JP2507133B2 - 電気二重層キャパシタおよびその製造法 - Google Patents
電気二重層キャパシタおよびその製造法Info
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- JP2507133B2 JP2507133B2 JP2118281A JP11828190A JP2507133B2 JP 2507133 B2 JP2507133 B2 JP 2507133B2 JP 2118281 A JP2118281 A JP 2118281A JP 11828190 A JP11828190 A JP 11828190A JP 2507133 B2 JP2507133 B2 JP 2507133B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は活性炭を分極性電極に用いる電気二重層キャ
パシタおよびその製造法に関する。
パシタおよびその製造法に関する。
従来の技術 電気二重層キャパシタは分極性電極として活性炭を用
い、活性炭と電解液との界面電気二重層に蓄積される電
気二重層容量を利用した大容量コンデンサである。この
ような電気二重層キャパシタには従来大別して次の２種
類が存在する。すなわち硫酸水溶液のような水溶液系電
解液を用いたものと、プロピレンカーボネートのような
有機溶媒に電解質を添加した有機溶液系電解液を用いた
ものである。第３図および第４図は、それぞれ両者の代
表例の構成を示すものである。第３図に示すように、セ
パレータ50を介して、活性炭粉末電極51,52が対向し、
絶縁ゴムケース53,54と導電電極55,56よりなる。活性炭
粉末電極51,52は活性炭粉末を濃硫酸水溶液でペレット
状に成型したもので硫酸水溶液はバインダの役目もす
る。
い、活性炭と電解液との界面電気二重層に蓄積される電
気二重層容量を利用した大容量コンデンサである。この
ような電気二重層キャパシタには従来大別して次の２種
類が存在する。すなわち硫酸水溶液のような水溶液系電
解液を用いたものと、プロピレンカーボネートのような
有機溶媒に電解質を添加した有機溶液系電解液を用いた
ものである。第３図および第４図は、それぞれ両者の代
表例の構成を示すものである。第３図に示すように、セ
パレータ50を介して、活性炭粉末電極51,52が対向し、
絶縁ゴムケース53,54と導電電極55,56よりなる。活性炭
粉末電極51,52は活性炭粉末を濃硫酸水溶液でペレット
状に成型したもので硫酸水溶液はバインダの役目もす
る。
一方、有機電解液系キャパシタは第４図に示す構成を
有する。活性炭繊維の織布などからなる分極性電極60,6
1、アルミニウム溶射電極層62,63、セパレータ64を配置
し、これにプロピレンカーボネートとテトラエチルアン
モニウムパークロレートとの混合溶液を含浸してコイン
型ケース65,66と絶縁性ガスケットリング67でハウジン
グしたものである。
有する。活性炭繊維の織布などからなる分極性電極60,6
1、アルミニウム溶射電極層62,63、セパレータ64を配置
し、これにプロピレンカーボネートとテトラエチルアン
モニウムパークロレートとの混合溶液を含浸してコイン
型ケース65,66と絶縁性ガスケットリング67でハウジン
グしたものである。
発明が解決しようとする課題 従来の二つの電解液系のキャパシタにはそれぞれ次の
ような特徴がある。水溶液系の長所は電解液の電気抵抗
が低く大電流負荷放電に適することであり、短所は電解
液の分解電圧に左右されるキャパシタの使用耐電圧が高
々1.0Vまでしか得られないことである。高電圧での使用
の時は多くのキャパシタの直列接続を余儀なくされ、長
期の使用信頼性の点で問題がある。有機溶液系の長所は
電解液の耐電圧が高い（〜3V）ために水溶液系のものよ
りも高電圧使用が可能である。短所は、電解液の電気抵
抗のためにキャパシタの内部抵抗が水溶液系のそれと比
較して５−10倍になり大電流負荷の用途での使用は困難
であった。
ような特徴がある。水溶液系の長所は電解液の電気抵抗
が低く大電流負荷放電に適することであり、短所は電解
液の分解電圧に左右されるキャパシタの使用耐電圧が高
々1.0Vまでしか得られないことである。高電圧での使用
の時は多くのキャパシタの直列接続を余儀なくされ、長
期の使用信頼性の点で問題がある。有機溶液系の長所は
電解液の耐電圧が高い（〜3V）ために水溶液系のものよ
りも高電圧使用が可能である。短所は、電解液の電気抵
抗のためにキャパシタの内部抵抗が水溶液系のそれと比
較して５−10倍になり大電流負荷の用途での使用は困難
であった。
本発明の目的は、従来の二つの種類の電解液のキャパ
シタのそれぞれの長所を合わせ持ったキャパシタを実現
しようとすることである。すなわち使用耐電圧が高く内
部抵抗の低いキャパシタを得ることである。
シタのそれぞれの長所を合わせ持ったキャパシタを実現
