JP2010206018A - Electrochemical capacitor - Google Patents

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Kyotaka Nagao
恭孝 長尾
Taira Aida
平 相田
Ichiro Murayama
一郎 村山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical capacitor which can exhibit an excellent energy density and an output density by including a negative electrode containing a mixed material of soft carbon and graphite, further, the contained amount of the soft carbon being within a specified range. <P>SOLUTION: A hybrid capacitor includes a positive electrode 2 containing polarizable carbon material, a negative electrode 3 containing the mixed material of soft carbon and graphite, being capable of occluding/releasing lithium ion reversibly, and an electrolyte 6 composed of an organic solvent containing lithium ion, wherein the contained amount of the soft carbon of the negative electrode 3 is made to be 50 wt.% or less to the total amount of the soft carbon and the graphite. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気化学キャパシタ、詳しくは、電気二重層による蓄電と、酸化還元反応による蓄電とを併有するハイブリッドキャパシタに関する。   The present invention relates to an electrochemical capacitor, and more particularly, to a hybrid capacitor having both power storage by an electric double layer and power storage by an oxidation-reduction reaction.

従来、ハイブリッド車両や燃料電池車両に搭載される蓄電デバイスとして、高出力かつ長寿命である、電気二重層キャパシタが知られている。
電気二重層キャパシタでは、正極および負極の両方が分極性カーボン材料からなり、正極−負極間に電圧が印加されることによって、正極上にアニオンが、負極上にカチオンがそれぞれ引き寄せられて電荷層(電気二重層)が形成される。電気二重層キャパシタは、この電気二重層の形成によってエネルギを蓄えることができる。
Conventionally, an electric double layer capacitor having a high output and a long life is known as an electric storage device mounted on a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
In the electric double layer capacitor, both the positive electrode and the negative electrode are made of a polarizable carbon material, and when a voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode, an anion is attracted on the positive electrode and a cation is attracted on the negative electrode, respectively. Electric double layer) is formed. The electric double layer capacitor can store energy by forming the electric double layer.

一方、近年では、分極性カーボン材料を含有する正極と、電解液中のアニオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極とを備えるキャパシタが提案されている。この種のキャパシタは、電気二重層による蓄電と、負極での酸化還元反応による蓄電とを併有することができるので、ハイブリッドキャパシタと称され、従来の電気二重層キャパシタと比較して、約4倍のエネルギ密度を得ることができる。   On the other hand, in recent years, a capacitor including a positive electrode containing a polarizable carbon material and a negative electrode made of a material capable of reversibly occluding and releasing anions in an electrolytic solution has been proposed. This type of capacitor can be used both for electric storage by an electric double layer and for electric storage by an oxidation-reduction reaction at the negative electrode, and is therefore referred to as a hybrid capacitor, which is about four times as much as a conventional electric double layer capacitor. Can be obtained.

ハイブリッドキャパシタとして、例えば、セラミックスフィルタ製のセパレータと、KOH賦活ソフトカーボン、導電性カーボンブラックおよびPTFEディスパーションを、85:5:10の重量比で配合した混合物からなる正極と、人造黒鉛(グラファイト)、ソフトカーボンおよびPVdFを、22.5:67.5:10の重量比で配合した混合物からなる負極と、LiPFを含むエチレンカーボネート+ジエチレンカーボネート溶媒からなる電解液とを備えるハイブリッドキャパシタが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a hybrid capacitor, for example, a ceramic filter separator, a positive electrode made of a mixture of KOH activated soft carbon, conductive carbon black and PTFE dispersion in a weight ratio of 85: 5: 10, and artificial graphite (graphite) , A hybrid capacitor comprising a negative electrode composed of a mixture of soft carbon and PVdF in a weight ratio of 22.5: 67.5: 10 and an electrolyte composed of ethylene carbonate + diethylene carbonate solvent containing LiPF 6 is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2008−103697号公報JP 2008-103697 A

しかるに、キャパシタを扱う各種分野では、エネルギ密度および出力密度のさらなる向上が要求されている。
そこで、エネルギ密度および出力密度の両方がバランスよく向上するように、ハイブリッドキャパシタを設計する必要がある。
本発明の目的は、負極がソフトカーボンとグラファイトとの混合材料を含有し、さらに、そのソフトカーボンの含有量が特定範囲であることによって、優れたエネルギ密度および出力密度を発現することができる電気化学キャパシタを提供することにある。
However, in various fields dealing with capacitors, further improvements in energy density and power density are required.
Therefore, it is necessary to design a hybrid capacitor so that both energy density and power density are improved in a balanced manner.
An object of the present invention is that the negative electrode contains a mixed material of soft carbon and graphite, and further, when the content of the soft carbon is in a specific range, an electric energy that can exhibit excellent energy density and output density. It is to provide a chemical capacitor.

上記目的を達成するために、本発明の電気化学キャパシタは、分極性カーボン材料を含有する正極と、ソフトカーボンとグラファイトとの混合材料を含有し、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な負極と、リチウムイオンを含む有機溶媒からなる電解液とを備え、前記負極のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して50重量%以下であることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the electrochemical capacitor of the present invention comprises a positive electrode containing a polarizable carbon material and a mixed material of soft carbon and graphite, and a negative electrode capable of reversibly occluding and releasing lithium ions. And an electrolytic solution made of an organic solvent containing lithium ions, and the soft carbon content of the negative electrode is 50% by weight or less based on the total amount of soft carbon and graphite.

また、本発明の電気化学キャパシタでは、前記負極のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して10〜50重量%であることが好適である。   In the electrochemical capacitor of the present invention, it is preferable that the content of soft carbon in the negative electrode is 10 to 50% by weight with respect to the total amount of soft carbon and graphite.

