JP2010238934A - Electric double-layer capacitor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric double-layer capacitor for attaining both high output and long life at a high level. <P>SOLUTION: The electric double-layer capacitor includes a plurality of electrode bodies comprising a positive electrode 20b and a negative electrode 30b laminated via a separator 40 and being impregnated with an electrolyte solution, wherein the plurality of electrode bodies are electrically connected in series, the positive electrode and the negative electrode comprise an active material having pores, the electrolyte solution includes an electrolyte having a cation and a counteranion of the cation, a ratio of an ion diameter of the counteranion to an average pore diameter of the active material of the positive electrode ranges from 2.5 to 2.8, and a ratio of an ion diameter of the cation to an average pore diameter of the active material of the negative electrode ranges from 1.65 to 1.85. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気二重層キャパシタに関するものである。   The present invention relates to an electric double layer capacitor.

近年、電子機器の高出力化に伴い、電源としての電気二重層キャパシタの使用電圧を向上させることが試みられている。電気二重層キャパシタの使用電圧を向上させる方法の一つとしては、複数のセルを直列接続する方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。特許文献1では、複数のコンデンサ素子を、導電性ゴムシートを間に介して面接触させて、直列に接触させて金属ケース内に収納した電気二重層キャパシタが開示されている。   In recent years, with the increase in output of electronic devices, attempts have been made to improve the working voltage of an electric double layer capacitor as a power source. As one method for improving the working voltage of the electric double layer capacitor, a method of connecting a plurality of cells in series has been proposed (for example, refer to Patent Document 1 below). Patent Document 1 discloses an electric double layer capacitor in which a plurality of capacitor elements are brought into surface contact with a conductive rubber sheet interposed therebetween and are contacted in series and housed in a metal case.

このように直列接続されたセルを用いた電気二重層キャパシタは、個々のセルの保持電圧にばらつきが生じてしまうと、過充電されたセルが充放電サイクルに伴い劣化してしまうことにより、電気二重層キャパシタ全体の寿命が劣化してしまう場合がある。そのため、このようなセルの保持電圧のばらつきを抑制することが検討されている(例えば、下記特許文献2参照)。特許文献2では、個々のセルの漏洩電流の相違に起因して生じる保持電圧のばらつきを抑制する電気二重層キャパシタが開示されている。   In such an electric double layer capacitor using cells connected in series, if the holding voltage of each cell varies, the overcharged cell deteriorates along with the charge / discharge cycle. The entire life of the double layer capacitor may be deteriorated. Therefore, it has been studied to suppress such variation in the holding voltage of the cell (for example, see Patent Document 2 below). Patent Document 2 discloses an electric double layer capacitor that suppresses variation in holding voltage caused by a difference in leakage current between individual cells.

特開2000−208378号公報JP 2000-208378 A 特開2002−142369号公報JP 2002-142369 A

しかし、特許文献1,2の電気二重層キャパシタでは、複数のセルを直列接続することで高出力化されるものの、電気二重層キャパシタの寿命は十分ではなかった。そのため、高出力化及び長寿命化が高水準に両立可能な電気二重層キャパシタが求められている。   However, in the electric double layer capacitors of Patent Documents 1 and 2, although the output is increased by connecting a plurality of cells in series, the life of the electric double layer capacitor is not sufficient. Therefore, there is a demand for an electric double layer capacitor that can achieve both high output and long life at a high level.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、高出力化及び長寿命化が高水準に両立可能な電気二重層キャパシタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor capable of achieving both high output and long life at a high level.

本発明は、正極と負極とがセパレータを挟んで積層されると共に、電解質溶液が含浸された複数の電極体を備え、複数の電極体は、電気的に直列に接続され、正極及び負極は、細孔を有する活物質を含み、電解質溶液は、カチオン及び当該カチオンの対アニオンからなる電解質を含み、正極の活物質の平均細孔径に対する対アニオンのイオン直径の比率は、2.5〜2.8であり、負極の活物質の平均細孔径に対するカチオンのイオン直径の比率は、1.65〜1.85である、電気二重層キャパシタを提供する。   The present invention includes a plurality of electrode bodies in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween and impregnated with an electrolyte solution, and the plurality of electrode bodies are electrically connected in series. The electrolyte solution includes an active material having pores, and the electrolyte solution includes an electrolyte composed of a cation and a counter anion of the cation. The ratio of the ion diameter of the counter anion to the average pore diameter of the active material of the positive electrode is 2.5-2. The ratio of the ion diameter of the cation to the average pore diameter of the negative electrode active material is 1.65 to 1.85.

本発明では、高出力化及び長寿命化が高水準に両立可能である。この理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。ただし、要因はこれらに限定されるものではない。   In the present invention, both high output and long life can be achieved at a high level. The reason for this is not clear, but the present inventors consider as follows. However, the factors are not limited to these.

電気二重層キャパシタに電圧を印加すると、電解質溶液中の対アニオンは正極側に移動し、カチオンは負極側に移動する。正極側に移動した対アニオンは、正極の活物質の細孔内に浸入して細孔の内壁に吸着し、負極側に移動したカチオンは、負極の活物質の細孔内に浸入して細孔の内壁に吸着する。細孔の内壁に吸着したカチオン及び対アニオン(以下、場合により「イオン」と表記する。)は、一定の時間運動エネルギーを保持し、大部分はそのまま失活するが、一部はその運動エネルギーにより細孔の内壁から脱離する。正極や負極の活物質の細孔の内壁が、脱離したイオンを再吸着させる程度に近接していれば(すなわち、平均細孔径がある程度小さければ)イオンは再び細孔の内壁に吸着する。一方、平均細孔径が必要以上に大きい場合は、脱離したイオンはそのまま電解質溶液内に遊離する。このため、活物質表面にはイオン吸着されなかった空隙が存在するのではないかと考えられる。   When a voltage is applied to the electric double layer capacitor, the counter anion in the electrolyte solution moves to the positive electrode side, and the cation moves to the negative electrode side. The counter anion that has moved to the positive electrode side penetrates into the pores of the active material of the positive electrode and is adsorbed on the inner wall of the pores, and the cation that has moved to the negative electrode side penetrates into the pores of the negative electrode active material and becomes fine. Adsorbs to the inner wall of the hole. The cation and counter anion adsorbed on the inner wall of the pore (hereinafter referred to as “ion” in some cases) retain kinetic energy for a certain period of time, and most of them are deactivated as they are. To desorb from the inner wall of the pore. If the inner walls of the pores of the active material of the positive electrode or the negative electrode are close enough to resorb the desorbed ions (that is, if the average pore diameter is small to some extent), the ions are again adsorbed on the inner walls of the pores. On the other hand, when the average pore diameter is larger than necessary, the desorbed ions are released as they are into the electrolyte solution. For this reason, it is thought that the space | gap which was not ion-adsorbed exists in the active material surface.

