JP2690187B2 - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JP2690187B2 JP2690187B2 JP2289155A JP28915590A JP2690187B2 JP 2690187 B2 JP2690187 B2 JP 2690187B2 JP 2289155 A JP2289155 A JP 2289155A JP 28915590 A JP28915590 A JP 28915590A JP 2690187 B2 JP2690187 B2 JP 2690187B2
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- capacitor
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- 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 本発明は活性炭を分極性電極に用いる電気二重層キャ
パシタに関するものである。
パシタに関するものである。
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31を介して、活性炭粉末電極32、33が対向し、
絶縁ゴムケース34、35と導電電極30、36よりなる。活性
炭粉末電極32、33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31を介して、活性炭粉末電極32、33が対向し、
絶縁ゴムケース34、35と導電電極30、36よりなる。活性
炭粉末電極32、33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。活性炭粉末、弗素ポリマー、メチルアルコール
からなるペーストをアルミニウムネット40、41上に塗布
し、乾燥製膜した活性炭電極42、43をセパレータ44を介
して捲回する。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
してハウジングする。45、46、47、48はそれぞれ陽極リ
ード、陰極リード、ゴムキャップ、アルミニウムケース
である。
有する。活性炭粉末、弗素ポリマー、メチルアルコール
からなるペーストをアルミニウムネット40、41上に塗布
し、乾燥製膜した活性炭電極42、43をセパレータ44を介
して捲回する。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
してハウジングする。45、46、47、48はそれぞれ陽極リ
ード、陰極リード、ゴムキャップ、アルミニウムケース
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（長所と短所）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。
ような特徴（長所と短所）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。
一方有機系電解液の長所は電解液の耐電圧が高い（〜
3V）ために水系電解液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。
3V）ために水系電解液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、上記従来技術に鑑み、活性炭とバイ
ンダの体積重点率について新規に着目し、有機系電解液
を用いて使用耐電圧を高め、長期の使用で容量の変化率
の小さいキャパシタを得ることである。
ンダの体積重点率について新規に着目し、有機系電解液
を用いて使用耐電圧を高め、長期の使用で容量の変化率
の小さ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、体積充填率が（活性炭／バインダ）の比率
で0.4以上である分極性電極と、導電性電極、セパレー
タ、電解質とから構成されることを特徴とする電気二重
層キャパシタである。
で0.4以上である分極性電極と、導電性電極、セパレー
タ、電解質とから構成されることを特徴とする電気二重
層キャパシタである。
作用 本発明によれば、箔状導電基体に担持された活性炭分
極性電極として、電気抵抗が低く、箔状導電基体との電
気接触性に優れかつ活性炭膜の成膜性および自己形状保
持性の良い活性炭電極組成を提供するために得られたキ
ャパシタの電気抵抗が大幅に低くなる。
極性電極として、電気抵抗が低く、箔状導電基体との電
気接触性に優れかつ活性炭膜の成膜性および自己形状保
持性の良い活性炭電極組成を提供するために得られたキ
ャパシタの電気抵抗が大幅に低くなる。
また、本発明の活性炭電極組成では活性炭層の厚さを
非常に薄くすることができ、かつ活性炭の充填密度が大
きいために、電極の幾何学的な形状因子（単位キャパシ
タ体積の中に薄い層を収納可能な電極の表面積）からも
大容量で低抵抗のキャパシタを得ることができる。
非常に薄くすることができ、かつ活性炭の充填密度が大
きいために、電極の幾何学的な形状因子（単位キャパシ
タ体積の中に薄い層を収納可能な電極の表面積）からも
大容量で低抵抗のキャパシタを得ることができる。
さらに、これらの結果長期間にわたるキャパシタの信
頼性（容量、抵抗、漏れ電流などの変化率が小さい）が
小さくなる。
頼性（容量、抵抗、漏れ電流などの変化率が小さい）が
小さくなる。
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:2000m2/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
ールの混合溶液に均一に分散する。カルボキシメチルセ
ルロース２重量部を水に溶解する。両方の液をさらに混
合攪拌して活性炭スラリーとする。第１図に示すように
厚さ20μｍの化学エッチング法によって粗面化したアル
ミニウム箔（10mm幅、40mm長さ）１の両面に活性炭スラ
リーを浸漬法で付着する。空気中で30分乾燥後100℃で6
0分遠赤外線乾燥し活性炭電極２、３を製膜する。得ら
れた箔状電極体の一対４、５を、セパレータ６を介して
捲回する。電解液として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1mol
/1溶解し、アルミニウムケース７、アルミニウムリード
電極８、９、ゴムパッキン10でハウジング完成する。
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
ールの混合溶液に均一に分散する。カルボキシメチルセ
ルロース２重量部を水に溶解する。両方の液をさらに混
合攪拌して活性炭スラリーとする。第１図に示すように
厚さ20μｍの化学エッチング法によって粗面化したアル
ミニウム箔（10mm幅、40mm長さ）１の両面に活性炭スラ
リーを浸漬法で付着する。空気中で30分乾燥後100℃で6
0分遠赤外線乾燥し活性炭電極２、３を製膜する。得ら
れた箔状電極体の一対４、５を、セパレータ６を介して
捲回する。電解液として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1mol
/1溶解し、アルミニウムケース７、アルミニウムリード
電極８、９、ゴムパッキン10でハウジング完成する。
（実施例２） 実施例１と同じ構成で、カルボキシメチルセルロース
（CMC）の添加量を1.5重量部にした。
（CMC）の添加量を1.5重量部にした。
（実施例３） 実施例１と同じ構成で、CMCの添加量を1.2重量部にし
た。
た。
（実施例４） 実施例１と同じ構成で、CMCの添加量を1.0重量部にし
た。
た。
（実施例５） 実施例１と同じ構成で、CMCの添加量を3.0重量部にし
た。
た。
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。ただし、比較例１は60μｍ厚さのア
ルミニウム箔の片面に活性炭と非水溶 性の有機バインダ（弗素樹脂）とから構成される層（厚
さ200μｍ）を有する捲回型キャパシタの特性、比較例
２は硫酸を電解液に用いたキャパシタの特性である。
ならべて表に示す。ただし、比較例１は60μｍ厚さのア
ルミニウム箔の片面に活性炭と非水溶 性の有機バインダ（弗素樹脂）とから構成される層（厚
さ200μｍ）を有する捲回型キャパシタの特性、比較例
２は硫酸を電解液に用いたキャパシタの特性である。
また表の中での容量は100mA放電時の1.0Vまでの到達
時間を秒で、その他はファラッド単位で示した。信頼性
は、1.8V負荷（比較例２は1.0V負荷）、70℃保存10000
時間後の容量変化を％で示した。