本発明の電気化学キャパシタによれば、負極のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して50重量%以下であるため、優れたエネルギ密度および出力密度を発現することができる。   According to the electrochemical capacitor of the present invention, since the soft carbon content of the negative electrode is 50% by weight or less with respect to the total amount of soft carbon and graphite, an excellent energy density and output density can be expressed. .

本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid capacitor which shows one Embodiment of the electrochemical capacitor of this invention. 10秒出力密度の測定方法を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the measuring method of 10 second power density. 各実施例および各比較例のエネルギ密度を示すグラフである。It is a graph which shows the energy density of each Example and each comparative example. 各実施例および各比較例の10秒出力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the 10 second output density of each Example and each comparative example.

図1は、本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。
ハイブリッドキャパシタ1は、正極2と、正極2に間隔を隔てて対向する負極3と、正極2と負極3との間に介在される2枚のセパレータ4と、各セパレータ4間に介在される捕捉部材7と、正極2、負極3、セパレータ4および捕捉部材7を収容するセル槽5と、セル槽5に貯留され、正極2、負極3、セパレータ4および捕捉部材7を浸漬する電解液6とを備えている。なお、ハイブリッドキャパシタ1は、ラボスケールで採用される電池セルであって、工業的には、このハイブリッドキャパシタ1を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid capacitor showing an embodiment of an electrochemical capacitor of the present invention.
The hybrid capacitor 1 includes a positive electrode 2, a negative electrode 3 opposed to the positive electrode 2 with a gap, two separators 4 interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, and a trap interposed between the separators 4. A member 7, a positive electrode 2, a negative electrode 3, a separator 4, and a cell tank 5 that accommodates the capture member 7; It has. The hybrid capacitor 1 is a battery cell employed on a lab scale, and industrially a hybrid capacitor 1 that is appropriately scaled up by a known technique is employed.

正極2は、分極性カーボンからなる正極材料を含有し、例えば、正極材料と、導電剤と、ポリマーバインダとを配合して得られる混合物からなる電極シートを、所定の形状(例えば、円形状)に成形した後、乾燥させることにより形成される。
正極材料は、例えば、カーボン材を賦活処理することにより得られる。
カーボン材としては、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボンなどが挙げられる。これらは、単独使用または併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、ソフトカーボンが挙げられる。なお、後述する負極の項において、ハードカーボンおよびソフトカーボンを詳細に説明する。
The positive electrode 2 contains a positive electrode material made of polarizable carbon. For example, an electrode sheet made of a mixture obtained by blending a positive electrode material, a conductive agent, and a polymer binder is formed into a predetermined shape (for example, a circular shape). It is formed by drying after being formed into.
The positive electrode material is obtained by, for example, activating a carbon material.
Examples of the carbon material include hard carbon and soft carbon. These can be used alone or in combination. Of these, soft carbon is preferable. In addition, in the term of the negative electrode described later, hard carbon and soft carbon will be described in detail.

賦活処理としては、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)、水酸化ルビジウム(RbOH)などを賦活剤として用いるアルカリ賦活処理、例えば、塩化亜鉛(ZnCl)、リン酸(HPO)などを賦活剤として用いる薬品賦活処理、例えば、二酸化炭素(CO)、空気などを賦活剤として用いるガス賦活処理、例えば、水蒸気(HO)を賦活剤として用いる水蒸気賦活処理などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、アルカリ賦活処理が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウム(KOH)を賦活剤として用いるアルカリ賦活処理(KOH賦活処理)が挙げられる。 As the activation treatment, for example, alkaline activation treatment using potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), rubidium hydroxide (RbOH) or the like as an activator. For example, chemical activation treatment using zinc chloride (ZnCl 2 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or the like as an activator, for example, gas activation treatment using carbon dioxide (CO 2 ), air or the like as an activator, for example, Examples include steam activation treatment using steam (H 2 O) as an activator. Among these, Preferably, an alkali activation process is mentioned, More preferably, the alkali activation process (KOH activation process) which uses potassium hydroxide (KOH) as an activator is mentioned.

賦活処理は、例えば、KOH賦活処理を実行する場合、窒素雰囲気下において、カーボン材を、例えば、500〜800℃で予備焼成し、次いで、700〜1000℃でKOHとともに焼成する。用いられるKOHの量は、例えば、カーボン材1重量部に対して、0.5〜5重量部である。
上記賦活処理によって得られる正極材料を正極2に用いたハイブリッドキャパシタでは、例えば、正極2の電位が4V vs.Li/Li+以上となる充放電サイクルにおいて、正極2に比較的大きな不可逆容量を発現させることができる。そのため、放電過程において、より低い電位にまで正極の放電が可能となる。その結果、正極2の電気容量を拡大することができる。
In the activation process, for example, when the KOH activation process is performed, the carbon material is pre-fired at, for example, 500 to 800 ° C. and then fired together with KOH at 700 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. The amount of KOH used is, for example, 0.5 to 5 parts by weight with respect to 1 part by weight of the carbon material.
In the hybrid capacitor using the positive electrode material obtained by the activation process as the positive electrode 2, for example, the potential of the positive electrode 2 is 4 V vs. In the charge / discharge cycle of Li / Li + or more, the positive electrode 2 can exhibit a relatively large irreversible capacity. Therefore, in the discharge process, the positive electrode can be discharged to a lower potential. As a result, the electric capacity of the positive electrode 2 can be increased.

正極材料は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が80〜99重量%の割合となるように配合される。
導電剤としては、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。
また、導電剤は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が0〜20重量%の割合となるように配合される。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。
The positive electrode material is blended so that, for example, the weight ratio of the solid content is 80 to 99 wt% with respect to the total amount of the mixture.
Examples of the conductive agent include carbon black, ketjen black, and acetylene black. These can be used alone or in combination of two or more.
Moreover, a electrically conductive agent is mix | blended so that the weight ratio of solid content may be a ratio of 0-20 weight% with respect to the mixture whole quantity, for example. That is, the conductive agent may or may not be blended.

ポリマーバインダとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、PVdFが挙げられる。   Examples of the polymer binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, fluoroolefin vinyl ether copolymer crosslinked polymer, carboxymethyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and polyacryl. An acid etc. are mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, PVdF is preferable.

また、ポリマーバインダは、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が1〜10重量%の割合となるように配合される。
そして、正極2を形成するには、正極材料、導電剤およびポリマーバインダを配合した混合物を、溶媒中で攪拌してスラリーを得る。次いで、スラリーを集電体の表面に塗布し、例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して電極シートを得る。次いで、電極シートを所定の形状(例えば、円形状)に打ち抜いた後、乾燥させる。これにより、正極2が得られる。
Moreover, a polymer binder is mix | blended so that the weight ratio of solid content may become a ratio of 1 to 10 weight% with respect to the mixture whole quantity, for example.
And in order to form the positive electrode 2, the mixture which mix | blended positive electrode material, the electrically conductive agent, and the polymer binder is stirred in a solvent, and a slurry is obtained. Next, the slurry is applied to the surface of the current collector, and pressure-stretched using, for example, a roll press to obtain an electrode sheet. Next, the electrode sheet is punched into a predetermined shape (for example, a circular shape) and then dried. Thereby, the positive electrode 2 is obtained.

このような方法により得られる正極2の厚さおよび直径は、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが30〜150μmであり、直径が10mm程度である。
負極3は、ソフトカーボンおよびグラファイトを含む負極材料を含有し、例えば、負極材料と、ポリマーバインダとを配合して得られる混合物からなる電極シートを、所定の形状(例えば、円形状)に成形した後、乾燥させることにより形成される。
Although the thickness and diameter of the positive electrode 2 obtained by such a method differ depending on the scale of the hybrid capacitor 1, for example, in the lab scale, the thickness is 30 to 150 μm and the diameter is about 10 mm.
The negative electrode 3 contains a negative electrode material containing soft carbon and graphite. For example, an electrode sheet made of a mixture obtained by blending a negative electrode material and a polymer binder is formed into a predetermined shape (for example, a circular shape). Thereafter, it is formed by drying.

ソフトカーボンは、例えば、不活性雰囲気中での熱処理によって、炭素原子で構成される六角網面が、ハードカーボンの六角網面よりも相対的に規則的な積層構造(黒鉛構造)を形成しやすいカーボンの総称である。具体的には、不活性雰囲気中、2000〜3000℃で熱処理されたときに、(002)面の平均面間隔d002が3.40Å以下、好ましくは、3.35〜3.40Åとなる結晶構造を形成するカーボンの総称である。 With soft carbon, for example, by heat treatment in an inert atmosphere, the hexagonal network surface composed of carbon atoms tends to form a relatively regular laminated structure (graphite structure) than the hexagonal network surface of hard carbon. A general term for carbon. Specifically, in an inert atmosphere, when it is heat-treated at 2000 to 3000 ° C., (002) the average plane spacing d 002 of face 3.40Å or less, and preferably 3.35~3.40Å crystals It is a general term for carbon forming the structure.

具体的なソフトカーボンの原料としては、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、メソフェーズ系ピッチなどのピッチ類、例えば、石油系ニードルコークス、石炭系ニードルコークス、アントラセン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどの易黒鉛化性コークス類が挙げられる。これらは単独使用または2種以上併用することができる。
また、ソフトカーボンの比較対照とされるハードカーボンとは、例えば、不活性雰囲気中、2500℃で熱処理されたときに、(002)面の平均面間隔d002が3.40Åを超える結晶構造を形成するカーボンの総称である。
Specific soft carbon raw materials include, for example, pitches such as petroleum pitch, coal pitch, and mesophase pitch, such as petroleum needle coke, coal needle coke, anthracene, polyvinyl chloride, and polyacrylonitrile. Examples include graphitizable cokes. These can be used alone or in combination of two or more.
The hard carbon used as a comparative control of soft carbon is, for example, a crystal structure in which an average interplanar spacing d 002 of (002) plane exceeds 3.40 mm when heat-treated at 2500 ° C. in an inert atmosphere. It is a general term for carbon to be formed.

具体的なハードカーボンの原料としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フルフラール樹脂、レゾルシノール樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、例えば、サーマルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャネルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、例えば、フリュードコークス、ギルソナイトコークスなど易黒鉛化性コークスとは異なる難黒鉛化性コークス、例えば、やしがら、木粉などの植物系原料、例えば、ガラス状炭素などが挙げられる。   Specific raw carbon materials include, for example, phenol resin, melamine resin, urea resin, furan resin, epoxy resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, furfural resin, resorcinol resin, silicone resin, xylene resin. Difficulty from graphitizable coke such as thermosetting resin such as urethane resin, carbon black such as thermal black, furnace black, lamp black, channel black, acetylene black, such as flue coke and gilsonite coke Examples thereof include graphitizable coke, for example, plant-based materials such as coconut palm and wood flour, such as glassy carbon.

