄部分から得られたＢＥＴ比表面積９０１ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの髄部分から得られたＢＥＴ比表面積１，６９５ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの髄部分から得られたＢＥＴ比表面積２，１１３ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの髄部分から得られたＢＥＴ比表面積３，１２０ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ｂに示すサトウキビバガスの外皮部分から得られたＢＥＴ比表面積８８９ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの外皮部分から得られたＢＥＴ比表面積１，６８２ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの外皮部分から得られたＢＥＴ比表面積２，０３０ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） 図５Ａに示すサトウキビバガスの外皮部分から得られたＢＥＴ比表面積３，３２８ｍ^２／ｇの活性炭のＳＥＭ写真である。（実施例１） サトウキビバガスの髄部分＋外皮部分、髄部分および外皮部分からそれぞれ得られた活性炭についての７７Ｋでの窒素吸着等温線を示すグラフである。（実施例１） サトウキビバガスの髄部分＋外皮部分、髄部分および外皮部分からそれぞれ得られた活性炭についてのＢＥＴ比表面積と静電容量との関係を示すグラフである。（実施例１）

符号の説明

１ 電気二重層キャパシタ
２ セパレータ
３ 上側分極性電極
４ 下側分極性電極
５ 上側集電極
６ 下側集電極
７ ケース

Claims (13)

1. サトウキビバガスから得られる原料を炭素化することによって炭化物を得る工程と、
   上記炭化物をアルカリ賦活することによって活性炭を得る工程とをそれぞれ具備することを特徴とする活性炭の製造方法。
2. 上記原料が上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに互いに分離させることによって得られる上記外皮部分であることを特徴とする請求項１に記載の活性炭の製造方法。
3. 上記アルカリ賦活によって得られる活性炭のＢＥＴ比表面積が３，０００〜３，５００ｍ^２ｇの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の活性炭の製造方法。
4. 上記炭素化における炭素化温度が６７３Ｋ〜１，０７３Ｋの範囲であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の活性炭の製造方法。
5. 上記アルカリ賦活に用いられるアルカリがアルカリ金属水酸化物であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の活性炭の製造方法。
6. 上記アルカリ賦活における上記炭化物に対するアルカリの重量比が、４〜９の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の活性炭の製造方法。
7. 上記アルカリ賦活における賦活温度が８２３Ｋ〜１，３２３Ｋの範囲であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の活性炭の製造方法。
8. 上記アルカリ賦活における賦活温度が、上記炭素化における炭素化温度よりも、１００Ｋ〜３００Ｋの範囲で高いことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の活性炭の製造方法。
9. 上記活性炭が電気二重層キャパシタ用の活性炭であることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の活性炭の製造方法。
10. 一対の分極性電極と、これら一対の分極性電極の間に配されているセパレータと、上記一対の分極性電極にそれぞれ接続されている一対の集電極と、上記一対の分極性電極に接触する電解質とをそれぞれ具備する電気二重層キャパシタの製造方法において、
    上記一対の分極性電極のうちの少なくとも一方の分極性電極の主成分として活性炭が用いられ、
    上記活性炭として、サトウキビバガスから得られる原料を炭素化することによって炭化物を得る工程と、上記炭化物をアルカリ賦活することによって活性炭を得る工程とをそれぞれ経て製造される活性炭を用いることを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方法。
11. 上記原料が上記サトウキビバガスを髄部分と外皮部分とに互いに分離させることによって得られる上記外皮部分であることを特徴とする請求項１０に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
12. 上記活性炭の電気二重層容量が１７０〜１９５Ｆ／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
13. 上記アルカリ賦活に用いられるアルカリがアルカリ金属水酸化物であることを特徴とする請求項１０、１１または１２に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。