JP2015032769A - 電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極膜の製造時に生じる端材を再利用できる、強度が高いＥＤＬＣ用電極膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する工程、前記成形体を粉砕して平均粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する工程、および炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を、前記炭素質粉末、前記導電性助剤、前記フッ素樹脂および前記改質材料の合計１００重量％に対して前記改質材料が１〜４０重量％となる割合で混練し、得られた混練物を圧延して電気二重層キャパシタ用電極膜を製造する工程を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する工程、前記成形体を粉砕して平均粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する工程、および炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を、前記炭素質粉末、前記導電性助剤、前記フッ素樹脂および前記改質材料の合計１００重量％に対して前記改質材料が１〜４０重量％となる割合で混練し、得られた混練物を圧延して電気二重層キャパシタ用電極膜を製造する工程を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法に関する。
電気二重層キャパシタ（以下「ＥＤＬＣ」ともいう。）用の電極膜の製造方法としては、活性炭、カーボンブラックおよびバインダー（ＰＴＦＥなど）を混練し、これをシート化するという製造方法が従来知られている（たとえば、特許文献１）。
しかしながら、この方法では、電極中での炭素微粉（活性炭）の密度を十分に向上させることが困難であるとして、特許文献２では、炭素微粉、導電性助剤及びバインダからなる原料を混合、混練して混練物とした後、この混練物をロールプレスで所定の厚さのシート状成形体とすることによりキャパシタ用分極性電極を製造する方法であって、前記混練物が、前記原料を混合、混練した一次混練物を乾燥、加圧成形した後、破砕、分級することにより得られたものであるキャパシタ用分極性電極の製造方法が提案されている。特許文献２には、この方法によって、分極性電極中における炭素微粉の密度を向上させることができるため、キャパシタの高容量化に寄与することができると記載されている。
また、特許文献３には、炭素質粉末、導電性助剤及びバインダを含む原料を混合、混練して混練物とし、この混練物を細粒化して成形材料を作製し、この成形材料を成形、圧延してシート状の電気二重層コンデンサ用分極性電極を製造する方法であって、前記混練物を細粒化した成形材料として、その粒の形状は塊状で、粒径は４７μｍ以上でかつ８４０μｍ未満の範囲のものを用いるようにした電気二重層コンデンサ用分極性電極の製造方法が開示され、この方法によって、引張強度の強い分極性電極を製造できると記載されている。特許文献３には、混練物を細粒化する方法として、混練物をキザミ刃により刻むことが挙げられている。
しかしながら、単に炭素粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、これをシート化するという製造方法（たとえば特許文献１）により得られたＥＤＬＣ用電極膜にも、特許文献２あるいは特許文献３に記載された製造方法により得られたＥＤＬＣ用電極膜にも、強度の点で改善の余地があった。
また、特許文献１〜３のいずれの製造方法においても、製造されたシート状の成形体を所望の形状に切断してＥＤＬＣ用電極膜とする際に端材が生じてしまい、その再利用が望まれる。
本発明はこのような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極膜の製造時に生じる端材を再利用できる、強度が高いＥＤＬＣ用電極膜の製造方法を提供することにある。
本発明は、たとえば以下の［１］〜［３］に関する。
［１］
炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する工程（ａ１）、
前記成形体を粉砕して平均粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する工程（ａ２）、および
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を、前記炭素質粉末、前記導電性助剤、前記フッ素樹脂および前記改質材料の合計１００重量％に対して前記改質材料が１〜４０重量％となる割合で混練し、得られた混練物を圧延して電気二重層キャパシタ用電極膜を製造する工程（ｂ）
を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
［１］
炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する工程（ａ１）、