負極材料におけるソフトカーボンの含有量は、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して50重量%以下であり、好ましくは、10〜50重量%、さらに好ましくは、10〜25重量%、とりわけ好ましくは、10〜20重量%である。
グラファイトとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。これらは単独使用または2種以上併用することができる。また、人造黒鉛としては、例えば、上記したソフトカーボンを熱処理することによって得られる熱分解物が挙げられる。また、グラファイトは、粉末状のもの(例えば、平均粒径が25μm以下のもの)が好ましく用いられる。
The content of soft carbon in the negative electrode material is 50% by weight or less, preferably 10 to 50% by weight, more preferably 10 to 25% by weight, particularly preferably, based on the total amount of soft carbon and graphite. 10 to 20% by weight.
Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. These can be used alone or in combination of two or more. Moreover, as artificial graphite, the thermal decomposition thing obtained by heat-processing above-mentioned soft carbon is mentioned, for example. Further, graphite is preferably used in the form of powder (for example, having an average particle size of 25 μm or less).

なお、負極材料は、必要により、ソフトカーボンおよびグラファイトの他に、例えば、ハードカーボンなどの第3成分を少量含有することができる。
そして、上記のような負極材料は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が80〜99重量%の割合となるように配合される。
導電剤としては、例えば、上記した導電剤が挙げられる。また、導電剤は、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が0〜20重量%の割合となるように配合される。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。
The negative electrode material can contain a small amount of a third component such as hard carbon, for example, in addition to soft carbon and graphite, if necessary.
And the above negative electrode materials are mix | blended so that the weight ratio of solid content may become a ratio of 80 to 99 weight% with respect to the mixture whole quantity, for example.
Examples of the conductive agent include the above-described conductive agents. Moreover, a electrically conductive agent is mix | blended so that the weight ratio of solid content may be a ratio of 0-20 weight% with respect to the mixture whole quantity, for example. That is, the conductive agent may or may not be blended.

ポリマーバインダとしては、例えば、上記したポリマーバインダが挙げられ、好ましくは、PVdFが挙げられる。また、ポリマーバインダは、混合物全量に対して、例えば、固形分の重量割合が1〜10重量%の割合となるように配合される。
そして、負極3を形成するには、例えば、まず、負極材料およびポリマーバインダを配合した混合物を、溶媒中で攪拌してスラリーを得る。次いで、スラリーを集電体の表面に塗布し、例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して電極シートを得る。次いで、電極シートを所定の形状(例えば、円形状)に打ち抜いた後、さらに乾燥させる。これにより、負極3が得られる。
Examples of the polymer binder include the polymer binder described above, and preferably PVdF. Moreover, a polymer binder is mix | blended so that the weight ratio of solid content may become a ratio of 1 to 10 weight% with respect to the mixture whole quantity, for example.
In order to form the negative electrode 3, for example, first, a mixture in which the negative electrode material and the polymer binder are blended is stirred in a solvent to obtain a slurry. Next, the slurry is applied to the surface of the current collector, and pressure-stretched using, for example, a roll press to obtain an electrode sheet. Next, the electrode sheet is punched into a predetermined shape (for example, a circular shape) and then further dried. Thereby, the negative electrode 3 is obtained.

溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)などの非プロトン性極性溶媒、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、水などのプロトン性極性溶媒、例えば、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、フタル酸ジメチルなどの無極性溶媒が挙げられる。これらのうち、好ましくは、非プロトン性極性溶媒が挙げられ、さらに好ましくは、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。   Examples of the solvent include aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dimethylformamide (DMF), for example, protic polar solvents such as ethanol, methanol, propanol, butanol, and water, for example, Nonpolar solvents such as toluene, xylene, isophorone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methyl acetate, dimethyl phthalate and the like can be mentioned. Among these, Preferably, an aprotic polar solvent is mentioned, More preferably, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is mentioned.

集電体としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などの金属箔を用いることができる。
上記のような方法により得られる負極3の厚さおよび直径は、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが5〜70μmであり、直径が10mm程度である。
As the current collector, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a copper foil, a stainless steel foil, or a nickel foil can be used.
Although the thickness and diameter of the negative electrode 3 obtained by the above methods differ depending on the scale of the hybrid capacitor 1, for example, in the lab scale, the thickness is 5 to 70 μm and the diameter is about 10 mm.

セパレータ4としては、例えば、ガラス繊維、セラミックス繊維、ウィスカなどの無機繊維、例えば、セルロースなどの天然繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などからなるセパレータが挙げられる。
また、セパレータ4の厚さおよび直径は、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが15〜100μmであり、直径が24mm程度である。
Examples of the separator 4 include separators made of inorganic fibers such as glass fibers, ceramic fibers, and whiskers, natural fibers such as cellulose, and organic fibers such as polyolefin and polyester.
Moreover, although the thickness and diameter of the separator 4 differ with scales of the hybrid capacitor 1, for example, in the lab scale, the thickness is 15 to 100 μm and the diameter is about 24 mm.

捕捉部材7は、例えば、負極活性阻害物質(後述)を捕捉するための捕捉剤と、ポリマーバインダとを加圧延伸することにより得られるシートである。
捕捉剤としては、例えば、炭酸リチウム(LiCO)、炭酸ナトリウム(NaCO)、炭酸カリウム(KCO)など、アルカリ金属の炭酸塩などが挙げられる。これらは、単独または2種以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、炭酸リチウムが挙げられる。
The capturing member 7 is, for example, a sheet obtained by press-stretching a capturing agent for capturing a negative electrode activity inhibitor (described later) and a polymer binder.
Examples of the scavenger include alkali metal carbonates such as lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), and potassium carbonate (K 2 CO 3 ). These can be used alone or in combination of two or more. Of these, lithium carbonate is preferable.

