JP2722477B2 - カーボンペースト電極 - Google Patents
カーボンペースト電極Info
- Publication number
- JP2722477B2 JP2722477B2 JP63023161A JP2316188A JP2722477B2 JP 2722477 B2 JP2722477 B2 JP 2722477B2 JP 63023161 A JP63023161 A JP 63023161A JP 2316188 A JP2316188 A JP 2316188A JP 2722477 B2 JP2722477 B2 JP 2722477B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon paste
- carbon
- p4vp
- paste electrode
- sulfuric acid
- 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〕 本発明は、カーボンペースト電極に係わり、とくに電
気二重層コンデンサ用のカーボンペースト電極に関す
る。
気二重層コンデンサ用のカーボンペースト電極に関す
る。
カーボンペースト電極を用いた電気二重層コンデンサ
は、例えば次の構成からなる。すなわち、リング状の非
導電性ガスケットとその片面を完全に封止するイオン不
透過の導電性セパレータで形成されるガスケット内の凹
部に充填される粉末活性炭と電解質溶液からなるカーボ
ンペースト電極との一対が、絶縁性でイオン透過性を有
する多孔性セパレータを介して合体され、カーボンペー
スト電極対が非導電性ガスケットおよび導電性セパレー
タにより保持され、外界から遮断され、かつ多孔性セパ
レータにより電気的に絶縁される構造からなる。
は、例えば次の構成からなる。すなわち、リング状の非
導電性ガスケットとその片面を完全に封止するイオン不
透過の導電性セパレータで形成されるガスケット内の凹
部に充填される粉末活性炭と電解質溶液からなるカーボ
ンペースト電極との一対が、絶縁性でイオン透過性を有
する多孔性セパレータを介して合体され、カーボンペー
スト電極対が非導電性ガスケットおよび導電性セパレー
タにより保持され、外界から遮断され、かつ多孔性セパ
レータにより電気的に絶縁される構造からなる。
この種の電気二重層コンデンサ（以後基本セルと称
す）の電極となるカーボンペースト電極としては、従
来、電解質に硫酸が使われている。また、粉末活性炭と
しては、主に素灰系活性炭が使われている。このカーボ
ンペースト電極においては、ペースト内の活性炭粉末と
硫酸との分離の抑制、および自己放電特性の安定化を目
的として、硫酸にポリ−４−ビニルピリジン（以下、P4
VPと称す）を溶解させ、界面活性剤およびバインダーと
しての機能を持たせていた。
す）の電極となるカーボンペースト電極としては、従
来、電解質に硫酸が使われている。また、粉末活性炭と
しては、主に素灰系活性炭が使われている。このカーボ
ンペースト電極においては、ペースト内の活性炭粉末と
硫酸との分離の抑制、および自己放電特性の安定化を目
的として、硫酸にポリ−４−ビニルピリジン（以下、P4
VPと称す）を溶解させ、界面活性剤およびバインダーと
しての機能を持たせていた。
一方、カーボンペーストは、基本セル内に、ドクター
ナイフ工法により充填される。よって、当工法に適した
流動性と粘度を保持しなければならない。特に粘度が高
くなり、かつ流動性がなくなると、基本セル内へ充填さ
れるカーボンペースト重量が減少し、基本セル内に占め
る、カーボンペーストの体積使用効率VP〔％〕が低下す
る。そのために、カーボンペースト中の硫酸と粉末活性
炭の混合重量比は、ある適度な範囲に限定される。さら
に、硫酸と粉末活性炭の混合重量比により、カーボンペ
ースト中の粉末活性炭の充填密度ρＣ〔g/cm3〕が定ま
る。電気二重層コンデンサの静電容量は、上述のρＣと
VPに依存し、実際の粉末活性炭の充填密度である に比例して定まる。
ナイフ工法により充填される。よって、当工法に適した
流動性と粘度を保持しなければならない。特に粘度が高
くなり、かつ流動性がなくなると、基本セル内へ充填さ