しようとすることである。すなわち使用耐電圧が高く内
部抵抗の低いキャパシタを得ることである。
課題を解決するための手段 本発明は、上記目標を達成するためのもので、活性炭
繊維の織布、不織布、フェルト、抄紙のいずれかと水溶
性バインダとから構成される分極性電極と、導電性電
極、セパレータ、電解液とから成る電気二重層キャパシ
タである。
繊維の織布、不織布、フェルト、抄紙のいずれかと水溶
性バインダとから構成される分極性電極と、導電性電
極、セパレータ、電解液とから成る電気二重層キャパシ
タである。
また、活性炭繊維の織布、不織布、フェルト、抄紙の
いずれかに、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロースの水溶液を、含浸、塗布、スプレイなどの方
法で担持乾燥して分極性電極とし、前記分極性電極上に
導電性電極を形成し、セパレータを介して一対の分極性
電極を配置し電解液を含浸することを特徴とする電気二
重層キャパシタの製造法である。
いずれかに、メチルセルロース、カルボキシメチルセル
ロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロースの水溶液を、含浸、塗布、スプレイなどの方
法で担持乾燥して分極性電極とし、前記分極性電極上に
導電性電極を形成し、セパレータを介して一対の分極性
電極を配置し電解液を含浸することを特徴とする電気二
重層キャパシタの製造法である。
作用 本発明によれば、主に活性炭繊維から構成される分極
性電極に、カルボキシメチルセルロース（CMC）層また
はCMCと活性炭、導電性付与剤とからなる層を担持する
ために、電気抵抗が低く、かつ高容量の分極性電極が得
られる。この分極性電極電子と有機電解液とからなるキ
ャパシタは従来の水溶液系キャパシタと同等の低抵抗を
示すとともに、有機系キャパシタの高耐圧をあわせ持っ
た優れたキャパシタとなる。また直流抵抗も大幅に低く
できるためにキャパシタの長期信頼性（容量、抵抗値の
経時変化）が優れる。
性電極に、カルボキシメチルセルロース（CMC）層また
はCMCと活性炭、導電性付与剤とからなる層を担持する
ために、電気抵抗が低く、かつ高容量の分極性電極が得
られる。この分極性電極電子と有機電解液とからなるキ
ャパシタは従来の水溶液系キャパシタと同等の低抵抗を
示すとともに、有機系キャパシタの高耐圧をあわせ持っ
た優れたキャパシタとなる。また直流抵抗も大幅に低く
できるためにキャパシタの長期信頼性（容量、抵抗値の
経時変化）が優れる。
実施例 次に本発明の具体的な実施例について述べる。
（実施例１） 活性炭粉末（比表面積:1700m2/g、平均粒径:2μｍ）1
0重量部とアセチレンブラック２重量部とを水とメタノ
ールに均一に混合分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（CMC、カルボキシル基のプロトンの一部をNaイオン
で置換した物）２重量部を水に溶解する。両方の液を更
に混合攪拌して活性炭スラリーとする。この活性炭スラ
リーに、フェノール樹脂系活性炭繊維（直径10:μｍ、
比表面積:2000m2/g）からる織布（目付け:140g）/m2、
平織り）をディップし引き上げ乾燥する。さらに織布の
片面にプラズマ溶射法により100μｍ厚さのアルミニウ
ム層を形成する。直径10mmの円型に打ち抜き第４図に示
すと同じようにセパレータを介して二つの分極性電極を
配置する。これにプロピレンカーボネート液にテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレートを含浸し外装
ケースとガスケットリングでコイン型キャパシタとす
る。第１図は、本実施例の分極性電極の拡大模式図であ
るが、活性炭繊維またはその束１の表面にCMCをマトリ
クスとする活性炭層２が担持されている。
0重量部とアセチレンブラック２重量部とを水とメタノ
ールに均一に混合分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（CMC、カルボキシル基のプロトンの一部をNaイオン
で置換した物）２重量部を水に溶解する。両方の液を更
に混合攪拌して活性炭スラリーとする。この活性炭スラ
リーに、フェノール樹脂系活性炭繊維（直径10:μｍ、
比表面積:2000m2/g）からる織布（目付け:140g）/m2、
平織り）をディップし引き上げ乾燥する。さらに織布の
片面にプラズマ溶射法により100μｍ厚さのアルミニウ
ム層を形成する。直径10mmの円型に打ち抜き第４図に示
すと同じようにセパレータを介して二つの分極性電極を
配置する。これにプロピレンカーボネート液にテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボレートを含浸し外装
ケースとガスケットリングでコイン型キャパシタとす