ポリマーバインダとしては、例えば、上記したポリマーバインダが挙げられ、好ましくは、PTFEが挙げられる。
そして、捕捉部材7を形成するには、例えば、まず、捕捉剤と、ポリマーバインダとを、例えば、配合割合(捕捉剤:ポリマーバインダ)が、固形分の重量割合で20:80〜98:2、好ましくは、50:50〜90:10となるように配合する。次いで、混合物を、例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して捕捉剤含有シートを得る。
Examples of the polymer binder include the above-described polymer binder, and preferably PTFE.
In order to form the capturing member 7, for example, first, the capturing agent and the polymer binder are mixed at a mixing ratio (capturing agent: polymer binder) of 20:80 to 98: 2 by weight ratio of solid content. Preferably, it mix | blends so that it may become 50: 50-90: 10. Next, the mixture is pressurized and stretched using, for example, a roll press to obtain a capturing agent-containing sheet.

そして、捕捉剤含有シートを所定の形状(例えば、円形状)に打ち抜いた後、乾燥させる。これにより、捕捉部材7が得られる。
電解液6は、リチウム塩を含有する有機溶媒からなり、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより調製される。
リチウム塩としては、ハロゲンを含むアニオン成分を有し、例えば、LiClO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiCSO、LiC17SO、LiB[C(CF−3,5]、LiB(C、LiB[C(CF)−4]、LiBF、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFCO、LiN(CFSOなどが挙げられる。なお、上式中[C(CF−3,5]は,フェニル基の3位と5位に、[C(CF)−4]はフェニル基の4位に、それぞれ−CFが置換されているものを意味する。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。
Then, the scavenger-containing sheet is punched into a predetermined shape (for example, a circular shape) and then dried. Thereby, the capture member 7 is obtained.
The electrolytic solution 6 is made of an organic solvent containing a lithium salt, and is prepared, for example, by dissolving a lithium salt in the organic solvent.
The lithium salt has an anion component containing halogen. For example, LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 8 F 17 SO 3 , LiB [C 6 H 3 (CF 3) 2 -3,5] 4, LiB (C 6 F 5) 4, LiB [C 6 H 4 (CF 3) -4] 4, LiBF 4, LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and the like. In the above formula, [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 -3, 5] is the 3rd and 5th positions of the phenyl group, and [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] is the 4th position of the phenyl group. Each of which is substituted with —CF 3 . These can be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジオキソラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、1,3−プロパンスルトン、4,5−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエンなどが挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用することができる。   Examples of the organic solvent include propylene carbonate, propylene carbonate derivatives, ethylene carbonate, ethylene carbonate derivatives, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, dimethyl sulfoxide (DMSO), Sulfolane, formamide, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA), dioxolane, phosphoric acid triester, maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, 1,3-propane sultone, 4,5-dihydropyran derivative, Nitrobenzene, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl Tetrahydrofuran, tetrahydrofuran derivatives, sydnone compounds, acetonitrile, nitromethane, alkoxy ethane, and toluene. These can be used alone or in combination of two or more.

そして、電解液6を調製するには、例えば、リチウム塩の濃度が、例えば、0.5〜5mol/L、好ましくは、1〜3mol/Lとなるように、また、電解液6中の水分量が、例えば、50ppm以下、好ましくは、10ppm以下となるように、リチウム塩を有機溶媒に溶解する。
ハイブリッドキャパシタ1において、捕捉部材7により捕捉される負極活性阻害物質は、電解液6に含まれるアニオンから誘導される物質であって、例えば、LiPFに含まれるPF などから誘導されるフッ酸(HF)などが挙げられる。そのような負極活性阻害物質は、例えば、充放電サイクルにおいて、正極2の電位範囲を拡大するための不可逆容量を、正極2に発現させる場合などに生成する。
In order to prepare the electrolytic solution 6, for example, the concentration of the lithium salt is, for example, 0.5 to 5 mol / L, preferably 1 to 3 mol / L. The lithium salt is dissolved in an organic solvent so that the amount is, for example, 50 ppm or less, preferably 10 ppm or less.
In the hybrid capacitor 1, the negative electrode activity-inhibiting substance captured by the capturing member 7 is a substance derived from an anion contained in the electrolytic solution 6, for example, a fluorine derived from PF 6 contained in LiPF 6. An acid (HF) etc. are mentioned. Such a negative electrode activity-inhibiting substance is generated when, for example, an irreversible capacity for expanding the potential range of the positive electrode 2 is developed in the positive electrode 2 in a charge / discharge cycle.

正極2での不可逆容量は、例えば、充放電サイクルの1サイクル目を以下のように実行することによって発現する。具体的には、まず、正極2と負極3との間(正極−負極間)に印加されるセル電圧が2.5〜5.0V(好ましくは、4.0〜5.0V)に上昇するまで、0.1〜10mA/cm(好ましくは、1〜5mA/cm)で定電流充電する。充電後、電流値が0.05〜1mA/cm(好ましくは、0.2〜0.5mA/cm)に降下するまで、上昇後のセル電圧に保持し、その後、セル電圧が0〜4.0V(好ましくは、1.0〜3.0V)に降下するまで、0.1〜10mA/cm(好ましくは、1〜5mA/cm)で定電流放電する。1サイクル目を、このように実行することによって、正極2に不可逆容量を発現させることができる。 The irreversible capacity at the positive electrode 2 is manifested, for example, by executing the first charge / discharge cycle as follows. Specifically, first, the cell voltage applied between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 (between the positive electrode and the negative electrode) rises to 2.5 to 5.0 V (preferably 4.0 to 5.0 V). Up to 0.1 to 10 mA / cm 2 (preferably, 1 to 5 mA / cm 2 ). After charging (preferably, 0.2~0.5mA / cm 2) current values 0.05~1mA / cm 2 until drops, and held in the cell voltage after rising, then the cell voltage 0 A constant current discharge is performed at 0.1 to 10 mA / cm 2 (preferably 1 to 5 mA / cm 2 ) until the voltage drops to 4.0 V (preferably 1.0 to 3.0 V). By executing the first cycle in this manner, the irreversible capacity can be expressed in the positive electrode 2.

