JP2014212314A - 活性炭を含む電極 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の電極について、以下に一例を説明する。本発明の電極は、少なくとも1枚の電極シートを含む。この電極シートは、炭素繊維とバインダとを含む材料によって構成された不織布と、その不織布内の空隙に保持された活性炭とを含む。不織布は、炭素繊維およびバインダのみで構成されてもよいし、それらとその他の材料との混合物によって構成されてもよい。
炭素繊維:5質量%〜50質量%
バインダ:5質量%〜50質量%
活性炭:5質量%〜90質量%(たとえば30質量%〜90質量%)
炭素繊維:5質量%〜30質量%
バインダ:10質量%〜30質量%
活性炭:40質量%〜85質量%
炭素繊維:10質量%〜30質量%
バインダ:10質量%〜30質量%
活性炭:40質量%〜80質量%
電極の製造方法に特に限定はない。電極の製造方法の一例について以下に説明する。まず、炭素繊維、バインダおよび活性炭を含む材料を水に分散させたのち、抄紙する。水に分散させる際には、分散状態を安定化させるための助剤を必要に応じて添加してもよい。分散性を高めて抄紙することによって、炭素繊維とバインダと活性炭とがほぼ均質に混ざり合った電極シートを形成できる。
炭素繊維:50質量%〜80質量%
バインダ:20質量%〜50質量%
実施例1では、本発明の電極シートを作製した。まず、炭素繊維とバインダと活性炭粉末とを、水に分散させた。このとき、質量比で、炭素繊維:バインダ:活性炭粉末=20:20:60となるように分散させた。炭素繊維には、平均繊維長が6mmで平均径が13μmのものを用いた。バインダには、アクリルパルプを用いた。活性炭粉末には、平均粒径が50μmのものを用いた。
実施例2では、電極シートの空隙率を変化させて特性を測定した。実施例2では、活性炭粉末(60質量%)と炭素繊維(20質量%)とアクリルパルプ(20質量%)とを抄紙することによって、シートを作製した。そして、抄紙されたシートに対して加熱・加圧処理をすることによって電極シートを得た。次に、4枚の電極シートを重ねてプレスすることによって、電極を得た。このとき、プレスの条件を変えることによって、空隙率が約35%である電極(サンプル2−1)2枚と、空隙率が約65%である電極(サンプル2−2)2枚とを作製した。なお、これらの空隙率は上述した方法(イオンの吸着量を測定する方法)で求めた。サンプル2−1の電極の厚さは0.59mmおよび0.62mmであり、サンプル2−2の電極の厚さは0.84mmおよび0.90mmであった。サンプル2−1の2枚の電極を正極および負極としてその応答性を、サイクリックボルタンメトリによって評価した。同様に、サンプル2−2の2枚の電極を正極および負極としてその応答性を評価した。
実施例3では、活性炭粉末の割合が異なる2種類の電極シートを作製してその特性を比較した。第1の電極シートの組成比は、活性炭粉末:炭素繊維:アクリルパルプ=60質量%、20質量%:20質量%とした。第2の電極シートの組成比は、活性炭粉末:炭素繊維:アクリルパルプ=64質量%、17質量%:19質量%とした。これら2つの電極シートについて、4端子法によって体積抵抗率を求めた。その結果、活性炭粉末の割合が低く炭素繊維の割合が高い第1の電極シートの体積抵抗率は約0.1Ω・cmであった。また、活性炭粉末の割合が高く炭素繊維の割合が低い第2の電極シートの体積抵抗率は約0.15Ω・cmであった。
炭素繊維(導電材):20質量%〜30質量%
バインダ:10質量%〜30質量%
活性炭:40質量%〜70質量%
10a 電極シート
10b 線状の集電体
Claims (12)
- 少なくとも1枚の電極シートを含む電極であって、
前記電極シートは、炭素繊維とバインダとを含む材料によって構成された不織布と、前記不織布内の空隙に保持された活性炭とを含む、電極。 - 前記活性炭が、活性炭粉末および繊維状活性炭から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の電極。
- 前記バインダが熱可塑性樹脂繊維を含む、請求項1または2に記載の電極。
- 前記熱可塑性樹脂繊維が親水性の熱可塑性樹脂繊維である、請求項3に記載の電極。
- 前記バインダがアクリル系樹脂繊維を含む、請求項1または2に記載の電極。
- 複数の前記電極シートを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電極。
- 複数の前記電極シート同士が熱融着されている、請求項6に記載の電極。
- 複数の前記電極シートの間に配置された集電体をさらに含む、請求項6または7に記載の電極。
- 電極内で発生したガスを放出するための複数の穴が前記電極シートに形成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電極。
- 前記電極シートは、
前記炭素繊維と前記バインダと前記活性炭とを、
前記炭素繊維:5質量%〜30質量%
前記バインダ:10質量%〜30質量%
前記活性炭:40質量%〜85質量%
の範囲で含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電極。 - 導電性カーボン粉末をさらに含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電極。
- 容量性脱イオンの装置において水中のイオンの吸脱着に用いられる、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電極。
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