ここで、吸着イオンが保持するエネルギーは、充電時に正極及び負極の活物質表面にチャージされる電荷により与えられる。上記空隙部分においては、イオン吸着に寄与できなかった電荷により電解質溶液が分解される可能性がある。複数の電極体を直列接続した場合において、その電極体ごとの電圧ばらつきがある場合には、正極の活物質や負極の活物質の平均細孔径が大きいことによる上記の現象が電極体ごとに発生することとなり、一部の電極体では容量が低下してしまうこととなる。   Here, the energy held by the adsorbed ions is given by the charge charged on the active material surfaces of the positive electrode and the negative electrode during charging. In the void portion, there is a possibility that the electrolyte solution is decomposed by charges that could not contribute to ion adsorption. When multiple electrode bodies are connected in series and there is voltage variation among the electrode bodies, the above phenomenon occurs due to the large average pore diameter of the positive electrode active material and the negative electrode active material. As a result, the capacity of some electrode bodies is reduced.

一方、正極の活物質や負極の活物質の平均細孔径が小さいと、対アニオンやカチオンが細孔内に浸入できず、一部の電極体では容量が低下してしまう。また、イオンが細孔内に浸入できたとしても、イオンの相互間の距離が近いため、イオン同士の斥力が作用してしまう。そのため、細孔内部にイオンが吸着することが妨げられ、一部の電極体では容量が低下してしまう。   On the other hand, when the average pore diameter of the positive electrode active material or the negative electrode active material is small, counter anions and cations cannot enter the pores, and the capacity of some electrode bodies is reduced. Further, even if ions can enter the pores, the repulsive force between the ions acts because the distance between the ions is short. For this reason, ions are prevented from adsorbing inside the pores, and the capacity of some electrode bodies is reduced.

以上のように、一部の電極体の容量が低下してしまうと、電圧印加時の負荷が低容量側の電極体において大きくなるため、その電極体における電解質溶液の分解が、単体で電極体を用いている場合に比べてより顕著となり、電気二重層キャパシタ全体の寿命が劣化してしまう。   As described above, if the capacity of some electrode bodies is reduced, the load at the time of applying a voltage is increased in the electrode body on the low capacity side. As compared with the case of using, the life of the entire electric double layer capacitor is deteriorated.

一方、本発明では、対アニオンのイオン直径が正極の活物質の平均細孔径に対して特定の大きさを有していると共に、カチオンのイオン直径が負極の活物質の平均細孔径に対して特定の大きさを有している。そのため、正極の活物質や負極の活物質の細孔内に対アニオンやカチオンが容易に浸入して細孔内部に吸着し、複数の電極体を直列接続した場合において、対アニオンやカチオンの吸着効率が平均化される。これにより、複数の電極体間の容量が均一化されることとなり、電気二重層キャパシタの充放電サイクルに伴う劣化を抑制することができる。したがって、高出力化及び長寿命化を高水準に両立可能となる。   On the other hand, in the present invention, the ionic diameter of the counter anion has a specific size with respect to the average pore diameter of the active material of the positive electrode, and the ionic diameter of the cation corresponds to the average pore diameter of the active material of the negative electrode. It has a specific size. For this reason, counter anions and cations easily penetrate into the pores of the active material of the positive electrode and the active material of the negative electrode and are adsorbed inside the pores. Efficiency is averaged. Thereby, the capacity | capacitance between several electrode bodies will be equalize | homogenized, and the deterioration accompanying the charging / discharging cycle of an electric double layer capacitor can be suppressed. Therefore, it is possible to achieve both high output and long life at a high level.

正極の活物質は、負極の活物質と同じ材料からなることが好ましい。電気二重層キャパシタの場合、正極及び負極の対によって分極性電極を形成する。電極活物質が正極と負極とにおいて同じ材料であることにより、必要な分極状態を適切に実現することが容易となる。   The active material of the positive electrode is preferably made of the same material as the active material of the negative electrode. In the case of an electric double layer capacitor, a polarizable electrode is formed by a pair of a positive electrode and a negative electrode. When the electrode active material is the same material for the positive electrode and the negative electrode, it becomes easy to appropriately realize the necessary polarization state.

電解質は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート及びトリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレートの少なくとも一方であることが好ましい。この場合、高出力化及び長寿命化を更に高水準に両立可能となる。   The electrolyte is preferably at least one of tetraethylammonium tetrafluoroborate and triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate. In this case, higher output and longer life can be achieved at a higher level.

本発明によれば、高出力化及び長寿命化が高水準に両立可能な電気二重層キャパシタが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical double layer capacitor which can make high output and long lifetime compatible to a high level is provided.

本発明の一実施形態の電気二重層キャパシタをその一部を切り欠いて示す斜視図である。1 is a perspective view showing a part of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratio in each drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.

まず、本実施形態の電気二重層キャパシタ100について図1,2を参照して説明する。図1は、本実施形態の電気二重層キャパシタ100をその一部を切り欠いて示す斜視図である。図2は、図1のII−II線断面図である。   First, the electric double layer capacitor 100 of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing the electric double layer capacitor 100 of the present embodiment with a part thereof cut away. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

電気二重層キャパシタ100は、2つの電極体4a,4bが隔壁6を介して積層された積層体8と、積層体8を収容する外装体10と、リード50a,50b,52a,52bとを備えている。   The electric double layer capacitor 100 includes a laminated body 8 in which two electrode bodies 4a and 4b are laminated via a partition wall 6, an exterior body 10 that houses the laminated body 8, and leads 50a, 50b, 52a, and 52b. ing.

電極体4aは、帯状の正極20a/帯状のセパレータ40/帯状の負極30a/帯状のセパレータ40の順に積層された帯状の積層体が長手方向に巻かれた巻回体である。電極体4bは、帯状の正極20b/帯状のセパレータ40/帯状の負極30b/帯状のセパレータ40の順に積層された帯状の積層体が長手方向に巻かれた巻回体である。電極体4a,4bは、帯状の積層体の幅方向に垂直な断面が略楕円状を呈している。電極体4a,4bは、帯状の積層体の幅方向の一端が外装体10の開口部12に面するように配置されており、電極体4a,4bのそれぞれの一側面は、隔壁6に接している。   The electrode body 4a is a wound body in which a belt-like laminate that is laminated in the order of the belt-like positive electrode 20a / the belt-like separator 40 / the belt-like negative electrode 30a / the belt-like separator 40 is wound in the longitudinal direction. The electrode body 4b is a wound body in which a belt-like laminate that is laminated in the order of the belt-like positive electrode 20b / the belt-like separator 40 / the belt-like negative electrode 30b / the belt-like separator 40 is wound in the longitudinal direction. The electrode bodies 4a and 4b have a substantially elliptical cross section perpendicular to the width direction of the belt-like laminate. The electrode bodies 4 a and 4 b are arranged so that one end in the width direction of the belt-shaped laminate is facing the opening 12 of the exterior body 10, and one side surface of each of the electrode bodies 4 a and 4 b is in contact with the partition wall 6. ing.