前記成形体を粉砕して平均粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する工程（ａ２）、および
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を、前記炭素質粉末、前記導電性助剤、前記フッ素樹脂および前記改質材料の合計１００重量％に対して前記改質材料が１〜４０重量％となる割合で混練し、得られた混練物を圧延して電気二重層キャパシタ用電極膜を製造する工程（ｂ）
を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
［２］
前記改質材料の安息角が４５度以下であることを特徴とする上記［１］に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
前記改質材料の安息角が４５度以下であることを特徴とする上記［１］に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
［３］
前記工程（ａ２）において、前記成形体またはその粉砕物に電子線を照射することを特徴とする上記［１］または［２］に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
前記工程（ａ２）において、前記成形体またはその粉砕物に電子線を照射することを特徴とする上記［１］または［２］に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
本発明のＥＤＬＣ用電極膜の製造方法によれば、強度が高いＥＤＬＣ用電極膜を製造することができる。また、シート状の成形体を切断してＥＤＬＣ用電極膜を得る際に生じる端材を、工程（ａ２）で粉砕する成形体として、再利用することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のＥＤＬＣ用電極膜の製造方法は、
炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを用いて成形体を製造する工程（ａ１）、
前記成形体を粉砕して改質材料を製造する工程（ａ２）、および
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を用いてＥＤＬＣ用電極膜を製造する工程（ｂ）
を含むことを特徴とする。
本発明のＥＤＬＣ用電極膜の製造方法は、
炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを用いて成形体を製造する工程（ａ１）、
前記成形体を粉砕して改質材料を製造する工程（ａ２）、および
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を用いてＥＤＬＣ用電極膜を製造する工程（ｂ）
を含むことを特徴とする。
工程（ａ１）；
工程（ａ１）では、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する。
工程（ａ１）では、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する。
炭素質粉末としては、比表面積の大きい活性炭や活性炭繊維、炭素材料に賦活処理を施して製造される黒鉛類似の微結晶炭素等の多孔質炭素材料が挙げられ、活性炭が好ましい。炭素質粉末の比表面積は、好ましくは１，０００〜２，５００ｍ2／ｇ程度である。
前記炭素質粉末は、電気二重層キャパシタにおいて、電解液中に存在するアニオン、カチオンを吸着して電気二重層を形成し、蓄電するという作用を奏す。
前記炭素質粉末の割合は、ＥＤＬＣにおける単位面積当たりのエネルギー密度の向上に大きく影響するため、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計を１００重量％とすると、好ましくは６０〜９３重量％であり、本発明の電極膜を電気自動車用のような高出力密度用ＥＤＣＬに用いる場合であれば、好ましくは７０〜９０重量％である。
前記炭素質粉末の割合は、ＥＤＬＣにおける単位面積当たりのエネルギー密度の向上に大きく影響するため、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計を１００重量％とすると、好ましくは６０〜９３重量％であり、本発明の電極膜を電気自動車用のような高出力密度用ＥＤＣＬに用いる場合であれば、好ましくは７０〜９０重量％である。
導電性助剤としては、アセチレンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられ、これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
導電性助剤は、炭素質粉末同士での間の電気伝導性および炭素質粉末と集電体との間での電気伝導性を向上させる。