る。第１図は、本実施例の分極性電極の拡大模式図であ
るが、活性炭繊維またはその束１の表面にCMCをマトリ
クスとする活性炭層２が担持されている。
（実施例２） 実施例１と同じ構成で、アセチレンブラックを省い
た。
た。
（実施例３） 実施例１と同じ構成で、活性炭粉末を省いた。
（実施例４） 実施例１と同じで活性炭繊維織布に予めアルミニウム
のプラズマ溶射電極を形成したものを活性炭スラリーに
ディップした。
のプラズマ溶射電極を形成したものを活性炭スラリーに
ディップした。
（実施例５） 活性炭粉末（比表面積:1700m2/g、平均粒径:2μｍ）1
0重量部とケッチェンブラック２重量部とを水とメタノ
ールに均一に混合分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（CMCN、カルボキシル基のプロトンの一部をアンモニ
ウムイオンで置換した物）２重量部を水に溶解する。両
方の液を更に混合攪拌して活性炭スラリーとする。この
活性炭スラリーに、フェノール樹脂系活性炭素繊維チョ
ップ（直径:10μｍ、長さ:1mm、比表面積:2000m2/g）と
ピッチ系炭素繊維、セルロース繊維から抄造した紙（目
付け:200g/m2、このうち160g/m2が活性炭繊維で20g/m2
が炭素繊維、残りがセルロース繊維）をディップし引き
上げ乾燥する。さらにこの紙の片面にプラズマ溶射法に
より100μｍ厚さのアルミニウム層を形成する。直径6mm
の円型に打ち抜き実施例−１と同じ要領でコイン型キャ
パシタとする。第２図は、本実施例の分極性電極の断面
拡大模式図で活性炭繊維５、炭素繊維６、セルロース繊
維７、CMCN層８とから構成される。ディップ条件によっ
ては分極性電極の全体の隙間を活性炭スラリーの乾燥し
た層で充填することになる。
0重量部とケッチェンブラック２重量部とを水とメタノ
ールに均一に混合分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（CMCN、カルボキシル基のプロトンの一部をアンモニ
ウムイオンで置換した物）２重量部を水に溶解する。両
方の液を更に混合攪拌して活性炭スラリーとする。この
活性炭スラリーに、フェノール樹脂系活性炭素繊維チョ
ップ（直径:10μｍ、長さ:1mm、比表面積:2000m2/g）と
ピッチ系炭素繊維、セルロース繊維から抄造した紙（目
付け:200g/m2、このうち160g/m2が活性炭繊維で20g/m2
が炭素繊維、残りがセルロース繊維）をディップし引き
上げ乾燥する。さらにこの紙の片面にプラズマ溶射法に
より100μｍ厚さのアルミニウム層を形成する。直径6mm
の円型に打ち抜き実施例−１と同じ要領でコイン型キャ
パシタとする。第２図は、本実施例の分極性電極の断面
拡大模式図で活性炭繊維５、炭素繊維６、セルロース繊
維７、CMCN層８とから構成される。ディップ条件によっ
ては分極性電極の全体の隙間を活性炭スラリーの乾燥し
た層で充填することになる。
以上の実施例で得られたキャパシタの特性を比較例と
ならべて表に示す。但し、比較例１、比較例２はそれぞ
れ第４図で示した従来例のキャパシタの構造で、外装後
の体積を同じにした。
ならべて表に示す。但し、比較例１、比較例２はそれぞ
れ第４図で示した従来例のキャパシタの構造で、外装後
の体積を同じにした。
本実施例では、分極性電極基体として活性炭繊維の織
布を例にあげたが、不織布、フェルトでも可能である。
導電性付与剤として、カーボンブラック、ケッチェンブ
ラック、黒鉛粉末、酸化ルテニウム、炭素繊維も使用で
きる。抄紙バインダとして、ガラス繊維、金属繊維、活
性炭粉末も本発明範囲である。CMC以外にメチルセルロ
ース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチル
セルロース、ポリビニルピロリドンも使用可能である。
アルミニウムの代わりにタンタル、チタンなども導電性
電極になる。分散を良くするめにアンモニアの添加も効
果的である。
布を例にあげたが、不織布、フェルトでも可能である。
導電性付与剤として、カーボンブラック、ケッチェンブ
ラック、黒鉛粉末、酸化ルテニウム、炭素繊維も使用で
きる。抄紙バインダとして、ガラス繊維、金属繊維、活
性炭粉末も本発明範囲である。CMC以外にメチルセルロ
ース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチル
セルロース、ポリビニルピロリドンも使用可能である。
アルミニウムの代わりにタンタル、チタンなども導電性
電極になる。分散を良くするめにアンモニアの添加も効
果的である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、有機電解液の特徴であ
る耐電圧を高く保持しながら水溶液系電解液を用いたキ
ャパシタと同等以上の内部抵抗と容量特性を得ることが