なお、充放電サイクルの2サイクル目以降は、例えば、最大セル電圧が4.0〜4.8V(好ましくは、4.2〜4.6V)の範囲、最低セル電圧が0.0〜4.0V(好ましくは、2.0〜2.4V)の範囲の定電力放電を行なう。
そして、ハイブリッドキャパシタ1では、正極2での不可逆容量の発現に起因して、例えば、電解液6がLiPFを含有する場合、以下のようにHFが生成する。具体的には、1サイクル目の充電過程において、正極2および/または電解液6に含まれる水分や有機物からプロトン(H)が生成する(下記式(1)および(2)参照)。
(1)2HO→O+4H+4e
(2)R−H→R+H+e(Rは、アルキル基)
そして、生成したプロトンが、電解液6に含まれるPF と反応し、HF(負極活性阻害物質)が生成する(下記式(3)参照)。
(3)PF +H→PF+HF
しかし、ハイブリッドキャパシタ1では、上記のように生成するHFを、電解液6に浸漬された捕捉部材7により捕捉することができる。
そして、このハイブリッドキャパシタ1によれば、負極3のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して50重量%以下であるため、優れたエネルギ密度および出力密度を発現することができる。
In the second and subsequent cycles of the charge / discharge cycle, for example, the maximum cell voltage is in the range of 4.0 to 4.8 V (preferably 4.2 to 4.6 V), and the minimum cell voltage is 0.0 to 4. A constant power discharge in the range of 0 V (preferably 2.0 to 2.4 V) is performed.
In the hybrid capacitor 1, due to the expression of irreversible capacity at the positive electrode 2, for example, when the electrolytic solution 6 contains LiPF 6 , HF is generated as follows. Specifically, in the charging process of the first cycle, protons (H + ) are generated from moisture and organic substances contained in the positive electrode 2 and / or the electrolytic solution 6 (see the following formulas (1) and (2)).
(1) 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e
(2) R—H → R + H + + e (R is an alkyl group)
Then, the generated protons, PF 6 contained in the electrolytic solution 6 - reacted with, HF (negative electrode active inhibitor) is produced (the following formula (3) refer).
(3) PF 6 + H + → PF 5 + HF
However, in the hybrid capacitor 1, the HF generated as described above can be captured by the capturing member 7 immersed in the electrolytic solution 6.
And according to this hybrid capacitor 1, since the soft carbon content of the negative electrode 3 is 50% by weight or less with respect to the total amount of soft carbon and graphite, an excellent energy density and output density can be expressed. it can.

例えば、ハイブリッドキャパシタ1の10秒出力密度は、例えば、3000W/L以上、好ましくは、10000W/L以上である。
ただし、10秒出力密度とは、図2に示すように、出力密度(W/L)の値を定めるためのx軸およびエネルギ密度(Wh/L)の値を定めるためのy軸を有するxy平面において、充放電サイクルにおける定電力放電の放電電力値(W)を変化させたときの出力密度とエネルギ密度との関係を示す点を結ぶグラフAと、方程式y=0.0028xを満たすグラフB(直線)との交点におけるx座標の値(W/L)のことである。なお、出力密度およびエネルギ密度は、正極2と負極3との体積の総和(集電体の体積は除く)の単位体積(1L)当りの値である。
For example, the 10-second output density of the hybrid capacitor 1 is, for example, 3000 W / L or more, preferably 10000 W / L or more.
However, as shown in FIG. 2, the 10-second power density is an xy having an x-axis for determining the value of the power density (W / L) and a y-axis for determining the value of the energy density (Wh / L). On the plane, a graph A connecting points indicating the relationship between the output density and the energy density when the discharge power value (W) of the constant power discharge in the charge / discharge cycle is changed, and a graph B satisfying the equation y = 0.0022x It is the value (W / L) of the x coordinate at the intersection with (straight line). The output density and the energy density are values per unit volume (1 L) of the sum of the volumes of the positive electrode 2 and the negative electrode 3 (excluding the volume of the current collector).

本発明の電気化学キャパシタは、例えば、自動車(ハイブリッド車両など)に搭載される駆動用電池、ノートパソコン、携帯電話などのメモリバックアップ電源などの各種工業製品として好適に用いることができる。   The electrochemical capacitor of the present invention can be suitably used, for example, as various industrial products such as a drive battery mounted in an automobile (such as a hybrid vehicle), a memory backup power source for a notebook computer, a mobile phone, and the like.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例1〜4および比較例1〜2
1.正極の作製
メソフェーズ系ピッチ(三菱ガス化学株式会社製 AR樹脂)を大気中350℃で2時間加熱した。次いで、加熱後のピッチを、窒素雰囲気下800℃で2時間予備焼成した。これにより、メソフェーズカーボンマイクロビーズを得た。得られたメソフェーズカーボンマイクロビーズをアルミナ製の坩堝に入れ、メソフェーズカーボンマイクロビーズ1重量部に対してKOHを4重量部のKOHを加えた。次いで、メソフェーズカーボンマイクロビーズを、窒素雰囲気下800℃で2時間、KOHとともに焼成することにより、KOH賦活した。次いで、KOH賦活したメソフェーズカーボンマイクロビーズを超純水で洗浄した。洗浄は、廃液が中性になるまで行なった。これにより、KOH賦活ソフトカーボン(正極材料)を得た。洗浄後、KOH賦活ソフトカーボンを乳鉢で粉砕し、篩(32μm)で分級した。そして、ほぼ全てのKOH賦活ソフトカーボンが篩を通過できる粒径になるまで、乳鉢での粉砕操作を繰り返した。
Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2
1. Production of positive electrode Mesophase pitch (AR resin manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was heated in the atmosphere at 350 ° C. for 2 hours. Next, the heated pitch was pre-fired at 800 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. As a result, mesophase carbon microbeads were obtained. The obtained mesophase carbon microbeads were put in an alumina crucible, and 4 parts by weight of KOH was added to 1 part by weight of mesophase carbon microbeads. Next, the mesophase carbon microbeads were activated with KOH by firing with KOH at 800 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Next, the mesophase carbon microbeads activated with KOH were washed with ultrapure water. Washing was performed until the waste liquid became neutral. Thereby, KOH activated soft carbon (positive electrode material) was obtained. After washing, KOH activated soft carbon was pulverized in a mortar and classified with a sieve (32 μm). Then, the grinding operation in the mortar was repeated until almost all the KOH-activated soft carbon had a particle size that could pass through the sieve.