導電性助剤の割合は、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計を１００重量％とすると、電極膜の内部抵抗を低く抑え、出力密度の高い電気二重層キャパシタを製造できることから好ましくは３重量％以上であり、電極膜中の炭素微粉末の割合を相対的に高めてエネルギー密度の高い電極膜中を製造できることから、好ましくは１５重量％以下である。
導電性助剤の割合は、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計を１００重量％とすると、電極膜の内部抵抗を低く抑え、出力密度の高い電気二重層キャパシタを製造できることから好ましくは３重量％以上であり、電極膜中の炭素微粉末の割合を相対的に高めてエネルギー密度の高い電極膜中を製造できることから、好ましくは１５重量％以下である。
前記フッ素樹脂バインダーにおけるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフロロアルキレンビニールエーテル共重合体等が挙げられ、中でも、化学的に安定なことからポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
前記フッ素樹脂バインダーの割合は、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計を１００重量％とすると、電極膜の引っ張り強度を高める観点からは、好ましくは４重量％以上、より好ましくは５重量％以上であり、電極膜の内部抵抗を低く抑える観点から２５重量％以下、好ましくは１５重量％以下である。
得られた混合物を混練する際には、混練によるフッ素樹脂バインダーの繊維化を促進させるために、前記混合物に成形助剤をさらに添加してもよい。
前記成形助剤としては、水、メタノール、エタノール等の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールなどが挙げられ、成形性の観点から一価アルコールが好ましい。
前記成形助剤としては、水、メタノール、エタノール等の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールなどが挙げられ、成形性の観点から一価アルコールが好ましい。
前記成形助剤の量は、工程（ａ１）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの合計１００重量部に対して、好ましくは８０重量部以上、より好ましくは１００〜６００重量部である。
前記成形助剤は、好ましくは、混練物を成形する際またはその後に、加熱等により除去される。
工程（ａ１）で炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーから成形体を製造する際の操作としては、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーからＥＤＬＣ用電極を製造する際の従来公知の操作（混練操作、成形操作等）を適用することができる。
工程（ａ１）で炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーから成形体を製造する際の操作としては、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーからＥＤＬＣ用電極を製造する際の従来公知の操作（混練操作、成形操作等）を適用することができる。
前記炭素質粉末、前記導電性助剤および前記フッ素樹脂バインダー、ならびに任意に前記成形助剤をせん断力を加えながら十分に混練すると、フッ素樹脂バインダーが微細な繊維状となり、前記炭素質粉末、前記導電性助剤および前記フッ素樹脂バインダーが互いに結着する。
混練には加圧ニーダーを用いることができる。また、混練温度は、フッ素樹脂が十分な流動性を示す温度であればよく、たとえば２０〜１２０℃程度である。
混練には加圧ニーダーを用いることができる。また、混練温度は、フッ素樹脂が十分な流動性を示す温度であればよく、たとえば２０〜１２０℃程度である。
得られた混練物から成形物を得る方法としては、たとえば、混練物を押出あるいは圧延などの方法によりロッド状あるいは板状に予備成形し、これをさらに圧延ロールで圧延するなどの方法でシート状に成形する方法などが挙げられる。成形に圧延ロールを使用する場合には、圧延ロール温度は、好ましくは２０〜１００℃、より好ましくは４０〜８０℃である。
また、混練物を圧延する工程の後に加熱により前記成形助剤を除去する場合、加熱温度は、たとえば１００〜２００℃、加熱時間は、たとえば５分間〜５時間である。
また、混練物を圧延する工程の後に加熱により前記成形助剤を除去する場合、加熱温度は、たとえば１００〜２００℃、加熱時間は、たとえば５分間〜５時間である。
工程（ａ２）；