正極20aは、帯状の正極用集電体22aと、正極用集電体22aの表面及び裏面に形成された正極用活物質層24aとを備える。負極30aは、帯状の負極用集電体32aと、負極用集電体32aの表面及び裏面に形成された負極用活物質層34aとを備える。正極20bは、帯状の正極用集電体22bと、正極用集電体22bの表面及び裏面に形成された正極用活物質層24bとを備える。負極30bは、帯状の負極用集電体32bと、負極用集電体32bの表面及び裏面に形成された負極用活物質層34bとを備える。なお、本実施形態において、「正極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中の対アニオンが吸着する電極であり、「負極」とは、電気二重層キャパシタに電圧を印加した際に、電解質溶液中のカチオンが吸着する電極である。なお、電気二重層キャパシタに対して一度特定の正負の向きに電圧を印加して充電した後に再充電する際には、通常最初と同じ向きに充電を行い、逆向きに電圧を印加して充電することは少ない。   The positive electrode 20a includes a strip-shaped positive electrode current collector 22a and a positive electrode active material layer 24a formed on the front and back surfaces of the positive electrode current collector 22a. The negative electrode 30a includes a strip-shaped negative electrode current collector 32a and a negative electrode active material layer 34a formed on the front and back surfaces of the negative electrode current collector 32a. The positive electrode 20b includes a strip-shaped positive electrode current collector 22b and a positive electrode active material layer 24b formed on the front and back surfaces of the positive electrode current collector 22b. The negative electrode 30b includes a strip-shaped negative electrode current collector 32b and a negative electrode active material layer 34b formed on the front and back surfaces of the negative electrode current collector 32b. In this embodiment, the “positive electrode” is an electrode that adsorbs a counter anion in the electrolyte solution when a voltage is applied to the electric double layer capacitor, and the “negative electrode” is a voltage applied to the electric double layer capacitor. This is an electrode that adsorbs cations in the electrolyte solution when sapphire is applied. In addition, when recharging after applying a voltage to the electric double layer capacitor once in a specific positive / negative direction, charging is usually performed in the same direction as the first and charged by applying a voltage in the opposite direction. There is little to do.

正極用集電体22a,22b及び負極用集電体32a,32bとしては、一般的に高い導電性を有する材料であれば特に限定されないが、低電気抵抗の金属材料が好ましく用いられ、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。正極用集電体22a,22b及び負極用集電体32a,32bの厚みは、例えば10〜50μm程度である。正極用集電体22a,22b及び負極用集電体32a,32bには、リード接続用のタブ54が設けられており、タブ54は、電極体4a,4bにおいて外装体10の開口部12側に突出している。   The positive electrode current collectors 22a and 22b and the negative electrode current collectors 32a and 32b are not particularly limited as long as they are generally highly conductive materials, but metal materials having low electrical resistance are preferably used. Copper, aluminum, nickel or the like is used. The thicknesses of the positive electrode current collectors 22a and 22b and the negative electrode current collectors 32a and 32b are, for example, about 10 to 50 μm. The positive electrode current collectors 22a and 22b and the negative electrode current collectors 32a and 32b are provided with tabs 54 for lead connection. The tabs 54 are located on the opening 12 side of the outer package 10 in the electrode bodies 4a and 4b. Protruding.

正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bは、活物質及びバインダを含み、好ましくは導電助剤を含む。   The positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b include an active material and a binder, and preferably include a conductive additive.

活物質としては、細孔を有する電子伝導性の多孔体が挙げられ、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー(MCF)、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料が挙げられる。正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bの材料は、同じ活物質材料であることが好ましい。   Examples of the active material include an electron conductive porous body having pores, such as natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, mesocarbon fiber (MCF), cokes, glassy carbon, and organic compound fired body. And carbon materials such as The materials of the positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b are preferably the same active material.

バインダとしては、上記の活物質、及び好ましくは導電助剤を集電体に固定することができれば特に限定されず、種々の結着剤を使用できる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)と水溶性高分子(カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリン、グルテン等)との混合物等が挙げられる。   The binder is not particularly limited as long as the above active material and preferably the conductive auxiliary agent can be fixed to the current collector, and various binders can be used. Examples of the binder include fluorine resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR) and water-soluble polymers (carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, sodium polyacrylate, Dextrin, gluten, etc.) and the like.

導電助剤は、正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bの電子伝導性を高めるために添加される材料である。導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。   The conductive additive is a material added to increase the electron conductivity of the positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b. Examples of the conductive aid include carbon materials such as carbon black and acetylene black, fine metal powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, a mixture of carbon materials and fine metal powders, and conductive oxides such as ITO.

正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bの厚さは、例えば1〜200μm程度である。正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bは、リードが設けられるタブ54を避けるように集電体上に形成されている。正極用活物質層24a,24b及び負極用活物質層34a,34bは、公知の方法で作製することができる。   The thicknesses of the positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b are, for example, about 1 to 200 μm. The positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b are formed on the current collector so as to avoid the tabs 54 provided with leads. The positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b can be produced by a known method.

セパレータ40は、正極20a及び負極30a間と、正極20b及び負極30b間とをそれぞれ電気的に絶縁するものであって、電気絶縁性の多孔体である。セパレータ40としては、特に限定されず、種々のセパレータ材料を使用することができる。例えば、電気絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や、上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。セパレータ40の厚さは、例えば5〜50μm程度である。   The separator 40 electrically insulates between the positive electrode 20a and the negative electrode 30a and between the positive electrode 20b and the negative electrode 30b, and is an electrically insulating porous body. The separator 40 is not particularly limited, and various separator materials can be used. For example, the electrically insulating porous body is selected from the group consisting of monolayers and laminates of films made of polyethylene, polypropylene or polyolefin, stretched films of a mixture of the above resins, or cellulose, polyester and polypropylene. Examples thereof include a fiber nonwoven fabric made of at least one constituent material. The thickness of the separator 40 is, for example, about 5 to 50 μm.

隔壁6は、2つの電極体4a、4bにそれぞれ含まれる後述の電解質溶液を透過させない材料からなり、例えばエポキシ樹脂等の合成樹脂や、アルミニウム,ステンレス等の金属シートを樹脂フィルム(ポリプロピレン等)でラミネートしたものにより形成されている。隔壁6の厚さは、例えば10〜100μm程度である。隔壁6を設けることにより、2つの電極体4a、4bにそれぞれ含まれる電解質溶液が互いに混合することが抑制され、電気二重層キャパシタ100の電圧の低下を抑制できる。   The partition wall 6 is made of a material that does not allow the later-described electrolyte solution contained in each of the two electrode bodies 4a and 4b to pass therethrough. For example, a synthetic resin such as an epoxy resin, or a metal sheet such as aluminum or stainless steel is used as a resin film (polypropylene or the like). It is formed by laminating. The thickness of the partition wall 6 is, for example, about 10 to 100 μm. By providing the partition wall 6, the electrolyte solutions contained in the two electrode bodies 4a and 4b are suppressed from mixing with each other, and the voltage drop of the electric double layer capacitor 100 can be suppressed.

リード50a,50b,52a,52bは、正極用集電体22a,22b及び負極用集電体32a,32bに対して電流の入出力端子の役割を果たす導電性部材であり、矩形板形状をなしている。リード50a,50b,52a,52bの厚さは、例えば50〜1000μm程度である。   The leads 50a, 50b, 52a, 52b are conductive members that serve as current input / output terminals for the positive current collectors 22a, 22b and the negative current collectors 32a, 32b, and have a rectangular plate shape. ing. The thickness of the leads 50a, 50b, 52a, 52b is, for example, about 50 to 1000 μm.