分級後、KOH賦活ソフトカーボン粉末と、導電剤(CABOT社製 VXC72R)と、ポリマーバインダ(株式会社クレハ製 PVdF)とを、固形分75:15:10の重量比で、攪拌機で混練することにより、それらのスラリーを得た。
次いで、塗工機を用いてスラリーをアルミニウム箔(集電体)の表面に塗布し、ロールプレスを用いて加圧延伸することにより、厚さ85μmの電極シートを得た。次いで、電極シートを、直径10mmの円形状に打ち抜いた後、乾燥機に搬入し、120℃で12時間真空乾燥した。そして、乾燥機内を窒素パージした後、電極シートを、ドライAr雰囲気のグローブボックスへ大気に触れないように搬入した。以上の工程を経ることによって、正極を作製した。
2.負極の作製
ソフトカーボンと、グラファイトと、ポリマーバインダ(株式会社クレハ製 PVdF)とを、下記表1に示す重量比で、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶媒に投入し、室温(25℃〜30℃)で12時間攪拌することにより、混合物のスラリーを得た。
After classification, by kneading KOH activated soft carbon powder, conductive agent (VXC72R manufactured by CABOT) and polymer binder (PVdF manufactured by Kureha Co., Ltd.) with a stirrer at a weight ratio of 75:15:10 solid content. The slurries were obtained.
Subsequently, the slurry was apply | coated to the surface of aluminum foil (current collector) using the coating machine, and the 85-micrometer-thick electrode sheet was obtained by carrying out pressure extension using the roll press. Next, the electrode sheet was punched into a circular shape having a diameter of 10 mm, and then carried into a dryer and vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours. After the inside of the dryer was purged with nitrogen, the electrode sheet was carried into a glove box in a dry Ar atmosphere so as not to be exposed to the atmosphere. Through the above steps, a positive electrode was produced.
2. Production of Negative Electrode Soft carbon, graphite, and polymer binder (PVdF manufactured by Kureha Co., Ltd.) were added to an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent at a weight ratio shown in Table 1 below, and room temperature (25 ° C. The slurry of the mixture was obtained by stirring for 12 hours at ˜30 ° C.

次いで、得られたスラリーを銅箔(集電体)の表面に塗布し、ロールプレスで加圧延伸することにより、厚さ25μmの電極シートを得た。次いで、電極シートを、直径10mmの円形状に打ち抜いた後、乾燥機に搬入し、120℃で12時間真空乾燥した。そして、乾燥機内を窒素パージした後、電極シートを、ドライAr雰囲気のグローブボックスへ大気に触れないように搬入した。以上の操作により、負極を作製した。
3.セパレータの作製
厚さ400μmのセラミックスフィルタ(ADVANTEC社製 GB−100R)を、直径25mmの円形状に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
4.捕捉剤含有シートの作製
炭酸リチウム(LiCO)粉末(キシダ化学社製 平均粒径85.0μm)と、ポリマーバインダ(ダイキン工業株式会社製 PTFEディスパージョン)とを、固形分80:20の重量割合で、乳鉢で混練することにより、それらの混合物を得た。
Next, the obtained slurry was applied to the surface of a copper foil (current collector) and subjected to pressure stretching with a roll press to obtain an electrode sheet having a thickness of 25 μm. Next, the electrode sheet was punched into a circular shape having a diameter of 10 mm, and then carried into a dryer and vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours. After the inside of the dryer was purged with nitrogen, the electrode sheet was carried into a glove box in a dry Ar atmosphere so as not to be exposed to the atmosphere. The negative electrode was produced by the above operation.
3. Production of Separator A separator was produced by punching a ceramic filter (GB-100R, manufactured by ADVANTEC) into a circular shape having a diameter of 25 mm.
4). Preparation of scavenger-containing sheet Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) powder (average particle size 85.0 μm manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and polymer binder (PTFE dispersion manufactured by Daikin Industries, Ltd.) having a solid content of 80:20 A mixture thereof was obtained by kneading in a mortar in a weight ratio.