でき、インピーダンスの周波数依存性も非常に小さくな
る。
る耐電圧を高く保持しながら水溶液系電解液を用いたキ
ャパシタと同等以上の内部抵抗と容量特性を得ることが
でき、インピーダンスの周波数依存性も非常に小さくな
る。
第１図および第２図は本発明の一実施例のキャパシタの
構成図、第３図および第４図は従来例のキャパシタの構
成図である。 １……活性炭繊維、２……CMC層、５……活性炭繊維、
６……炭素繊維、７……セルロース繊維、８……CMCN
層。
構成図、第３図および第４図は従来例のキャパシタの構
成図である。 １……活性炭繊維、２……CMC層、５……活性炭繊維、
６……炭素繊維、７……セルロース繊維、８……CMCN
層。
Claims (6)
- 【請求項１】活性炭繊維と前記活性炭繊維表面の、活性
炭と、カルボキシル基のプロトンの少なくとも一つが、
Naイオン、アンモニウムイオン、アルミニウムイオンの
いずれかで置換された水溶性のメチルセルロース、水溶
性のカルボキシメチルセルロース、水溶性のエチルセル
ロース、水溶性のカルボキシエチルセルロース、水溶性
のヒドロキシエチルセルロース、水溶性のヒドロキシプ
ロピルセルロースから得られた、メチルセルロース、カ
ルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、カルボ
キシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースあ
るいはヒドロキシプロピルセルロースのいずれか一つ以
上から構成される活性炭層とから構成される分極性電極
と、導電性電極と、セパレータと、電解液を構成要素と
する電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】分極性電極が、カーボンブラック、アセチ
レンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末、炭素繊
維、酸化ルテニウム、などの導電性付与剤を含むことを
特徴とする請求項１記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項３】活性炭繊維が、活性炭繊維織布、セルロー
ス繊維、パルプ、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、の
いずれか一つ以上と活性炭繊維とから構成される活性炭
繊維抄紙であることを特徴とする請求項１記載の電気二
重層キャパシタ。 - 【請求項４】活性炭繊維の織布、不織布、フェルト、抄
紙のいずれかに、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、エチルセルロース、カルボキシエチルセル
ロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロ
ピルセルロースのいずれか一つ以上の水溶液と、活性炭
との混合液を、含浸、塗布、スプレイなどの方法で担持
乾燥して分極性電極とし、前記分極性電極上に導電性電
極を形成し、セパレータを介して一対の分極性電極を配
置し電解液を含浸することを特徴とする電気二重層キャ
パシタの製造法。 - 【請求項５】水溶液に導電性付与剤が含まれることを特
徴とする請求項４記載の電気二重層キャパシタの製造
法。 - 【請求項６】水溶液に、少なくともアルコール、アンモ
ニアのどちらか一つを添加することを特徴とする請求項
５記載の電気二重層キャパシタの製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2118281A JP2507133B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 電気二重層キャパシタおよびその製造法 |
| DE69128805T DE69128805T2 (de) | 1990-03-29 | 1991-03-22 | Elektrolytischer Doppelschichtkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP91104570A EP0449145B1 (en) | 1990-03-29 | 1991-03-22 | Electric double layer capacitor and method for producing the same |
| US07/676,175 US5150283A (en) | 1990-03-29 | 1991-03-28 | Electric double layer capacitor and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2118281A JP2507133B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 電気二重層キャパシタおよびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0414209A JPH0414209A (ja) | 1992-01-20 |