リード50aの長手方向の一端は、一方の電極体4aにおける正極20aの正極用集電体22aに電気的に接続されており、リード52aの長手方向の一端は、電極体4aにおける負極30aの負極用集電体32aに電気的に接続されており、リード50bの長手方向の一端は、他方の電極体4bにおける正極20bの正極用集電体22bに電気的に接続されており、リード52bの長手方向の一端は、電極体4bにおける負極30bの負極用集電体32bに電気的に接続されている。リード50a,50b,52a,52bと各集電体に設けられたタブ54とは、例えば、導電性の接着剤、ハンダ、溶接等により固定されている。リード50a,50b,52a,52bは、各リードの上記一端から、開口部12を通って外装体10の外側へ伸びている。   One end in the longitudinal direction of the lead 50a is electrically connected to the positive electrode current collector 22a of the positive electrode 20a in one electrode body 4a, and one end in the longitudinal direction of the lead 52a is the negative electrode of the negative electrode 30a in the electrode body 4a. One end of the lead 50b in the longitudinal direction is electrically connected to the positive electrode current collector 22b of the positive electrode 20b in the other electrode body 4b, and the lead 52b One end in the longitudinal direction is electrically connected to the negative electrode current collector 32b of the negative electrode 30b in the electrode body 4b. The leads 50a, 50b, 52a, 52b and the tab 54 provided on each current collector are fixed by, for example, conductive adhesive, solder, welding, or the like. The leads 50 a, 50 b, 52 a, 52 b extend from the one end of each lead to the outside of the exterior body 10 through the opening 12.

リード50a及びリード52bは、開口部12における電極体4a,4bの積層方向に離隔して対向する位置からそれぞれ突出しており、外装体10の外部で互いに接触し、電気的に接続されている。これにより、互いに極性の異なる集電体に接続されたリード50a,52b同士が電気的に接続されることによって、2つの電極体4a、4b同士を直列接続し、電気二重層キャパシタ100の電圧を向上させることができる。   The lead 50a and the lead 52b protrude from positions opposed to each other in the stacking direction of the electrode bodies 4a and 4b in the opening 12, and are in contact with each other outside the exterior body 10 and are electrically connected. As a result, the leads 50a and 52b connected to the current collectors having different polarities are electrically connected to each other so that the two electrode bodies 4a and 4b are connected in series, and the voltage of the electric double layer capacitor 100 is increased. Can be improved.

外装体10は、電極体4a,4bを密封し、ケース内部へ空気や水分が進入するのを防止するものである。外装体10としては、例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、アルミニウム,ステンレス等の金属シートを樹脂フィルム(ポリプロピレン、ポリエチレン等)でラミネートしたものを使用することができる。外装体10の壁の厚さは、例えば10〜500μm程度である。   The exterior body 10 seals the electrode bodies 4a and 4b and prevents air and moisture from entering the inside of the case. As the exterior body 10, for example, a synthetic resin such as an epoxy resin or a metal sheet such as aluminum or stainless steel laminated with a resin film (polypropylene, polyethylene, or the like) can be used. The wall thickness of the exterior body 10 is, for example, about 10 to 500 μm.

外装体10の開口部12におけるリード50a,50b,52a,52bの周囲には、封止部材60が配置されており、この封止部材60が外装体10の内壁と各リードと密着することにより、開口部12が封止されている。封止部材60としては、開口部12との熱融着時に、開口部12との密着性が良好である材料を用いればよく、具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリプロピレン重合体、等を用いることができる。   A sealing member 60 is disposed around the leads 50a, 50b, 52a, and 52b in the opening 12 of the outer package 10, and the sealing member 60 is in close contact with the inner wall of the outer package 10 and each lead. The opening 12 is sealed. As the sealing member 60, a material having good adhesion to the opening 12 at the time of heat-sealing with the opening 12 may be used. Specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylate is used. A copolymer, a polypropylene polymer, and the like can be used.

外装体10の内部空間には、電解質溶液(図示せず)が充填され、その一部は、正極20a,20b、負極30a,30b及びセパレータ40の内部に含浸されている。   The internal space of the outer package 10 is filled with an electrolyte solution (not shown), and a part thereof is impregnated inside the positive electrodes 20a and 20b, the negative electrodes 30a and 30b, and the separator 40.

電解質溶液としては、電解質を有機溶媒に溶解させたものが使用される。電解質は、カチオン及び当該カチオンの対アニオンを有している。電解質としては、例えば、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート(TEA−BF)、トリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレート(TEMA−BF)等の4級アンモニウム塩を用いることが好ましい。 As the electrolyte solution, a solution in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent is used. The electrolyte has a cation and a counter anion of the cation. As the electrolyte, for example, a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEA-BF 4 ) or triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate (TEMA-BF 4 ) is preferably used.

なお、これらの電解質は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   In addition, these electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、有機溶媒としては、公知の溶媒を使用することができる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。   Moreover, a well-known solvent can be used as an organic solvent. Preferred examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, and diethyl carbonate. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.

次に、正極用活物質の平均細孔径と対アニオンのイオン直径との相関関係、及び、負極用活物質の平均細孔径とカチオンのイオン直径との相関関係について説明する。本実施形態では、電極体4a,4bのいずれにおいても、上記平均細孔径とイオン直径との相関関係が満たされている。なお、活物質の平均細孔径は、水銀ポロシメーターにより、測定することができる。   Next, the correlation between the average pore diameter of the positive electrode active material and the ion diameter of the counter anion, and the correlation between the average pore diameter of the negative electrode active material and the cation ion diameter will be described. In the present embodiment, the correlation between the average pore diameter and the ion diameter is satisfied in both the electrode bodies 4a and 4b. The average pore diameter of the active material can be measured with a mercury porosimeter.

正極用活物質の平均細孔径に対する対アニオンのイオン直径の比率は、2.5〜2.8であり、正極活物質の細孔への対アニオンの浸入効率と、細孔の内壁への吸着効率とを高める観点から、特に2.6〜2.7が好ましい。負極活物質の平均細孔径に対するカチオンのイオン直径の比率は、1.65〜1.85であり、負極活物質の細孔へのカチオンの浸入効率と、細孔の内壁への吸着効率とを高める観点から、特に1.7〜1.8が好ましい。   The ratio of the ion diameter of the counter anion to the average pore diameter of the positive electrode active material is 2.5 to 2.8, and the penetration efficiency of the counter anion into the pore of the positive electrode active material and the adsorption to the inner wall of the pore From the viewpoint of increasing efficiency, 2.6 to 2.7 is particularly preferable. The ratio of the cation ion diameter to the average pore diameter of the negative electrode active material is 1.65 to 1.85, and the cation penetration efficiency into the pores of the negative electrode active material and the adsorption efficiency to the inner walls of the pores are determined. From the viewpoint of increasing, 1.7 to 1.8 is particularly preferable.