時間を秒で、その他はファラッド単位で示した。信頼性
は、1.8V負荷（比較例２は1.0V負荷）、70℃保存10000
時間後の容量変化を％で示した。
第２図は炭素電極中の活性炭の充填率とコンデンサの
信頼性試験（条件は実施例に示した）における容量の変
化率を示したものである。この図から活性炭の充填率は
0.4以上の時に安定なコンデンサ特性を示すことがわか
る。
信頼性試験（条件は実施例に示した）における容量の変
化率を示したものである。この図から活性炭の充填率は
0.4以上の時に安定なコンデンサ特性を示すことがわか
る。
なお、活性炭は繊維状、粉末状何れもよい。また、活
性炭の粒間距離が５μｍ以下であることが望ましい。さ
らに、活性炭の粒径が５μｍ以下であることが望まし
い。また、導電性電極がA1、Ta、Tiから選ばれた金属の
箔であること、分極性電極の厚さが100μｍ以下である
ことが望ましい。
性炭の粒間距離が５μｍ以下であることが望ましい。さ
らに、活性炭の粒径が５μｍ以下であることが望まし
い。また、導電性電極がA1、Ta、Tiから選ばれた金属の
箔であること、分極性電極の厚さが100μｍ以下である
ことが望ましい。
発明の効果 以上のように本発明の電気二重層キャパシタにおいて
は、有機系電解液であるので、水系電解液よりも耐電圧
が高く、しかも長期使用で容量変化率の小さい信頼性の
あるキャパシタを得ることができる。
は、有機系電解液であるので、水系電解液よりも耐電圧
が高く、しかも長期使用で容量変化率の小さい信頼性の
あるキャパシタを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の電気二重層キャパシタの構
成図、第２図は炭素電極中の活性炭の充填率とコンデン
サの信頼性との関係図、第３図および第４図は従来のキ
ャパシタの例の構成図である。 １……アルミニウム箔、２、３……活性炭電極、４、５
……一対の箔状電極体、６……セパレータ、７……アル
ミニウムケース、８、９……アルミニウムリード電極、
10……ゴムパッキン。
成図、第２図は炭素電極中の活性炭の充填率とコンデン
サの信頼性との関係図、第３図および第４図は従来のキ
ャパシタの例の構成図である。 １……アルミニウム箔、２、３……活性炭電極、４、５
……一対の箔状電極体、６……セパレータ、７……アル
ミニウムケース、８、９……アルミニウムリード電極、
10……ゴムパッキン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−66918（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−14859（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−14492（ＪＰ，Ｂ２) 化学大辞典編集委員会編 「化学大辞 典（第２巻） （昭56−10−15） 共立 出版ＫＫ． Ｐ．578
Claims (2)
- 【請求項１】活性炭とカルボキシメチルセルロースのNa
塩またはアンモニウム塩から得られたバインダとからな
り、体積充填率が（活性炭／バインダ）の比率で0.4以
上である分極性電極と、導電性電極と、セパレータと、
有機系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】分極性電極が導電性電極に担持されたもの
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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289155A JP2690187B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 電気二重層キャパシタ |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP2289155A JP2690187B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162510A JPH04162510A (ja) | 1992-06-08 |
| JP2690187B2 true JP2690187B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17739479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289155A Expired - Fee Related JP2690187B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-10-25 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690187B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897091A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| US5636437A (en) * | 1995-05-12 | 1997-06-10 | Regents Of The University Of California | Fabricating solid carbon porous electrodes from powders |
| JPH0955340A (ja) * | 1995-08-17 | 1997-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 |
| JPH1199514A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | セラミックスラリーの製造方法及びセラミック電子部品の製造方法 |
| US6800222B1 (en) * | 1999-08-10 | 2004-10-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for electric double-layer capacitor, and slurry for forming the same |
| US6627252B1 (en) * | 2000-05-12 | 2003-09-30 | Maxwell Electronic Components, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
| JP2003297701A (ja) | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Tdk Corp | 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスの製造方法 |
| JP5131949B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2013-01-30 | 株式会社Ｋｒｉ | キャパシタ |
| US20090073637A1 (en) * | 2005-03-25 | 2009-03-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarizable electrode, capacitor using the same, and method for manufacturing polarizable electrode |
| JP4737198B2 (ja) | 2005-11-14 | 2011-07-27 | パナソニック株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPH06101615B2 (ja) * | 1986-07-04 | 1994-12-12 | 富士通株式会社 | プリント基板への部品実装構造 |
| 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
- 1990-10-25 JP JP2289155A patent/JP2690187B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 化学大辞典編集委員会編 「化学大辞典（第２巻） （昭５６−１０−１５） 共立出版ＫＫ． Ｐ．５７８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04162510A (ja) | 1992-06-08 |
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