れるカーボンペースト重量が減少し、基本セル内に占め
る、カーボンペーストの体積使用効率VP〔％〕が低下す
る。そのために、カーボンペースト中の硫酸と粉末活性
炭の混合重量比は、ある適度な範囲に限定される。さら
に、硫酸と粉末活性炭の混合重量比により、カーボンペ
ースト中の粉末活性炭の充填密度ρＣ〔g/cm3〕が定ま
る。電気二重層コンデンサの静電容量は、上述のρＣと
VPに依存し、実際の粉末活性炭の充填密度である に比例して定まる。
従来の素灰系粉末活性炭に比し、フェノール樹脂系粉
末活性炭と、P4VPを溶解した硫酸とでカーボンペースト
を調製すると、P4VPの溶解濃度がカーボンペーストの流
動性，粘度，および硫酸対粉末活性炭の混合重量比によ
り大きな影響を与えることが確認された。よって、前述
の （ρC:カーボンペースト中の粉末活性炭の充填密度〔g/
cm3〕,VP:カーボンペーストが基本セル内に占める体積
使用効率〔％〕）をより安定させるために、P4VPの溶解
濃度に適正な範囲が与えられなければならない。
末活性炭と、P4VPを溶解した硫酸とでカーボンペースト
を調製すると、P4VPの溶解濃度がカーボンペーストの流
動性，粘度，および硫酸対粉末活性炭の混合重量比によ
り大きな影響を与えることが確認された。よって、前述
の （ρC:カーボンペースト中の粉末活性炭の充填密度〔g/
cm3〕,VP:カーボンペーストが基本セル内に占める体積
使用効率〔％〕）をより安定させるために、P4VPの溶解
濃度に適正な範囲が与えられなければならない。
上述した従来のカーボンペースト電極に対し、本発明
は、フェノール樹脂系粉末活性炭と、P4VPを溶解した硫
酸との組合せでカーボンペースト内の粉末活性炭の充填
密度と、ドクターナイフ工法による体積使用効率を最適
化し、粉末活性炭の実質的な充填密度を安定させるため
に、硫酸中のP4VP濃度に範囲を与える点に相違点を有す
る。
は、フェノール樹脂系粉末活性炭と、P4VPを溶解した硫
酸との組合せでカーボンペースト内の粉末活性炭の充填
密度と、ドクターナイフ工法による体積使用効率を最適
化し、粉末活性炭の実質的な充填密度を安定させるため
に、硫酸中のP4VP濃度に範囲を与える点に相違点を有す
る。
本発明のカーボンペースト電極は、フェノール樹脂系
粉末活性炭と、P4VPが0.1〜0.8重量％の範囲で溶解した
硫酸からなる。
粉末活性炭と、P4VPが0.1〜0.8重量％の範囲で溶解した
硫酸からなる。
次に本発明の実施例を詳述する。
〔実施例１〕 第４図は、本発明のカーボンペースト電極を適用した
電気二重層コンデンサの基本セルの縦断面図である。図
中、１はカーボンペースト電極、２はイオン透過性で非
電子伝導性の多孔性セパレータ、３は絶縁性のガスケッ
ト、４は導電性セパレータ、５は基本セルである。第５
図は、基本セル５の積層体６の外観図である。
電気二重層コンデンサの基本セルの縦断面図である。図
中、１はカーボンペースト電極、２はイオン透過性で非
電子伝導性の多孔性セパレータ、３は絶縁性のガスケッ
ト、４は導電性セパレータ、５は基本セルである。第５
図は、基本セル５の積層体６の外観図である。
平均粒子径２μｍ（光透過式遠心沈降法による）、比
表面積1200m2/g（BET法による）のフェノール樹脂系粉
末活性炭を、第１表の硫酸Ａと混合して、流動性を持っ
たカーボンペーストを調製する。次に厚さ0.4mmで、外
形φ23mm,内径φ18mmに打抜かれたリング状の絶縁性ブ
チルゴムシートを絶縁性ガスケット３となし、厚さ0.05
mmで、直径φ23mmの円板上に打ち抜かれた、導電性カー
ボンを配合したホリプロピレンシートを導電性セパレー
タ４となし、両者を接着して形成された凹部に前述のカ
ーボンペーストをドクターナイフ工法で充填し、カーボ
ンペースト電極１となす。この充填シート一対を厚さ11
0μm,直径φ20mm,空孔率18％のポリエチレンを基材とし
た多孔性セパレータ２を介して合体し、基本セル５を得
た。さらに、基本セル５を６枚直列に積層し、本発明例
の積層体６を得た。
表面積1200m2/g（BET法による）のフェノール樹脂系粉
末活性炭を、第１表の硫酸Ａと混合して、流動性を持っ
たカーボンペーストを調製する。次に厚さ0.4mmで、外