正極用活物質の平均細孔径は、対アニオンの正極活物質の細孔への浸入効率を高め、同時に対アニオンの吸着効率を高める観点から、使用する対アニオンにより適宜選択される。例えば、テトラフルオロボレートアニオン(イオン直径:4.9Å)の場合は、12.7〜13.7Åが好ましく、12.8〜13.4Åがより好ましい。負極用活物質の平均細孔径は、カチオンの負極活物質の細孔への浸入効率を高め、同時にカチオンの吸着効率を高める観点から、使用するカチオンにより適宜選択される。例えば、トリエチルモノメチルアンモニウムカチオン(イオン直径:7.4Å)の場合は、11.9〜13.4Åが好ましく、12.5〜13.2Åがより好ましい。また、テトラエチルアンモニウムカチオン(イオン直径:8.1Å)の場合は、13.2〜15.0Åが好ましく、14.0〜14.6Åがより好ましい。正極用活物質及び負極用活物質の平均細孔径は、水酸化カリウム等のアルカリ試薬や水蒸気を用いて賦活処理する処理時間、処理温度を変えることにより、所望の大きさにすることができる。なお、活物質の平均細孔径は、水銀圧入法を用いた水銀ポロシメーターを用いて測定することができる。   The average pore diameter of the positive electrode active material is appropriately selected depending on the counter anion used from the viewpoint of increasing the penetration efficiency of the counter anion into the pores of the positive electrode active material and simultaneously increasing the adsorption efficiency of the counter anion. For example, in the case of a tetrafluoroborate anion (ion diameter: 4.9 Å), 12.7 to 13.7 Å is preferable, and 12.8 to 13.4 Å is more preferable. The average pore diameter of the negative electrode active material is appropriately selected depending on the cation used from the viewpoint of increasing the penetration efficiency of the cation into the pores of the negative electrode active material and at the same time increasing the adsorption efficiency of the cation. For example, in the case of a triethylmonomethylammonium cation (ion diameter: 7.4Å), 11.9 to 13.4Å is preferable, and 12.5 to 13.2Å is more preferable. In the case of a tetraethylammonium cation (ion diameter: 8.1 Å), 13.2 to 15.0 好 ま し く is preferable, and 14.0 to 14.6 Å is more preferable. The average pore diameter of the positive electrode active material and the negative electrode active material can be set to a desired size by changing the treatment time and treatment temperature for the activation treatment using an alkali reagent such as potassium hydroxide and water vapor. The average pore diameter of the active material can be measured using a mercury porosimeter using a mercury intrusion method.

カチオンのイオン直径は、負極表面の電荷に吸引されて電解質溶液中を泳動して負極活物質の細孔へ浸入できる程度のモビリティを確保すること、細孔の内壁へ吸着できる程度の大きさを確保することの2つの観点から、5〜10Åが好ましく、7.0〜8.5Åがより好ましく、7.2〜8.3Åが更に好ましい。なお、テトラエチルアンモニウムカチオンのイオン直径は、8.1Åであり、トリエチルモノメチルアンモニウムカチオンのイオン直径は、7.4Åである。   The ion diameter of the cation should be large enough to be absorbed by the charge on the negative electrode surface, migrate within the electrolyte solution and enter the pores of the negative electrode active material, and adsorb to the inner walls of the pores. From the two viewpoints of ensuring, 5-10 inches are preferable, 7.0-8.5 inches are more preferable, and 7.2-8.3 inches are still more preferable. The ion diameter of the tetraethylammonium cation is 8.1 、, and the ion diameter of the triethylmonomethylammonium cation is 7.4 Å.

対アニオンのイオン直径は、正極表面の電荷に吸引されて電解質溶液中を泳動して正極活物質の細孔へ浸入できる程度のモビリティを確保すること、細孔の内壁へ吸着できる程度の大きさを確保することの2つの観点から、4〜5.5Åが好ましく、4.2〜5.3Åがより好ましく、4.5〜5.2Åが更に好ましい。なお、テトラフルオロボレートアニオンのイオン直径は、4.9Åである。   The ion diameter of the counter anion is large enough to be attracted by the charge on the surface of the positive electrode and migrate in the electrolyte solution to ensure mobility so that it can enter the pores of the positive electrode active material and to be adsorbed on the inner walls of the pores. From the two viewpoints of ensuring the above, 4-5.5 mm is preferable, 4.2-5.3 mm is more preferable, and 4.5-5.2 mm is more preferable. The ion diameter of the tetrafluoroborate anion is 4.9 mm.

本実施形態では、以下で述べる活物質層の面積に関する相関関係を満たすことが好ましい。なお、活物質層の面積は、巻回されて電気二重層キャパシタとして機能する状態での面積であるが、通常、この面積は巻回される前の帯状の電極の活物質層の面積と同等である。また、本実施形態において、一方の電極の活物質層の面積とは、1つの電極体の一方の電極の全ての活物質層の面積の合計である。活物質層の面積は、集電体の長さや幅、集電体上に形成する活物質層の長さや幅等を変えることにより容易に調節することができる。   In this embodiment, it is preferable to satisfy the correlation regarding the area of the active material layer described below. The area of the active material layer is an area in a state where it is wound and functions as an electric double layer capacitor, but this area is usually equal to the area of the active material layer of the strip-shaped electrode before being wound. It is. In this embodiment, the area of the active material layer of one electrode is the sum of the areas of all the active material layers of one electrode of one electrode body. The area of the active material layer can be easily adjusted by changing the length and width of the current collector, the length and width of the active material layer formed on the current collector, and the like.

本実施形態では、複数の電極体のそれぞれにおいて、負極用活物質層の面積に対する正極用活物質層の面積の比が78〜128%であることが好ましい。すなわち、一方の電極体4aにおける、負極30aの負極用活物質層34aの面積に対する正極20aの正極用活物質層24aの面積の比、及び、他方の電極体4bにおける、負極30bの負極用活物質層34bの面積に対する正極20bの正極用活物質層24bの面積の比は、高出力化及び長寿命化が更に高水準に両立可能であるとの観点から、78〜128%が好ましく、80〜125%がより好ましく、81〜123%が更に好ましい。   In the present embodiment, in each of the plurality of electrode bodies, the ratio of the area of the positive electrode active material layer to the area of the negative electrode active material layer is preferably 78 to 128%. That is, the ratio of the area of the positive electrode active material layer 24a of the positive electrode 20a to the area of the negative electrode active material layer 34a of the negative electrode 30a in one electrode body 4a and the negative electrode active material of the negative electrode 30b in the other electrode body 4b. The ratio of the area of the positive electrode active material layer 24b of the positive electrode 20b to the area of the material layer 34b is preferably 78 to 128% from the viewpoint that higher output and longer life can be achieved at a higher level. -125% is more preferable, and 81-123% is still more preferable.

また、2つの電極体4a,4bにおいて、正極20aの正極用活物質層24aの面積、及び、正極20bの正極用活物質層24bの面積のうちの最小値に対する最大値の比は、高出力化及び長寿命化が更に高水準に両立可能であるとの観点から、105%以下が好ましく、100〜105%がより好ましく、100〜103%が更に好ましい。例えば、正極20aの正極用活物質層24aの面積が正極20bの正極用活物質層24bの面積よりも大きい場合には、正極用活物質層24bの面積に対する正極用活物質層24aの面積の比は、105%以下が好ましい。   In the two electrode bodies 4a and 4b, the ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the positive electrode active material layer 24a of the positive electrode 20a and the area of the positive electrode active material layer 24b of the positive electrode 20b is high output. From the standpoint of achieving higher levels and longer life, 105% or less is preferable, 100 to 105% is more preferable, and 100 to 103% is more preferable. For example, when the area of the positive electrode active material layer 24a of the positive electrode 20a is larger than the area of the positive electrode active material layer 24b of the positive electrode 20b, the area of the positive electrode active material layer 24a with respect to the area of the positive electrode active material layer 24b The ratio is preferably 105% or less.