工程（ａ２）では、工程（ａ１）で得られた成形体を粉砕して粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する。前記成形体は、従来公知の、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを含む電極膜の製造過程で生じた電極膜の端材であってもよく、本発明に係る製造方法によって電極膜を製造する際に生じた端材であってもよい。したがって、本発明によれば、このような電極膜の端材を再利用することができる。また、本発明の製造方法において、成形体の粉砕は、たとえば、筺体中で、材料を切断する刃または粉砕するハンマー等を高速で回転させ、この中に前記成形体を導入することで、実施することができる。前記成形体を細かく粉砕するためには、好ましくはスクリーン式中粉砕機（たとえば、（株）ホーライ製のＴＰシリーズ、ホソカワミクロン（株）製のＦＭシリーズ、牧野産業（株）製のＣＩシリーズ）が用いられる。
工程（ａ２）では、工程（ａ１）で得られた成形体を粉砕して粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する。前記成形体は、従来公知の、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを含む電極膜の製造過程で生じた電極膜の端材であってもよく、本発明に係る製造方法によって電極膜を製造する際に生じた端材であってもよい。したがって、本発明によれば、このような電極膜の端材を再利用することができる。また、本発明の製造方法において、成形体の粉砕は、たとえば、筺体中で、材料を切断する刃または粉砕するハンマー等を高速で回転させ、この中に前記成形体を導入することで、実施することができる。前記成形体を細かく粉砕するためには、好ましくはスクリーン式中粉砕機（たとえば、（株）ホーライ製のＴＰシリーズ、ホソカワミクロン（株）製のＦＭシリーズ、牧野産業（株）製のＣＩシリーズ）が用いられる。
工程（ａ２）で製造される改質材料の粒径は、バインダーにより改質材料を保持して電極膜の粉落ちを防ぐ観点から、５μｍ以上、好ましくは６μｍ以上であり、電極膜を均一にかつ穴が開くことなどなく成形する観点から１００μｍ以下、好ましくは９０μｍ以下である。なお、この粒径の値は、後述する実施例で採用した方法または同等の方法により測定した場合の値である。
前記粒径の値は、粉砕する時間、電子ビームを照射する時間を変化させることなどにより増減でき、これらの時間が長いほど前記の値が小さくなる傾向にある。
また、改質材料の安息角は、工程（ｂ）において各原料を混練する際に改質材料を良好に分散させることにより、電極膜に穴が空いたり、その強度にムラが生じたりすることを防ぐという観点から、好ましくは４５度以下である。
前記安息角の値は、以下の方法または同等の方法により測定した場合の値である。
また、改質材料の安息角は、工程（ｂ）において各原料を混練する際に改質材料を良好に分散させることにより、電極膜に穴が空いたり、その強度にムラが生じたりすることを防ぐという観点から、好ましくは４５度以下である。
前記安息角の値は、以下の方法または同等の方法により測定した場合の値である。
（安息角の測定方法）
ホソカワミクロン（株）製のパウダテスタＰＴ−Ｘを用いて測定を行う。具体的には、まず、直径８０ｍｍの粉体捕集台を設置し、内径７ｍｍのノズルを有する漏斗を、ノズルの下端が前記粉体捕集台から７５ｍｍの高さになるように設置する。改質材料を、分散篩を用いて振動させながら漏斗に供給し、漏斗から粉体捕集台に静かに落下させ、粉体捕集台上に形成された円錐状の粉体層の斜面が水平面となす角（安息角）を測定する。
ホソカワミクロン（株）製のパウダテスタＰＴ−Ｘを用いて測定を行う。具体的には、まず、直径８０ｍｍの粉体捕集台を設置し、内径７ｍｍのノズルを有する漏斗を、ノズルの下端が前記粉体捕集台から７５ｍｍの高さになるように設置する。改質材料を、分散篩を用いて振動させながら漏斗に供給し、漏斗から粉体捕集台に静かに落下させ、粉体捕集台上に形成された円錐状の粉体層の斜面が水平面となす角（安息角）を測定する。
前記安息角の値は、粉砕する時間、電子ビームを照射する時間を変化させることなどにより増減でき、これらの時間が長いほど前記の値が小さくなる傾向にある。
工程（ａ２）では、好ましくは、工程（ａ１）で得られた成形体またはその粉砕物に電子線を照射する。電子線照射を行うと、成形体中のフッ素樹脂バインダーの繊維が切断されて短くなることによって改質材料が原料全体へ均一に混合され均一な構造の電極膜が得られ易く、ひいては電解液が電極膜へ均一に含浸するため内部抵抗が低く静電容量が向上するという効果が発揮される。
工程（ａ２）では、好ましくは、工程（ａ１）で得られた成形体またはその粉砕物に電子線を照射する。電子線照射を行うと、成形体中のフッ素樹脂バインダーの繊維が切断されて短くなることによって改質材料が原料全体へ均一に混合され均一な構造の電極膜が得られ易く、ひいては電解液が電極膜へ均一に含浸するため内部抵抗が低く静電容量が向上するという効果が発揮される。
電子線の照射方法としては、従来公知の方法を適応できる。たとえば、実用新案登録第２５６２６５４に開示されているような処理容器を用いて電子線照射を行ってもよい。
電子線としては、たとえばコバルト６０線源からのγ線が挙げられる。
電子線としては、たとえばコバルト６０線源からのγ線が挙げられる。
