JP2548222B2 - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
- Publication number
- JP2548222B2 JP2548222B2 JP62210504A JP21050487A JP2548222B2 JP 2548222 B2 JP2548222 B2 JP 2548222B2 JP 62210504 A JP62210504 A JP 62210504A JP 21050487 A JP21050487 A JP 21050487A JP 2548222 B2 JP2548222 B2 JP 2548222B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- double layer
- electric double
- layer capacitor
- expanded graphite
- activated carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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 この発明は電気二重層キャパシタに関するものであ
る。この電気二重層キャパシタは分解性電極と電解質
（液）との界面で形成される電気二重層を利用した静電
容量の大きい特性を有するもので、主に、揮発性半導体
メモリー（例えば、RAM…ランダムアクセスメモリー）
の停電時バックアップ用として使用されている。
る。この電気二重層キャパシタは分解性電極と電解質
（液）との界面で形成される電気二重層を利用した静電
容量の大きい特性を有するもので、主に、揮発性半導体
メモリー（例えば、RAM…ランダムアクセスメモリー）
の停電時バックアップ用として使用されている。
従来の技術 この種のキャパシタは、第１図の様に円盤型（コイン
型，ボタン型）と称される構造で、黒鉛，活性炭，カー
ボンブラック及び若干のバインダ等からなる材料を成型
したり、アルミニウムやステンレスのネットに担持させ
た電極又はカーボン繊維、特に活性炭繊維布からなる炭
素電極１の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介
在させ、集電体と外装材を兼ねた金属ケース６、上ぶた
５及び絶縁と封口材を兼ねた封口体４によって密閉され
ている。更に、活性炭繊維布からなる電極の場合には、
集電性を上げる為に、金属ケース及び金属ふたと接触す
る面上にはプラズマ溶射などによってアルミニウム層が
形成されている。又、封口体表面には、封口性向上の為
にアスファルトピッチを薄く塗布されているのが通常で
ある。
型，ボタン型）と称される構造で、黒鉛，活性炭，カー
ボンブラック及び若干のバインダ等からなる材料を成型
したり、アルミニウムやステンレスのネットに担持させ
た電極又はカーボン繊維、特に活性炭繊維布からなる炭
素電極１の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介
在させ、集電体と外装材を兼ねた金属ケース６、上ぶた
５及び絶縁と封口材を兼ねた封口体４によって密閉され
ている。更に、活性炭繊維布からなる電極の場合には、
集電性を上げる為に、金属ケース及び金属ふたと接触す
る面上にはプラズマ溶射などによってアルミニウム層が
形成されている。又、封口体表面には、封口性向上の為
にアスファルトピッチを薄く塗布されているのが通常で
ある。
発明が解決しようとする問題点 上記で述べた様に、電気二重層キャパシタの最大の用
途は半導体メモリーの停電時パックアップである。従っ
て、その用途に充分な信頼性を与える為に、良好な温度
特性、安定した経時特性確保が必要である。
途は半導体メモリーの停電時パックアップである。従っ
て、その用途に充分な信頼性を与える為に、良好な温度
特性、安定した経時特性確保が必要である。
ところで、この半導体メモリーの停電時バックアップ
の時間は、使用するキャパシタの静電容量で決定される
が、使用される機器によっては、供給するパワーが少な
く、キャパシタの為に回路を短時間に動作電圧に出来な
い事や、電話回線から通話時のみパワーを貰う用途など
では、静電容量を適当なバックアップ時間の確保のみと
する様にしなければならない。
の時間は、使用するキャパシタの静電容量で決定される
が、使用される機器によっては、供給するパワーが少な
く、キャパシタの為に回路を短時間に動作電圧に出来な
い事や、電話回線から通話時のみパワーを貰う用途など
では、静電容量を適当なバックアップ時間の確保のみと
する様にしなければならない。
しかしながら、この様な場合その静電容量は、数十分
の１となる。これが逆にこの静電容量を具現化する電極
の確保を困難にしてしまうのである。何故なら、必要活
性炭量が数十分の１となる為に、径小化や薄くして対処
しなければならず、電極としての性状の維持や電気的特
性（特に、内部抵抗が大となり、温度特性や経時特性の
確保が困難となる）の確保が困難となってしまう。
の１となる。これが逆にこの静電容量を具現化する電極
の確保を困難にしてしまうのである。何故なら、必要活
性炭量が数十分の１となる為に、径小化や薄くして対処
しなければならず、電極としての性状の維持や電気的特
性（特に、内部抵抗が大となり、温度特性や経時特性の
確保が困難となる）の確保が困難となってしまう。
本発明は、前記で述べた様な、良好な温度特性及び安
定な経時特性を維持しつつ、低静電容量を具現化する電
極及びその組み合わせによって、問題を解決しようとす
るものである。
定な経時特性を維持しつつ、低静電容量を具現化する電
極及びその組み合わせによって、問題を解決しようとす