更に、2つの電極体4a,4bにおいて、負極30aの負極用活物質層34aの面積、及び、負極30bの負極用活物質層34bの面積のうちの最小値に対する最大値の比は、高出力化及び長寿命化が更に高水準に両立可能であるとの観点から、105%以下が好ましく、100〜105%がより好ましく、100〜103%が更に好ましい。例えば、負極30aの負極用活物質層34aの面積が負極30bの負極用活物質層34bの面積よりも大きい場合には、負極用活物質層34bの面積に対する負極用活物質層34aの面積の比は、105%以下が好ましい。   Further, in the two electrode bodies 4a and 4b, the ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the negative electrode active material layer 34a of the negative electrode 30a and the area of the negative electrode active material layer 34b of the negative electrode 30b is high output. From the standpoint of achieving higher levels and longer life, 105% or less is preferable, 100 to 105% is more preferable, and 100 to 103% is more preferable. For example, when the area of the negative electrode active material layer 34a of the negative electrode 30a is larger than the area of the negative electrode active material layer 34b of the negative electrode 30b, the area of the negative electrode active material layer 34a relative to the area of the negative electrode active material layer 34b The ratio is preferably 105% or less.

なお、これらの関係を満たす限り、正極活物質層24a,24b及び負極活物質層34a,34bの形状や、これらの層の各集電体の表面及び裏面間における面積の分配比は、特に限定されない。なお、24a,24b及び負極用活物質層34a,34bは、それぞれ、集電体の表面及び裏面において同じ面積であることが好ましい。   As long as these relationships are satisfied, the shapes of the positive electrode active material layers 24a and 24b and the negative electrode active material layers 34a and 34b and the distribution ratio of the area between the front and back surfaces of the current collectors of these layers are particularly limited. Not. In addition, it is preferable that 24a and 24b and the active material layers 34a and 34b for negative electrodes are the same areas in the surface and the back surface of a collector, respectively.

本実施形態では、対アニオンのイオン直径が正極用活物質の平均細孔径に対して特定の大きさを有していると共に、カチオンのイオン直径が負極用活物質の平均細孔径に対して特定の大きさを有している。そのため、正極用活物質や負極用活物質の細孔内に対アニオンやカチオンが容易に浸入して細孔内部に吸着し、電極体4a,4bを直列接続した場合において、対アニオンやカチオンの吸着効率が平均化される。これにより、電極体4a,4b間の容量が均一化されることとなり、電気二重層キャパシタ100の充放電サイクルに伴う劣化を抑制することができる。したがって、高出力化及び長寿命化を高水準に両立可能となる。   In this embodiment, the ion diameter of the counter anion has a specific size with respect to the average pore diameter of the positive electrode active material, and the cation ion diameter is specific to the average pore diameter of the negative electrode active material. It has the size. Therefore, when the counter anion or cation easily enters the pores of the positive electrode active material or the negative electrode active material and is adsorbed inside the pores, and the electrode bodies 4a and 4b are connected in series, The adsorption efficiency is averaged. Thereby, the capacity | capacitance between electrode body 4a, 4b will be equalize | homogenized, and the deterioration accompanying the charging / discharging cycle of the electric double layer capacitor 100 can be suppressed. Therefore, it is possible to achieve both high output and long life at a high level.

また、本実施形態では、直列接続された各電極体4a,4bにおいて、負極30aの負極用活物質層34aの面積に対する正極20aの正極用活物質層24aの面積の比、及び、負極30bの負極用活物質層34bの面積に対する正極20bの正極用活物質層24bの面積の比がそれぞれ78〜128%であると共に、電極体4aにおける正極20aの正極用活物質層24aの面積及び電極体4bにおける正極20bの正極用活物質層24bの面積のうちの最小値に対する最大値の比が105%以下であり、更に、電極体4aにおける負極30aの負極用活物質層34aの面積及び電極体4bにおける負極30bの負極用活物質層34bの面積のうちの最小値に対する最大値の比が105%以下である構成とした場合には、面積の相違に起因する電極体4a,4bの保持電圧のばらつきの発生が抑制される。そのため、電極体4a,4bのそれぞれに均等に電圧が印加されることとなり、電気二重層キャパシタ100の充放電サイクルに伴う劣化を抑制することができる。したがって、上記平均細孔径とイオン直径との相関関係との相乗効果により、高出力化及び長寿命化を更に高水準に両立可能となる。   In the present embodiment, in each of the electrode bodies 4a and 4b connected in series, the ratio of the area of the positive electrode active material layer 24a of the positive electrode 20a to the area of the negative electrode active material layer 34a of the negative electrode 30a and the negative electrode 30b The ratio of the area of the positive electrode active material layer 24b of the positive electrode 20b to the area of the negative electrode active material layer 34b is 78 to 128%, respectively, and the area of the positive electrode active material layer 24a of the positive electrode 20a in the electrode body 4a and the electrode body The ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the positive electrode active material layer 24b of the positive electrode 20b in 4b is 105% or less, and the area of the negative electrode active material layer 34a of the negative electrode 30a in the electrode body 4a and the electrode body When the ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the negative electrode active material layer 34b of the negative electrode 30b in 4b is 105% or less, the difference is due to the difference in area. That the electrode body 4a, generation of variation in the voltage held 4b is suppressed. Therefore, a voltage is equally applied to each of the electrode bodies 4a and 4b, and deterioration accompanying the charge / discharge cycle of the electric double layer capacitor 100 can be suppressed. Therefore, the synergistic effect of the correlation between the average pore diameter and the ion diameter makes it possible to achieve both higher output and longer life at a higher level.

本発明は上記実施形態に限られず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、2つの電極体4a,4bが直列接続されているが、3つ以上の電極体が直列接続されていてもよい。3つ以上の電極体が直列接続されている場合、各電極体のいずれにおいても上記平均細孔径とイオン直径との相関関係が満たされており、高出力化及び長寿命化を高水準に両立可能となる。また、各電極体のいずれにおいても、活物質層の面積に関する相関関係を満たすことが好ましい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the two electrode bodies 4a and 4b are connected in series, but three or more electrode bodies may be connected in series. When three or more electrode bodies are connected in series, the correlation between the average pore diameter and the ion diameter is satisfied in any of the electrode bodies, and both high output and long life are achieved at a high level. It becomes possible. In any of the electrode bodies, it is preferable to satisfy the correlation regarding the area of the active material layer.

また、各活物質層は、各集電体の一方の面のみに形成されていてもよい。更に、上記実施形態では、電極体4a,4bは巻回体であるが、これに限られるものではなく、積層体、九十九折構造体等であってもよい。   Each active material layer may be formed only on one surface of each current collector. Furthermore, in the said embodiment, although the electrode bodies 4a and 4b are winding bodies, it is not restricted to this, A laminated body, a 99-fold structure, etc. may be sufficient.