電子線の線量は、フッ素樹脂バインダーの繊維を切断して短くすることにより粒径の小さい改質材料を製造する観点から、好ましくは３ｋＧｙ以上、さらに好ましくは４ｋＧｙ以上である。この効果は、線量を大きくし過ぎてもあまり変わらないため、線量は好ましくは１０ｋＧｙ以下、さらに好ましくは６ｋＧｙ以下である。
前記粉砕物に電子線を照射する場合には、照射後に粉砕物をさらに粉砕してもよい。
前記成形体を粉砕した後、粉砕物は、好ましくは分級される。
粉砕物の分級は、公知の方法で行うことができる。また、前記成形体を粉砕するための粉砕機に篩を設けて、粉砕および分級を実施してもよい。
前記成形体を粉砕した後、粉砕物は、好ましくは分級される。
粉砕物の分級は、公知の方法で行うことができる。また、前記成形体を粉砕するための粉砕機に篩を設けて、粉砕および分級を実施してもよい。
工程（ｂ）；
工程（ｂ）では、炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂バインダーおよび前記改質材料を、一定の割合で混練し、得られた混練物を圧延してＥＤＣＬ用電極膜を製造する。
工程（ｂ）では、炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂バインダーおよび前記改質材料を、一定の割合で混練し、得られた混練物を圧延してＥＤＣＬ用電極膜を製造する。
換言すると、工程（ｂ）には、原料の１つとして前記改質材料を用いることを除けば、従来公知の、炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの混練物を圧延してＥＤＣＬ用電極膜を製造する方法を適用することができる。
工程（ｂ）で混練される炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの詳細（具体例、これら３成分間での配合割合等）は前述のとおりである。
工程（ｂ）で混練される炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーの詳細（具体例、これら３成分間での配合割合等）は前述のとおりである。
前記改質材料の配合割合は、工程（２）で混練される炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂バインダーおよび改質材料の合計量を１００重量％とすると、１〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。電極膜の強度は、フッ素樹脂バインダーの量、および（繊維化されていない）フッ素樹脂バインダーが工程（ｂ）での剪断によってどの程度繊維化されるかに、大きく依存する。上記割合で前記改質材料が配合されていると、フッ素樹脂バインダー剪断がかかり易くなり、その繊維化が進行して電極膜の強度が向上する。一方、上記割合が１重量％よりも過少であると、電極膜の成形性が悪くなりやすい。また、前記改質材料の製造過程では、繊維状バインダーが繰り返し切断、延伸されているため、前記改質材料中のフッ素樹脂バインダーの結着力は低い。さらに、前記改質材料の配合割合が過度に高いと、フッ素樹脂バインダーに過度の剪断がかかり、その繊維が切れてしまう。したがって、上記割合が４０重量％よりも過大であると、得られる電極膜の強度が弱くなる。
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂バインダーおよび前記改質材料は、成形助剤と共に混練してもよい。
前記成形助剤としては、上述した物質を用いることができ、成形性の観点から一価アルコールが好ましい。
前記成形助剤としては、上述した物質を用いることができ、成形性の観点から一価アルコールが好ましい。
前記成形助剤の量は、工程（ｂ）で用いられる炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂バインダーおよび改質材料の合計１００重量部に対して、好ましくは８０重量部以上、より好ましくは１００〜６００重量部である。
前記成形助剤は、好ましくは、混練物を成形して電極膜を製造する際またはその後に、加熱等により除去される。
得られた混練物を圧延するための方法は特に限定されないが、その例としては、混練物を押出あるいは圧延などの方法によりロッド状あるいは板状に予備成形し、これをさらに圧延ロールで圧延するなどの方法でシート状に成形する方法などが挙げられる。成形に圧延ロールを使用する場合には、圧延ロール温度は、好ましくは２０〜１００℃、より好ましくは４０〜８０℃である。
得られた混練物を圧延するための方法は特に限定されないが、その例としては、混練物を押出あるいは圧延などの方法によりロッド状あるいは板状に予備成形し、これをさらに圧延ロールで圧延するなどの方法でシート状に成形する方法などが挙げられる。成形に圧延ロールを使用する場合には、圧延ロール温度は、好ましくは２０〜１００℃、より好ましくは４０〜８０℃である。
また、混練物を圧延する工程の後に加熱により前記成形助剤を除去する場合、加熱温度は、たとえば１００〜２００℃、加熱時間は、たとえば５分間〜５時間である。