| JP2507133B2 true JP2507133B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=14732784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2118281A Expired - Lifetime JP2507133B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-05-07 | 電気二重層キャパシタおよびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507133B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020230953A1 (ko) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | 세방전지(주) | 저 전도성 직물시트를 이용한 전극용 활성탄 시트의 제조 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6631072B1 (en) * | 1998-12-05 | 2003-10-07 | Energy Storage Systems Pty Ltd | Charge storage device |
| DE10006839A1 (de) | 1999-02-17 | 2000-08-24 | Hitachi Maxell | Elektrode für einen Kondensator, Verfahren zur deren Herstellung und ein Kondensator |
| PL409373A1 (pl) * | 2014-09-09 | 2016-03-14 | Politechnika Poznańska | Elektroda węglowa kondensatora elektrochemicznego stanowiąca element elektrochemicznego układu do magazynowania energii |
| JP2017139435A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-10 | 日本ケミコン株式会社 | 電極、電極を用いたキャパシタ、および電極の製造方法 |
| WO2017131016A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日本ケミコン株式会社 | 電極、電極を用いたキャパシタ、および電極の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184819A (ja) * | 1984-10-02 | 1986-04-30 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
| JPH06948B2 (ja) * | 1986-07-03 | 1994-01-05 | 石川島播磨重工業株式会社 | 金属蒸発方法 |
| JP2764937B2 (ja) * | 1988-09-01 | 1998-06-11 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP2118281A patent/JP2507133B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020230953A1 (ko) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | 세방전지(주) | 저 전도성 직물시트를 이용한 전극용 활성탄 시트의 제조 방법 |
| KR20200131934A (ko) * | 2019-05-14 | 2020-11-25 | 세방전지(주) | 저 전도성 직물시트를 이용한 전극용 활성탄 시트의 제조 방법 |
| KR102203637B1 (ko) * | 2019-05-14 | 2021-01-18 | 세방전지(주) | 저 전도성 직물시트를 이용한 전극용 활성탄 시트의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0414209A (ja) | 1992-01-20 |
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