本発明の電気二重層キャパシタは、自走式のマイクロマシン、ICカード等の電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途にも使用することが可能である。   The electric double layer capacitor of the present invention can also be used for a power source of a self-propelled micromachine, an IC card, or a distributed power source disposed on or in a printed board.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all.

(実施例1)
まず、活物質としての活性炭粒子(クラレケミカル社製、商品名:RP−20)を水酸化カリウムで賦活処理した。賦活処理条件は、正極用活物質では、温度850℃、処理時間を100分間とし、負極用活物質では、温度850℃、処理時間を100分間とした。賦活処理した活物質の平均細孔径を水銀ポロシメーター(島津製作所製、装置名:ポロサイザ PORE SIZER 9320)を用いて測定したところ、正極用活物質では13.2Å、負極用活物質では12.9Åであった。
Example 1
First, activated carbon particles (trade name: RP-20, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) as an active material were activated with potassium hydroxide. The activation treatment conditions were a temperature of 850 ° C. and a treatment time of 100 minutes for the positive electrode active material, and a temperature of 850 ° C. and a treatment time of 100 minutes for the negative electrode active material. When the average pore diameter of the activated active material was measured using a mercury porosimeter (manufactured by Shimadzu Corporation, apparatus name: Porosizer PORE SIZER 9320), it was 13.2 mm for the positive electrode active material and 12.9 mm for the negative electrode active material. there were.

次に。賦活処理した上記活物質と、バインダとしてのPVDFとを、活物質:バインダ=70:30の質量割合で混合し、得られた混合物にN−メチルピロリドンを加えて混練することにより、正極及び負極用の塗布液をそれぞれ調製した。そして、それぞれの塗布液をドクターブレード法でアルミニウム箔(厚さ:20μm)の両面上に塗布し乾燥させ、それぞれ厚さ20μmの正極活物質層が両面上に積層されたシート、及び、厚さ20μmの負極活物質層が積層されたシートをそれぞれ得た。そして、活物質層の長さ及び幅が表1の値となるように、リード接続用のタブを設けた帯状の電極を上記シートのそれぞれから2つずつ打ち抜き、それぞれの電極のタブにアルミニウム箔からなるリード(厚さ:100μm)を超音波溶接法により接続した。   next. The above active material subjected to activation treatment and PVDF as a binder are mixed at a mass ratio of active material: binder = 70: 30, and N-methylpyrrolidone is added to the obtained mixture and kneaded, whereby a positive electrode and a negative electrode Each coating solution was prepared. Each coating solution is applied on both sides of an aluminum foil (thickness: 20 μm) by a doctor blade method and dried, and a sheet in which a positive electrode active material layer having a thickness of 20 μm is laminated on both sides, and a thickness. Sheets each having a 20 μm negative electrode active material layer laminated thereon were obtained. Then, two strip-like electrodes provided with lead connection tabs are punched out from each of the sheets so that the length and width of the active material layer are the values shown in Table 1, and aluminum foil is formed on each electrode tab. Leads made of (thickness: 100 μm) were connected by ultrasonic welding.

次に、正極の両面をセパレータとしての再生セルロース製不織布(厚さ:30μm、大きさ:14mm×195mm)で覆ってから、負極と対向させ、100℃、1kg/cm、10秒の条件で加熱加圧して、帯状の積層体を得た。この積層体を端部から円筒状に巻回し、巻き終わり部を巻き止めテープで止め、巻回型の電極体を得た。残りの2つの電極を用いて、同様に巻回型の電極体をもう1つ作製した。 Next, after covering both sides of the positive electrode with a non-woven fabric made of regenerated cellulose (thickness: 30 μm, size: 14 mm × 195 mm) as a separator, facing the negative electrode, under conditions of 100 ° C., 1 kg / cm 2 , 10 seconds Heating and pressing were performed to obtain a strip-shaped laminate. This laminate was wound in a cylindrical shape from the end, and the end of the winding was stopped with a winding tape to obtain a wound electrode body. Using the remaining two electrodes, another wound-type electrode body was similarly produced.

次に、一辺に開口部を有し、隔壁で内部が2つの空間に仕切られたアルミニウムラミネートフイルム製の外装体を用意した。そして、2つの空間に1つずつ上記電極体を収容した後、開口部から外装体内部に電解質溶液を注入した。電解質溶液は、電解質としてのトリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレートを、有機溶媒としてのプロピレンカーボネート(PC)に溶解したものであり、電解質溶液中の電解質濃度は1.0mol/Lとした。   Next, an exterior body made of an aluminum laminate film having an opening on one side and partitioned into two spaces by a partition was prepared. And after accommodating the said electrode body one by one in two spaces, the electrolyte solution was inject | poured in the exterior body from the opening part. The electrolyte solution was obtained by dissolving triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate as an electrolyte in propylene carbonate (PC) as an organic solvent, and the electrolyte concentration in the electrolyte solution was 1.0 mol / L.

次に、電極体に接続されたリードを外装体の開口部から取り出し、リードを挟んでラミネートフィルムの開口部を封止部材としてのポリプロピレンを用いて熱融着し、外装体を密封した。そして、2つの電極体における極性の異なる電極に接続された一対のリードを外装体の外部で電気的に接続し、2つの電極体を直列接続した。このようにして、表1の長さ及び幅の活物質層を集電体の両面に有する20mm×20mm×27mmのサイズの電気二重層キャパシタを得た。   Next, the lead connected to the electrode body was taken out from the opening of the exterior body, and the opening of the laminate film was heat-sealed using polypropylene as a sealing member with the lead interposed therebetween, and the exterior body was sealed. Then, a pair of leads connected to electrodes having different polarities in the two electrode bodies were electrically connected outside the exterior body, and the two electrode bodies were connected in series. In this way, an electric double layer capacitor having a size of 20 mm × 20 mm × 27 mm having active material layers having the length and width shown in Table 1 on both surfaces of the current collector was obtained.

(実施例2〜54、比較例1〜16)
活物質の平均細孔径、電解質、活物質層の長さ及び幅を表1〜6の各実施例及び比較例の値に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜54及び比較例1〜16の電気二重層キャパシタを得た。なお、活物質の平均細孔径は、賦活処理の処理時間を変えることにより調整した。
(Examples 2 to 54, Comparative Examples 1 to 16)
Examples 2 to 54 and Examples 2 to 54 were the same as Example 1 except that the average pore diameter of the active material, the electrolyte, and the length and width of the active material layer were changed to the values of the Examples and Comparative Examples of Tables 1 to 6. The electric double layer capacitors of Comparative Examples 1 to 16 were obtained. The average pore diameter of the active material was adjusted by changing the treatment time of the activation treatment.