圧延により得られたシート状の成形体は、そのままＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよく、電極膜の厚さをより高い精度で制御したり、電極膜の密度をより高めたりすることを目的として、複数回圧延を繰り返してからＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよく、所望の大きさに切断してからＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよい。
圧延により得られたシート状の成形体は、そのままＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよく、電極膜の厚さをより高い精度で制御したり、電極膜の密度をより高めたりすることを目的として、複数回圧延を繰り返してからＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよく、所望の大きさに切断してからＥＤＬＣ用電極膜として用いてもよい。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
＜測定方法＞
１．改質材料；
実施例等の過程で製造された改質材料を以下のように測定した。
（平均粒径）
改質材料を水に分散させて、レーザー回折式粒度分布測定装置（（株）島津製作所製 商品名「ＳＡＬＤ−７０００」）を用いてその粒度分布を測定し、Ｄ５０の値を改質材料の平均粒径と定義した。
（安息角）
安息角は、上述の方法により測定した。
＜測定方法＞
１．改質材料；
実施例等の過程で製造された改質材料を以下のように測定した。
（平均粒径）
改質材料を水に分散させて、レーザー回折式粒度分布測定装置（（株）島津製作所製 商品名「ＳＡＬＤ−７０００」）を用いてその粒度分布を測定し、Ｄ５０の値を改質材料の平均粒径と定義した。
（安息角）
安息角は、上述の方法により測定した。
２．電極膜；
実施例等で製造された各電極膜を以下のように測定ないし評価した。
（密度）
密度は、電極膜を５０ｍｍ×８０ｍｍに電極を打ち抜き評価した。
（内部抵抗、静電容量）
各実施例等において電極膜を直径１６ｍｍの大きさに打ち抜き、これを２枚準備し、２枚の電極膜をセパレータ（ＰＴＦＥメンブレンフィルター：厚さ５０μｍ）を介して、かつセパレータに接するように対向させ、これらを電解液（溶質がテトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウムであるポリカーボネイト溶液（１Ｍ）：東洋合成株式会社製）に浸して、オープンセルにセットした。
オープンセルを定電圧（２．７Ｖ）で満充電した後、定電流（５ｍＡ）放電を行い、得られた放電カーブから初期の内部抵抗および静電容量の値を求めた。
実施例等で製造された各電極膜を以下のように測定ないし評価した。
（密度）
密度は、電極膜を５０ｍｍ×８０ｍｍに電極を打ち抜き評価した。
（内部抵抗、静電容量）
各実施例等において電極膜を直径１６ｍｍの大きさに打ち抜き、これを２枚準備し、２枚の電極膜をセパレータ（ＰＴＦＥメンブレンフィルター：厚さ５０μｍ）を介して、かつセパレータに接するように対向させ、これらを電解液（溶質がテトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウムであるポリカーボネイト溶液（１Ｍ）：東洋合成株式会社製）に浸して、オープンセルにセットした。
オープンセルを定電圧（２．７Ｖ）で満充電した後、定電流（５ｍＡ）放電を行い、得られた放電カーブから初期の内部抵抗および静電容量の値を求めた。
（粉落ち性）
電極膜の片面を指で触れ、下記の基準に基づいて評価を行った。
○：粉体が指にほとんど付着しない
△：粉体が指に少量付着する
×：粉体で指が真っ黒になるほど粉体が指に付着する
（電極膜の強度）
実施例または比較例で製造された各電極膜を、ダンベル１号で打ち抜き、この試験片の両端部をチャックし、上下方向の１軸方向に５ｍｍ／分の速度で引っ張り、試験片が破断した際の引張強度を測定した。
電極膜の片面を指で触れ、下記の基準に基づいて評価を行った。
○：粉体が指にほとんど付着しない
△：粉体が指に少量付着する
×：粉体で指が真っ黒になるほど粉体が指に付着する
（電極膜の強度）
実施例または比較例で製造された各電極膜を、ダンベル１号で打ち抜き、この試験片の両端部をチャックし、上下方向の１軸方向に５ｍｍ／分の速度で引っ張り、試験片が破断した際の引張強度を測定した。
［実施例１］
工程（ａ１）；
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、比表面積：１６００〜１７００ｍ2／ｇ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合し、１５０重量部の成形助剤（エタノール）をさらに添加して、これらを３０℃で混練した。
工程（ａ１）；
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、比表面積：１６００〜１７００ｍ2／ｇ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合し、１５０重量部の成形助剤（エタノール）をさらに添加して、これらを３０℃で混練した。
