JP2010083722A - 高密度カーボンナノチューブ集合体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定量のカーボンナノチューブを所定量のイソプロピルアルコール中に混ぜ、撹拌することにより分散溶液を得た後、その溶液を100〜280MPaで超高圧処理し、得られた高分散溶液をろ過、乾燥することによりシート化し、このシートをさらに0.01〜100t/cm2のプレス圧力で圧延して、比表面積が600〜2600m2/g、密度が0.5〜1.5g/cm3である高密度化したカーボンナノチューブ集合体を得る。
【選択図】なし
Description
所定量の比表面積が600〜2600m2/gであるCNT(単層SGCNT又は多層SGCNT)を、所定量のイソプロピルアルコール中に混ぜ、ホモジナイザーにより撹拌することにより分散溶液を得る。この溶液を所定の金属チャンバーに導入し、100〜280MPaの超高圧を印加する。この超高圧処理によって得られた高分散溶液を、PTFE濾紙(直径:35mm、平均細孔0.2μm)を用いて減圧ろ過し、抄紙成型によりシート化し、このシートをロールプレス、垂直プレス等によってさらに0.01〜100t/cm2のプレス圧力で圧延して、高密度化したシート(高密度SGCNT集合体)を得る。
本発明に用いられるカーボンナノチューブとしては、比表面積が600〜2600m2/gのものが好ましい。このように大きな比表面積は、電気化学キャパシタの静電容量をより高いものとし、且つエネルギー密度をより高いものとするために望ましい。カーボンナノチューブは、単層でも、二層でも、三層以上の多層であってもよく、それらが混合していてもよい。
多層SGCNTを用いて上記の方法により得られる高密度SGCNT集合体の密度は、0.5〜1.2g/cm3であることが好ましく、単層SGCNTを用いて上記の方法により得られる高密度SGCNT集合体の密度は、0.7〜1.5g/cm3であることが好ましい。それぞれ、上記の範囲内のものを電極材料として用いると、良好な電気的特性を有する電気二重層キャパシタ用電極を得ることができる。
超高圧処理は、上記のようにして得られた分散溶液を所定の金属チャンバーに導入し、100〜280MPaの超高圧を印加する。なお、金属チャンバーとしては、スリット式チャンバー、ボール衝突チャンバー等を用いることができる。
シート化処理は、上記の超高圧処理によって得られた高分散溶液を、PTFE濾紙(直径:35mm、平均細孔0.2μm)を用いて減圧ろ過し、抄紙成型してシートを得た後、このシートを60℃で、3時間減圧乾燥を行う。
圧延処理は、2本のロールの間を通して圧延するロールプレスや、上下から平行に圧力を加える垂直プレス等を用いて行い、プレスする圧力は0.01〜100t/cm2が好ましい。その理由は、圧力が弱すぎると高密度化が十分ではなく、高すぎると、CNTシートに欠陥ができるためである。
SGCNT(直径3nm、長さ0.5〜1mm、800m2/g)を約500mg計り取り、2Lのイソプロピルアルコール中に混ぜ、ホモジナイザーにより2分間撹拌し、SGCNT/イソプロピルアルコール分散溶液を作製した。この溶液を所定の金属チャンバーに導入し、200MPaの超高圧を印加し、得られた高分散溶液をPTFE濾紙(直径:35mm、平均細孔0.2μm)を用いて減圧ろ過し、抄紙成型によりシートを得た。このシートを60℃、減圧乾燥した。このシートを、ロールプレスを用いて、プレス圧力10t/cm2で圧延し、高密度化したシート(高密度SGCNT集合体)を作製した。
超高圧処理の条件を220MPaとした以外は、上記実施例1と同様にして高密度化したシートを作製した。
(実施例3)
超高圧処理の条件を250MPaとした以外は、上記実施例1と同様にして高密度化したシートを作製した。
(実施例4)
超高圧処理の条件を280MPaとした以外は、上記実施例1と同様にして高密度化したシートを作製した。
圧延処理を行わなかった以外は、上記実施例1と同様にしてシート(SGCNT集合体)を作製した。
(比較例2)
圧延処理を行わなかった以外は、上記実施例2と同様にしてシートを作製した。
(比較例3)
圧延処理を行わなかった以外は、上記実施例3と同様にしてシートを作製した。
(比較例4)
圧延処理を行わなかった以外は、上記実施例4と同様にしてシートを作製した。
上記実施例1と同様に、SGCNT(直径3nm、長さ0.5〜1mm、800m2/g)を約500mg計り取り、2Lのイソプロピルアルコール中に混ぜ、ホモジナイザーにより2分間撹拌し、SGCNT/イソプロピルアルコール分散溶液を作製した。この分散溶液をPTFE濾紙(直径:35mm、平均細孔0.2μm)を用いて減圧ろ過し、抄紙成型によりシートを得た。このシートを60℃、減圧乾燥した。このシートを、ロールプレスを用いて、プレス圧力10t/cm2で圧延し、シート(SGCNT集合体)を作製した。
上記圧延処理の条件を20t/cm2とした以外は、上記従来例1と同様にしてシートを作製した。
(従来例3)
上記圧延処理を行わず、上記従来例1と同様にしてシートを作製した。
(従来例4)
上記圧延処理を行わず、ホモジナイザー処理の時間を10分とした以外は、上記従来例1と同様にしてシートを作製した。
上記のようにして作製した従来例1及び実施例3の各シートについて、その表面形態をSEM観察により確認したところ、それぞれ図1、図2に示すような結果が得られた。これらのSEM写真から明らかなように、実施例3においては、CNT同士のマクロ凝集がほぐれ、高分散していることが確認された。
Claims (6)
- カーボンナノチューブが高分散されて堆積した、比表面積が600〜2600m2/g、密度が0.5〜1.5g/cm3であることを特徴とする高密度カーボンナノチューブ集合体。
- 前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1に記載の高密度カーボンナノチューブ集合体。
- 密度が0.7〜1.5g/cm3であることを特徴とする請求項2に記載の高密度カーボンナノチューブ集合体。
- 前記カーボンナノチューブが、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1に記載の高密度カーボンナノチューブ集合体。
- 密度が0.5〜1.2g/cm3であることを特徴とする請求項4に記載の高密度カーボンナノチューブ集合体。
- 所定量のカーボンナノチューブを所定量のイソプロピルアルコール中に混ぜ、撹拌することにより分散溶液を得た後、その溶液を100〜280MPaで超高圧処理し、得られた高分散溶液をろ過、乾燥することによりシート化し、このシートをさらに0.01〜100t/cm2のプレス圧力で圧延して、比表面積が600〜2600m2/g、密度が0.5〜1.5g/cm3である高密度化したカーボンナノチューブ集合体を得ることを特徴とする高密度カーボンナノチューブ集合体の製造方法。
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