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明者等は、低静電容量で、かつ良好なキャパシタ
特性（静電容量，内部抵抗，漏れ電流）が得られる電極
として、膨張化黒鉛シートを見出した。
特性（静電容量，内部抵抗，漏れ電流）が得られる電極
として、膨張化黒鉛シートを見出した。
膨張化黒鉛シートは、従来からある黒鉛を綿状に加工
した後、プレスしてシート状にしたものでかさ密度が約
1.0程度の電解液が浸透し易い、多孔質となっている黒
鉛シートである。この膨張化黒鉛シートは又フレキシブ
ルな為、製造時電極体材料をエンドレスに供給できる利
点を持っている。更に、多孔質で電解液が浸透し易い
為、従来の黒鉛板であれば、表面しか利用できなかった
が、内部まで利用出来る為、静電容量は、活性炭には及
びもつかないが電気二重層キャパシタの電極として使用
可能となるものである。ところで、この膨張化黒鉛は住
友化学工業（株）製の膨張黒鉛シート（商品名:SG FOI
L）、日本黒鉛工業（株）製，東洋炭素（株）製が知ら
れている。代表的な性状を挙げると、かさ密度1.0のも
ので電気抵抗率は（面方向）で10×10-4Ωcm,（厚み方
向）で3,000×10-4Ωcm、引張強度:50kg/m2、圧縮率:46
％である。また、その用途は化学プラント用、内燃機関
用、原子炉用、熱交換器、バルブなどのパッキン、ガス
ケット及び面状発熱体、熱遮蔽板、などに使用されてい
る。
した後、プレスしてシート状にしたものでかさ密度が約
1.0程度の電解液が浸透し易い、多孔質となっている黒
鉛シートである。この膨張化黒鉛シートは又フレキシブ
ルな為、製造時電極体材料をエンドレスに供給できる利
点を持っている。更に、多孔質で電解液が浸透し易い
為、従来の黒鉛板であれば、表面しか利用できなかった
が、内部まで利用出来る為、静電容量は、活性炭には及
びもつかないが電気二重層キャパシタの電極として使用
可能となるものである。ところで、この膨張化黒鉛は住
友化学工業（株）製の膨張黒鉛シート（商品名:SG FOI
L）、日本黒鉛工業（株）製，東洋炭素（株）製が知ら
れている。代表的な性状を挙げると、かさ密度1.0のも
ので電気抵抗率は（面方向）で10×10-4Ωcm,（厚み方
向）で3,000×10-4Ωcm、引張強度:50kg/m2、圧縮率:46
％である。また、その用途は化学プラント用、内燃機関
用、原子炉用、熱交換器、バルブなどのパッキン、ガス
ケット及び面状発熱体、熱遮蔽板、などに使用されてい
る。
作用 第１表で明らかの様に、従来の活性炭繊維布からなる
電極を径小化して、所定の静電容量を確保するものに比
べて、本発明の膨張化黒鉛シートを両電極とも又は一方
を従来の活性炭繊維布、もう一方を膨張化黒鉛シートと
する事によって、膨張化黒鉛の持つ低静電容量性及び低
電気抵抗性によって、経時特性は非常に安定し、寿命の
延長が可能となったのである。
電極を径小化して、所定の静電容量を確保するものに比
べて、本発明の膨張化黒鉛シートを両電極とも又は一方
を従来の活性炭繊維布、もう一方を膨張化黒鉛シートと
する事によって、膨張化黒鉛の持つ低静電容量性及び低
電気抵抗性によって、経時特性は非常に安定し、寿命の
延長が可能となったのである。
実施例 次に、本発明の実施例について述べる。
まず、分極性電極としてプラス側電極として、かさ密
度1.0、厚み0.6mmの膨張化黒鉛シートを、マイナス側の
電極には従来からの活性炭繊維布（厚み:0.5mm、目付:7
5g/m2、比表面積:1900m2/g）を使用した。これらの片面
には0.05mm程度のアルミ層がプラズマ溶射によって形成
されている。その全体の厚みは0.65mm及び0.55mmであ
る。これらをφ６の大きさにして、外形φ11の金属ケー
ス、これに対応する金属ふた、封口体を準備した。電位
的にマイナスとする金属ふたにはSUS304を、プラスとす
る金属ケースには内面がアルミニウムで、外面がSUS304
で両者をクラッド化して一体としたものを用いた。セパ
レータはポリプロピレン繊維からなる不織布で厚み0.35
mm、目付50g/m2の多孔シートである。封口体はポリプロ
ピレン樹脂成型品である。電解液はプロピレンカーボネ
ートにテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト1molからなり、これを30μｌ使用している。封口助剤
は封口体の内面及び金属ケースの内側面に塗布してい
る。
度1.0、厚み0.6mmの膨張化黒鉛シートを、マイナス側の
電極には従来からの活性炭繊維布（厚み:0.5mm、目付:7
5g/m2、比表面積:1900m2/g）を使用した。これらの片面
には0.05mm程度のアルミ層がプラズマ溶射によって形成
されている。その全体の厚みは0.65mm及び0.55mmであ
る。これらをφ６の大きさにして、外形φ11の金属ケー
ス、これに対応する金属ふた、封口体を準備した。電位
的にマイナスとする金属ふたにはSUS304を、プラスとす
る金属ケースには内面がアルミニウムで、外面がSUS304
で両者をクラッド化して一体としたものを用いた。セパ
レータはポリプロピレン繊維からなる不織布で厚み0.35
mm、目付50g/m2の多孔シートである。封口体はポリプロ
ピレン樹脂成型品である。電解液はプロピレンカーボネ
ートにテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト1molからなり、これを30μｌ使用している。封口助剤
は封口体の内面及び金属ケースの内側面に塗布してい
る。
次に、封口を行なった単セルは3Vの耐電圧を持ってい
るが、半導体メモリの駆動電圧に対処する為に２枚積層
され5.5V使用品とした。
るが、半導体メモリの駆動電圧に対処する為に２枚積層