実施例1〜54及び比較例1〜16について、正極用活物質の平均細孔径に対する対アニオンのイオン直径の比率(表4〜6中、「係数A」と表記する。)、及び、負極の活物質の平均細孔径に対するカチオンのイオン直径の比率(表4〜6中、「係数B」と表記する。)を算出した。その結果を表4〜6に示す。   For Examples 1 to 54 and Comparative Examples 1 to 16, the ratio of the ion diameter of the counter anion to the average pore diameter of the positive electrode active material (indicated as “coefficient A” in Tables 4 to 6), and the negative electrode. The ratio of the ion diameter of the cation to the average pore diameter of the active material (expressed as “coefficient B” in Tables 4 to 6) was calculated. The results are shown in Tables 4-6.

<面積の比の算出>
実施例1〜54及び比較例1〜16について、2つの電極体(表1〜3中「+直列」及び「−直列」と表記する。)における活物質層の長さ及び幅の値を用いて、正極及び負極の活物質層の一方面の面積をそれぞれ算出した。なお、「+直列」の電極体の負極と「−直列」の電極体の正極とが電気的に接続されているものとする。そして、「+直列」及び「−直列」の電極体それぞれにおける負極の活物質層の面積に対する正極の活物質層の面積の比、「+直列」及び「−直列」の電極体における正極の活物質層の面積の最小値に対する最大値の比、及び、「+直列」及び「−直列」の電極体における負極の活物質層の面積の最小値に対する最大値の比を算出した。その結果を表1〜3に示す。
<Calculation of area ratio>
For Examples 1 to 54 and Comparative Examples 1 to 16, the length and width values of the active material layer in two electrode bodies (indicated as “+ series” and “−series” in Tables 1 to 3) are used. Thus, the areas of one surface of the active material layer of the positive electrode and the negative electrode were respectively calculated. It is assumed that the negative electrode of the “+ series” electrode body and the positive electrode of the “− series” electrode body are electrically connected. Then, the ratio of the area of the active material layer of the positive electrode to the area of the active material layer of the negative electrode in each of the “+ series” and “− series” electrode bodies, the activity of the positive electrode in the “+ series” and “− series” electrode bodies. The ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the material layer and the ratio of the maximum value to the minimum value of the area of the active material layer of the negative electrode in the “+ series” and “− series” electrode bodies were calculated. The results are shown in Tables 1-3.

なお、上記全実施例及び比較例では、各電極は集電体の両面にそれぞれ活物質層を有しているので、面積の比の計算に用いる各電極の活物質層の面積は活物質層の両面の面積の合計値であるが、全実施例及び比較例において各電極の活物質層の両面の面積が互いに等しいことから、面積の比の計算に用いる各電極の活物質層の面積に、両面の合計値を用いても、一方面の値を用いても結果は変わらない。   In all the above examples and comparative examples, each electrode has an active material layer on both sides of the current collector, so the area of the active material layer of each electrode used for calculating the area ratio is the active material layer The total area of both surfaces of each electrode is the same as that of the active material layer of each electrode used for calculating the ratio of the areas because the areas of both surfaces of the active material layer of each electrode are equal to each other in all examples and comparative examples. Even if the total value of both sides is used or the value of one side is used, the result does not change.

<容量維持率測定>
実施例1〜54及び比較例1〜16の電気二重層キャパシタについて、1Aで5.7Vまで5秒間定電流定電圧充電(CC−CV充電)し、3Aで0Vまで5秒間CC−CV放電する工程を1サイクルとして、この工程を5000サイクル行った。なお、1サイクル目のCC−CV放電において、電圧が5Vから3Vに至るまでの所要時間を計測し、電流値及び所要時間を用いて初回容量値(C)を算出した。
<Capacity retention measurement>
For the electric double layer capacitors of Examples 1 to 54 and Comparative Examples 1 to 16, constant current and constant voltage charge (CC-CV charge) to 5.7 V at 1 A for 5 seconds, and CC-CV discharge to 0 V at 3 A for 5 seconds This process was set to 1 cycle, and this process was performed 5000 cycles. In the CC-CV discharge at the first cycle, the required time from the voltage to 5 V to 3 V was measured, and the initial capacity value (C 0 ) was calculated using the current value and the required time.

上記5000サイクルの充放電の後、50mAで5.7Vまで定電流(CC)充電を行い、更に、5.7Vで10秒間定電圧(CV)充電を行った。次に、50mAで0VまでCC放電を行い、電圧が5Vから3Vに至るまでの所要時間を計測し、電流値及び所要時間を用いて容量値(C)を算出した。そして、初回容量値(C)に対する容量値(C)の割合(=C/C×100)を容量維持率(%)として算出した。その結果を表4〜6に示す。なお、容量維持率が80%以上の場合を良好なものと判断した。 After the 5000 cycles of charging and discharging, constant current (CC) charging was performed at 50 mA up to 5.7 V, and further, constant voltage (CV) charging was performed at 5.7 V for 10 seconds. Next, CC discharge was performed to 0 V at 50 mA, the required time until the voltage reached from 5 V to 3 V was measured, and the capacity value (C 1 ) was calculated using the current value and the required time. Then, the ratio (= C 1 / C 0 × 100) of the capacity value (C 1 ) to the initial capacity value (C 0 ) was calculated as the capacity maintenance ratio (%). The results are shown in Tables 4-6. In addition, the case where a capacity maintenance rate was 80% or more was judged to be favorable.

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4a,4b…電極体、20a,20b…正極、30a,30b…負極、40…セパレータ、100…電気二重層キャパシタ。   4a, 4b ... electrode body, 20a, 20b ... positive electrode, 30a, 30b ... negative electrode, 40 ... separator, 100 ... electric double layer capacitor.

Claims (3)

正極と負極とがセパレータを挟んで積層されると共に、電解質溶液が含浸された複数の電極体を備え、
前記複数の前記電極体は、電気的に直列に接続され、
前記正極及び前記負極は、細孔を有する活物質を含み、
前記電解質溶液は、カチオン及び当該カチオンの対アニオンを有する電解質を含み、
前記正極の前記活物質の平均細孔径に対する前記対アニオンのイオン直径の比率は、2.5〜2.8であり、
前記負極の前記活物質の平均細孔径に対する前記カチオンのイオン直径の比率は、1.65〜1.85である、電気二重層キャパシタ。
A positive electrode and a negative electrode are laminated with a separator in between, and a plurality of electrode bodies impregnated with an electrolyte solution are provided,
The plurality of electrode bodies are electrically connected in series,
The positive electrode and the negative electrode include an active material having pores,
The electrolyte solution includes an electrolyte having a cation and a counter anion of the cation,
The ratio of the ion diameter of the counter anion to the average pore diameter of the active material of the positive electrode is 2.5 to 2.8,
The electric double layer capacitor, wherein a ratio of an ion diameter of the cation to an average pore diameter of the active material of the negative electrode is 1.65 to 1.85.
前記正極の前記活物質の材料は、前記負極の前記活物質と同じ材料である、請求項1に記載の電気二重層キャパシタ。   The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein a material of the active material of the positive electrode is the same material as the active material of the negative electrode. 前記電解質は、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート及びトリエチルモノメチルアンモニウムテトラフルオロボレートの少なくとも一方である、請求項1又は2に記載の電気二重層キャパシタ。   The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the electrolyte is at least one of tetraethylammonium tetrafluoroborate and triethylmonomethylammonium tetrafluoroborate.
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