次いで、混合物を、手動ロールプレスを用いて加圧延伸することにより、厚さ30μmのシートを得た。次いで、得られたシートを、φ13の円形状に打ち抜いた後、乾燥機に搬入し、120℃で12時間真空乾燥した。そして、乾燥機内を窒素パージした後、シートを大気に触れないように、ドライAr雰囲気のグローブボックスへ搬入することにより、捕捉剤含有シートを作製した。
5.電解液の調製
LiPF(リチウム塩)を、濃度が2mol/Lとなるように、エチレンカーボネート−ジエチレンカーボネート混合溶媒(体積比1:1)に溶解することにより調製した。
6.試験セルの組み立て
正極1枚、負極1枚、セパレータ2枚、捕捉剤含有シート1枚および電解液1mLを用いて、試験セルを組み立てた。なお、捕捉剤含有シートは、2枚のセパレータで挟んだ態様で使用した。
評価実験
1.充放電試験
上記実施例および比較例で組み立てた試験セルそれぞれに対して、以下に示す方法により充放電試験を実施した。
(1)1サイクル目
セル電圧が4.8Vに上昇するまで1mA/cmで定電流充電した。充電後、電流値が0.5mA/cmに降下するまでセル電圧を4.8Vに保持し、その後、セル電圧が2.3Vに降下するまで1mA/cm2で定電流放電した。
(2)2サイクル目
セル電圧が4.6Vに上昇するまで1mA/cmで定電流充電した。充電後、セル電圧が2.3Vに降下するまで1mA/cmで定電流放電した。
(3)3サイクル目以降
セル電圧が4.6Vに上昇するまで1mA/cmで定電流充電した。充電後、電流値が0.5mA/cmに降下するまでセル電圧を4.6Vに保持し、その後、所定の放電電力値で定電力放電した。なお、各サイクルにおける放電電力値は、1mWから250mWに至るまで徐々に大きくなるように設定した。
Next, the mixture was stretched under pressure using a manual roll press to obtain a sheet having a thickness of 30 μm. Next, the obtained sheet was punched into a circular shape of φ13, and then carried into a dryer and vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours. Then, after purging the inside of the dryer with nitrogen, a scavenger-containing sheet was prepared by carrying it into a glove box in a dry Ar atmosphere so that the sheet was not exposed to the atmosphere.
5). Preparation of Electrolytic Solution LiPF 6 (lithium salt) was prepared by dissolving in an ethylene carbonate-diethylene carbonate mixed solvent (volume ratio 1: 1) so that the concentration was 2 mol / L.
6). Assembly of test cell A test cell was assembled using 1 positive electrode, 1 negative electrode, 2 separators, 1 scavenger-containing sheet and 1 mL of electrolyte. The scavenger-containing sheet was used in a form sandwiched between two separators.
Evaluation experiment 1. Charge / Discharge Test A charge / discharge test was carried out by the following method for each of the test cells assembled in the above Examples and Comparative Examples.
(1) 1st cycle It charged with constant current at 1 mA / cm < 2 > until the cell voltage rose to 4.8V. After charging, the cell voltage was maintained at 4.8 V until the current value dropped to 0.5 mA / cm 2 , and then constant current discharge was performed at 1 mA / cm 2 until the cell voltage dropped to 2.3 V.
(2) Second cycle A constant current was charged at 1 mA / cm 2 until the cell voltage increased to 4.6V. After charging, constant current was discharged at 1 mA / cm 2 until the cell voltage dropped to 2.3V.
(3) From the 3rd cycle Onward, constant current charging was performed at 1 mA / cm 2 until the cell voltage increased to 4.6V. After charging, the cell voltage was maintained at 4.6 V until the current value dropped to 0.5 mA / cm 2 , and then constant power discharge was performed at a predetermined discharge power value. The discharge power value in each cycle was set to gradually increase from 1 mW to 250 mW.

充放電試験によって得られた試験結果に基づいて、各試験セルのエネルギ密度および10秒出力密度を算出した。結果を表1および図3〜4に示す。   Based on the test results obtained by the charge / discharge test, the energy density and 10-second output density of each test cell were calculated. The results are shown in Table 1 and FIGS.

Figure 2010206018
Figure 2010206018

2.試験結果
表1および図3〜図4によると、負極中のソフトカーボン含有量が50重量%以下である実施例1〜実施例4では、負極にソフトカーボンが含有されていない比較例1、およびソフトカーボンの含有量が75重量%の比較例2よりも、高いエネルギ密度および10秒出力密度を発現できることが確認された。
2. Test results According to Table 1 and FIGS. 3 to 4, in Examples 1 to 4 where the soft carbon content in the negative electrode is 50 wt% or less, Comparative Example 1 in which the negative electrode does not contain soft carbon, and It was confirmed that a higher energy density and a 10-second output density can be exhibited than Comparative Example 2 in which the soft carbon content is 75 wt%.

1 ハイブリッドキャパシタ
2 正極
3 負極
6 電解液
1 Hybrid Capacitor 2 Positive Electrode 3 Negative Electrode 6 Electrolyte

Claims (2)

分極性カーボン材料を含有する正極と、
ソフトカーボンとグラファイトとの混合材料を含有し、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な負極と、
リチウムイオンを含む有機溶媒からなる電解液とを備え、
前記負極のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して50重量%以下であることを特徴とする、電気化学キャパシタ。
A positive electrode containing a polarizable carbon material;
A negative electrode containing a mixed material of soft carbon and graphite and capable of reversibly inserting and extracting lithium ions;
An electrolyte solution composed of an organic solvent containing lithium ions,
An electrochemical capacitor, wherein the content of soft carbon in the negative electrode is 50% by weight or less based on the total amount of soft carbon and graphite.
前記負極のソフトカーボンの含有量が、ソフトカーボンとグラファイトとの総量に対して10〜50重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の電気化学キャパシタ。   2. The electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the content of soft carbon in the negative electrode is 10 to 50 wt% with respect to the total amount of soft carbon and graphite.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013073961A (en) * 2011-09-26 2013-04-22 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor
US9263908B2 (en) 2012-06-26 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack having linear voltage profile, and SOC algorithm applying to the battery pack

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11250936A (en) * 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2008103697A (en) * 2006-09-19 2008-05-01 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11250936A (en) * 1998-02-27 1999-09-17 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2008103697A (en) * 2006-09-19 2008-05-01 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013073961A (en) * 2011-09-26 2013-04-22 Daihatsu Motor Co Ltd Electrochemical capacitor
US9263908B2 (en) 2012-06-26 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack having linear voltage profile, and SOC algorithm applying to the battery pack

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