得られた混練物を、押出し速度６０００ｍｍ／分の条件で押出成形して、ロッドの長手方向に垂直な断面が、圧縮方向の径が１８ｍｍ、圧縮方向に直交する横方向の径が３２ｍｍの楕円形であり、ロッド長さが０．２ｍであるロッド状予備成形体を得た。得られたロッド状予備成形体をロール圧延機により、圧延ロール温度６０℃、圧力８００〜１１００ｋｇ／ｃｍの条件で圧延し、厚さ０．８ｍｍ、幅１５０ｍｍのシートを得た。
工程（ａ２）；
得られたシートを、１２０℃で１時間乾燥させ、次いでスクリーン式中粉砕機（ホソカワミクロン（株）製 ＦＭ−２）により粒径が２ｍｍ以下になるように粉砕して、粉砕粒を得た。
得られたシートを、１２０℃で１時間乾燥させ、次いでスクリーン式中粉砕機（ホソカワミクロン（株）製 ＦＭ−２）により粒径が２ｍｍ以下になるように粉砕して、粉砕粒を得た。
この粉砕粒に５ｋＧｙの電子線を照射し、再度、スクリーン式中粉砕機により粉砕および分級を行い、平均粒径９０μｍ、安息角４４°の改質材料Ｂを得た。なお、電子線の照射条件は、以下のとおりであった。
照射機器：ラジエ工業（株）製 光電子分光装置 ＪＰＳ−９０１０ＭＸ
照射条件：
Ｘ線源：ＭｇＫα(出力：１０ｋＶ、１０ｍＡ)
光電子取り出し角度：４５°
Ｐａｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ：５０ｅＶ
Ｓｗｅｅｐ数：１回
ステップサイズ：０．１ｅＶ
照射機器：ラジエ工業（株）製 光電子分光装置 ＪＰＳ−９０１０ＭＸ
照射条件：
Ｘ線源：ＭｇＫα(出力：１０ｋＶ、１０ｍＡ)
光電子取り出し角度：４５°
Ｐａｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ：５０ｅＶ
Ｓｗｅｅｐ数：１回
ステップサイズ：０．１ｅＶ
工程（ｂ）；
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、比表面積：１６００〜１７００ｍ2／ｇ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合して混合物Ａを得た。混合物Ａにさらに改質材料Ｂを添加し、これらをニーダーを用いて回転数２００ｒｐｍ、温度３０℃で３０分間混練した。なお、混合物Ａと改質材料Ｂとの配合比（混合物Ａ：改質材料Ｂ）は、７０重量％：３０重量％であった。
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、比表面積：１６００〜１７００ｍ2／ｇ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合して混合物Ａを得た。混合物Ａにさらに改質材料Ｂを添加し、これらをニーダーを用いて回転数２００ｒｐｍ、温度３０℃で３０分間混練した。なお、混合物Ａと改質材料Ｂとの配合比（混合物Ａ：改質材料Ｂ）は、７０重量％：３０重量％であった。
得られた混練物を、押出し速度６０００ｍｍ／分の条件で押出成形して、ロッドの長手方向に垂直な断面が、圧縮方向の径が１８ｍｍ、圧縮方向に直行する横方向の径が３２ｍｍの楕円形であり、ロッド長さが０．２ｍであるロッド状予備成形体を成形した。得られたロッド状予備成形体をロール圧延により、圧延ロール温度６０℃、圧力８００〜１１００ｋｇ／ｃｍの条件で圧延し、厚さ０．８ｍｍ、幅１５０ｍｍのシートを得た。
得られたシートをさらに同条件で圧延し、１２０℃で１時間乾燥させて、平均厚さ約２００μｍの電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
得られたシートをさらに同条件で圧延し、１２０℃で１時間乾燥させて、平均厚さ約２００μｍの電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［実施例２］
工程（ａ２）において分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を５０μｍとしたこと、および工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を９０重量％：１０重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
工程（ａ２）において分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を５０μｍとしたこと、および工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を９０重量％：１０重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［実施例３］
工程（ａ２）において分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を５μｍとしたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
