JP2008085267A - 電気二重層キャパシタ電極用スラリーおよびそのスラリーを用いた電気二重層キャパシタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活物質、導電剤、バインダー、増粘剤及び溶剤が含まれる電気二重層キャパシタ電極用スラリーにおいて、増粘剤としてDNAが用いられる。
【選択図】なし
Description
シート形成法は、エネルギー密度が高い分極性電極が得られる方法であるが、厚さ200μm未満の薄い分極性電極を形成することは困難、集電極と分極性電極の接着には接着剤が必要、製造工程が多い等の問題を有している。
コーティング法は、製造工程が少なく、薄い分極性電極を形成することが可能な方法である。コーティング法には、有機溶剤を使用する方法と水系溶剤を使用する方法がある。
有機溶剤を使用するコーティング法では、バインターとしてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又はポリフッ化ビニリデン(PVDF)が使用されている。バインダーとしてPVDFが使用されるコーティング法では、有機溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP、沸点204℃)等の高い沸点を有する化合物が使用されており、有機溶剤の乾燥除去が困難である。また、有機溶剤を使用するコーティング法では、有機溶剤の回収装置が必要となる。
水系溶剤を使用するコーティング法では、活性炭等の活物質、カーボンブラック等の導電剤とカルボキシメチルセルロース(CMC)をドライブレンドして水系溶剤に分散した後、更にスチレンブタジエンゴム等のバインダーを水系溶剤に分散させて得られる組成物を集電極に塗布する方法が検討された(例えば、特許文献1参照)。また、活性炭、導電剤とCMC水溶液を混練して得られる混練品に水系溶剤を添加して製造されたペーストを集電極に塗布する方法が検討された(例えば、特許文献2参照)。CMCが含まれる水系溶剤はチキソ性が高く、短時間でゲル化が進行するため、水系溶剤を使用するコーティング法は、塗工安定性が低く、分極性電極の厚さを高い精度で制御することが困難な方法であった。
本発明は、上記電気二重層キャパシタ電極用スラリーであって、活物質が炭素系材料であるものである。
本発明は、上記電気二重層キャパシタ電極用スラリーであって、活物質が活性炭であるものである。
本発明は、上記スラリーが用いられた電気二重層キャパシタ用電極である。
本発明は、上記電極が用いられた電気二重層キャパシタである。
本発明で用いられる活物質としては、平均粒径が0.5〜30μm、BET比表面積が500〜3000m2の活性炭であることが好ましく、単独又は異なる活性炭を複数混合してもよい。活性炭は、粉末状、粒状でもよく、ヤシガラ系、木質系、石炭系、樹脂系等を原料とする公知の活性炭から適宜選択すればよい。
集電極としては、Al、Cu、Cr、Ni、Ag、Auなどの公知の金属箔が適用でき、これらの合金、複数層からなる箔でもよく、また、表面にエッチング処理を施してもよい。その厚さは2〜200μm、好ましくは8〜75μm、さらに好ましくは20〜40μmである。製造工程に耐える機械的強度があれば薄い程よく、実用的には通常、上記の範囲である。前述したような、公知で市販されているAl、Cu、Cr、Niなどの、圧延又はメッキ法による金属箔を、集電極として巻取体で準備することが好ましい。
いずれの塗布方法においても、活物質層の厚さが薄いと、一定体積の電池ケース内に入る活物質が減るのでキャパシタ容量が下がる。また、活物質層の厚さが厚いと、集電極から距離が大きくなるので抵抗が上がってしまう。
本発明に係る電気二重層キャパシタは、少なくとも一対の分極性電極、セパレータ、電解液を外装体に封入したものである。通常、第1分極性電極、第1のセパレータ、第2の分極性電極、第2のセパレータをこの順に重ねて巻き回したキャパシタ素子と、電解液とを外装体へ封入し、第1分極性電極及び第2の分極性電極の各々のタブから端子が取り出されている。本発明の電気二重層キャパシタは、内部に装填された分極性電極が生産性に優れるため、生産性が高い。
サケの精巣に蒸留水10ml/サケの精巣1gを加えてすりつぶし、次いで濾過し、濾液に蒸留水30ml/サケの精巣1gを加えた。蒸留水を加えた濾液に10%SDS水溶液4ml/サケの精巣1gを攪拌した後、2M NaCl水溶液10ml/サケの精巣1gを加えて攪拌した(DNAは正に帯電し、DNAに結合しているタンパク質は負に帯電しているから、Naイオンを加えることによりタンパク質が除去される)。その後、60℃に加熱して5分間攪拌し(タンパク質が変性され、DNAからタンパク質が剥がれやすくなる)、2M NaCl水溶液30ml/サケの精巣1gを加えて攪拌しながら室温まで冷却した。冷却されたDNA水溶液にエタノールを添加してDNAを沈殿させ、沈殿したDNAを濾過してから乾燥させた。得られたDNAを水に溶解して濃度1質量%の水溶液を作製し実施例1で使用した。
測定装置としてレオメーター(Anton Paar社製Physica MCR300)を使用し、回転方式Oscillation、測定プレートCP50−1、測定ギャップ67μm、歪量(一定)100%、Shear Rate100(I/sec)、温度25℃の条件下、貯蔵弾性率(Storage Modulus)G’、損失弾性率(Loss Modulus)G’’及び粘度(Viscosityを測定し、正接損失(Damping factor)tanδ=損失弾性率G’’/貯蔵弾性率G’を求めた。
電池充放電装置(北斗電工製(株)HJシリーズ)を用いて、充放電電流(discharege current)を変化させたときの容量の変化率(capacity ratio、充放電電流5.6mAの時の放電容量100%)、静電容量(capacitance、単位体積当たりの放電容量)及び直流抵抗値(DC resistance、放電開始直後の電圧降下から算出)を求めた。
以下に示す原料を混練して分極性電極用スラリーを作製した。
活性炭(クラレケミカル(株)製クラレコールYP) : 85質量部
カーボンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック): 7質量部
DNA1質量%水溶液 : 2質量部
SBR(日本ゼオン(株)製BM−400B) : 15質量部
水 :200質量部
スラリーの安定性評価として、作製後1時間放置後の粘弾性を上記した方法により評価した。その結果を図1aに示す。
実施例1における分極性電極用スラリーの原料として以下に示すものを使用した以外は実施例1と同じ操作を行った。
活性炭(クラレケミカル(株)製クラレコールYP) : 85質量部
カーボンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック): 7質量部
CMC(ダイセル化学工業(株)製
DN−800H)1%水溶液 : 2質量部
SBR(日本ゼオン(株)製BM−400B) : 15質量部
水 :200質量部
作製したスラリーの粘弾性評価を図2bに、当該スラリーを利用して作製した簡易型コインセル放充電特性を図3〜5に示す。
Claims (5)
- 活物質、導電剤、バインダー、増粘剤及び溶剤が含まれる電気二重層キャパシタ電極用スラリーにおいて、増粘剤としてDNAが用いられる電気二重層キャパシタ電極用スラリー。
- 活物質が炭素系材料である請求項1に記載された電気二重層キャパシタ電極用スラリー。
- 活物質が活性炭である請求項1又は2に記載の電気二重層キャパシタ電極用スラリー。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載されたスラリーが用いられた電気二重層キャパシタ用電極。
- 請求項4に記載された電極が用いられた電気二重層キャパシタ。
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