され5.5V使用品とした。
本発明品と従来品の比較は信頼性テストとして実施さ
れている高温負荷テストである70℃,5.5V印加の3000時
間後の電気的特性によった。
れている高温負荷テストである70℃,5.5V印加の3000時
間後の電気的特性によった。
第１表は膨張化黒鉛シートと活性炭繊維布を電極とし
て使用した各種組合せ製品の、電気二重層キャパシタの
初期特性（測定温度:20℃）、低温特性（−25℃）及び
高温負荷テスト（70℃,5.5V印加）3,000時間後の特性を
示している。
て使用した各種組合せ製品の、電気二重層キャパシタの
初期特性（測定温度:20℃）、低温特性（−25℃）及び
高温負荷テスト（70℃,5.5V印加）3,000時間後の特性を
示している。
発明の効果 第１表からわかるように、本発明の膨張化黒鉛シート
を使用した製品は、初期特性，低温特性及び高温負荷テ
ストにおいて安定な特性を維持することができ、その工
業的価値は大なるものである。
を使用した製品は、初期特性，低温特性及び高温負荷テ
ストにおいて安定な特性を維持することができ、その工
業的価値は大なるものである。
図は一般的な電気二重層キャパシタの断面図である。 １……炭素電極、２……電解液、３……セパレータ、４
……封口体、５……金属ふた、６……金属ケース。
……封口体、５……金属ふた、６……金属ケース。
Claims (3)
- 【請求項１】黒鉛，カーボンブラック，活性炭などの炭
素電極間にセパレータと電解液を介在させて素子を構成
し、かつ前記電極の少なくとも１つが膨張化黒鉛シート
であることを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】電極が何れも膨張化黒鉛シートである特許
請求の範囲第１項記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項３】電極の一方が膨張化黒鉛シートで、もう一
方が粉末活性炭、活性炭繊維及び若干のバインダーから
なる電極である特許請求の範囲第１項記載の電気二重層
キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210504A JP2548222B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62210504A JP2548222B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453524A JPS6453524A (en) | 1989-03-01 |
| JP2548222B2 true JP2548222B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=16590461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62210504A Expired - Lifetime JP2548222B2 (ja) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2548222B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5621607A (en) * | 1994-10-07 | 1997-04-15 | Maxwell Laboratories, Inc. | High performance double layer capacitors including aluminum carbon composite electrodes |
| US6233135B1 (en) | 1994-10-07 | 2001-05-15 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US5862035A (en) * | 1994-10-07 | 1999-01-19 | Maxwell Energy Products, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes |
| US6449139B1 (en) | 1999-08-18 | 2002-09-10 | Maxwell Electronic Components Group, Inc. | Multi-electrode double layer capacitor having hermetic electrolyte seal |
| US6631074B2 (en) | 2000-05-12 | 2003-10-07 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
| US6813139B2 (en) | 2001-11-02 | 2004-11-02 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
| JP2006332625A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-12-07 | Power System:Kk | 電気二重層キャパシタ用正電極及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-08-25 JP JP62210504A patent/JP2548222B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453524A (en) | 1989-03-01 |
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