工程（ａ２）において分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を５μｍとしたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［実施例４］
工程（ｂ）において、配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を９７重量％：３重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
工程（ｂ）において、配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を９７重量％：３重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［比較例１］
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合し、１５０重量部の成形助剤（エタノール）をさらに添加して、これらを２０℃で混練した。
８０重量部の活性炭（平均粒径：２５μｍ、ヤシ殻活性炭）と、１０重量部の導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）と、１０重量部のＰＴＦＥ（ダイキン工業（株）製 ポリフロンＤ−１Ｅ）とを混合し、１５０重量部の成形助剤（エタノール）をさらに添加して、これらを２０℃で混練した。
得られた混練物を、押出し速度６０００ｍｍ／分の条件で押出成形して、ロッドの長手方向に垂直な断面が、圧縮方向の径が１８ｍｍ、圧縮方向に直行する横方向の径が３２ｍｍの楕円形であり、ロッド長さが１ｍであるロッド状予備成形体を成形した。得られたロッド状予備成形体をロール圧延により、圧延ロール温度４０℃、圧力４４０ｋｇ／ｃｍの条件で圧延したところ、厚さ０．８ｍｍ、幅１５０ｍｍのシートを得た。得られたシートをさらに圧延し、１２０℃で１２時間乾燥させて、平均厚み約２００μｍの電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［比較例２］
工程（ａ２）おいて、分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を３μｍとしたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。粉落ちがひどく、内部抵抗および静電容量を測定できなかった。
工程（ａ２）おいて、分級条件を変更して改質材料Ｂの平均粒径を３μｍとしたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。粉落ちがひどく、内部抵抗および静電容量を測定できなかった。
［比較例３］
工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を５０重量％：５０重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を５０重量％：５０重量％に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。この電極膜の評価結果を表１に示す。
［比較例４］
工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を０重量％：１００重量％に変更した（すなわち、工程（ｂ）において混和物Ａを使用しなかった。）こと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。しかし、電極膜には穴が開き、その評価ができなかった。
工程（ｂ）において配合比（混和物Ａ：改質材料Ｂ）を０重量％：１００重量％に変更した（すなわち、工程（ｂ）において混和物Ａを使用しなかった。）こと以外は実施例１と同様の操作を行い、電極膜を得た。しかし、電極膜には穴が開き、その評価ができなかった。
Claims (3)
- 炭素質粉末、導電性助剤およびフッ素樹脂バインダーを混練し、得られた混練物から成形体を製造する工程（ａ１）、
前記成形体を粉砕して平均粒径が５〜１００μｍの改質材料を製造する工程（ａ２）、および
炭素質粉末、導電性助剤、フッ素樹脂および前記改質材料を、前記炭素質粉末、前記導電性助剤、前記フッ素樹脂および前記改質材料の合計１００重量％に対して前記改質材料が１〜４０重量％となる割合で混練し、得られた混練物を圧延して電気二重層キャパシタ用電極膜を製造する工程（ｂ）
を含むことを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。 - 前記改質材料の安息角が、４５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
- 前記工程（ａ２）において、前記成形体またはその粉砕物に電子線を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の電気二重層キャパシタ用電極膜の製造方法。
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