形φ23mm,内径φ18mmに打抜かれたリング状の絶縁性ブ
チルゴムシートを絶縁性ガスケット３となし、厚さ0.05
mmで、直径φ23mmの円板上に打ち抜かれた、導電性カー
ボンを配合したホリプロピレンシートを導電性セパレー
タ４となし、両者を接着して形成された凹部に前述のカ
ーボンペーストをドクターナイフ工法で充填し、カーボ
ンペースト電極１となす。この充填シート一対を厚さ11
0μm,直径φ20mm,空孔率18％のポリエチレンを基材とし
た多孔性セパレータ２を介して合体し、基本セル５を得
た。さらに、基本セル５を６枚直列に積層し、本発明例
の積層体６を得た。
次に、カーボンペースト電極１に含まれる硫酸が、第
１表の硫酸Ｂであること以外は、前述の本発明例と、同
一材料・形状・構成の積層体を、合わせて製作した。
１表の硫酸Ｂであること以外は、前述の本発明例と、同
一材料・形状・構成の積層体を、合わせて製作した。
A,B両者のカーボンペーストにおける、活性炭の充填
密度ρＣ〔g/cm3〕と、基本セル内でのカーボンペース
トの占有する体積使用効率VP〔％〕、および両者の積 を第２表ａに示す。
密度ρＣ〔g/cm3〕と、基本セル内でのカーボンペース
トの占有する体積使用効率VP〔％〕、および両者の積 を第２表ａに示す。
また、A,B両者のカーボンペーストを充填した積層体
を、公知を自立型のケーシング構造にかしめ封口し、動
作電圧5.5Vの電気二重層コンデンサとなし、それぞれ10
個ずつ、静電容量と、自己放電特性を測定したところ、
その平均値は第２表ｂのごとくなった。
を、公知を自立型のケーシング構造にかしめ封口し、動
作電圧5.5Vの電気二重層コンデンサとなし、それぞれ10
個ずつ、静電容量と、自己放電特性を測定したところ、
その平均値は第２表ｂのごとくなった。
自己放電特性：直流電圧5Vを24時間印加後、室温で、端
子間開放状態で24時間放置した後の残留電圧。
子間開放状態で24時間放置した後の残留電圧。
第２表ａより、P4VPを溶解した硫酸Ａを用いたカーボ
ンペーストの方が、粉末活性炭の充填密度ρＣ〔g/c
m3〕は大きく、逆に基本セル内の体積使用効率は低下
し、両者の積 は大きくなっている。また、第２表ｂより、硫酸Ａの方
が、静電容量が大きい。これは、第２表ａの の値が大きいことによる。また自己放電特性も、硫酸Ａ
の方が優っている。これも、前述したP4VPのバインダー
効果によると考えられる。
ンペーストの方が、粉末活性炭の充填密度ρＣ〔g/c
m3〕は大きく、逆に基本セル内の体積使用効率は低下
し、両者の積 は大きくなっている。また、第２表ｂより、硫酸Ａの方
が、静電容量が大きい。これは、第２表ａの の値が大きいことによる。また自己放電特性も、硫酸Ａ
の方が優っている。これも、前述したP4VPのバインダー
効果によると考えられる。
以上より、硫酸にP4VPを0.45重量％溶解させた方が、
カーボンペーストに含まれる活性炭粉末の充填及び、電
気特性上優っているといえる。
カーボンペーストに含まれる活性炭粉末の充填及び、電
気特性上優っているといえる。
〔実施例２〕 次に、カーボンペースト電極に含まれる硫酸が第３表
の内容の活性炭である以外は、実施例１と同一の材料・
形状・構造を有する電気二重層コンデンサを各10個製作
した。それぞれのカーボンペーストのρC,VP, を第４表ａに電気二重層コンデンサの静電容量，自己放
電特性を第４表ｂに示す。
の内容の活性炭である以外は、実施例１と同一の材料・
形状・構造を有する電気二重層コンデンサを各10個製作
した。それぞれのカーボンペーストのρC,VP, を第４表ａに電気二重層コンデンサの静電容量，自己放
電特性を第４表ｂに示す。
第４表ａより、P4VP濃度が増加するにつれて、ρＣは
増加し、VPは低下する傾向にあることがわかる。
増加し、VPは低下する傾向にあることがわかる。
の値は、P4VP濃度1.0重量％で急激に低下している。よ
って、第４表ｂの静電容量も、 の値の大小関係と一致している。自己放電特性はほぼ等
しくなっている。
って、第４表ｂの静電容量も、 の値の大小関係と一致している。自己放電特性はほぼ等
しくなっている。
以上、実施例1,2を総括すると、P4VP濃度を適正範囲
に設定することで、 と、静電容量を安定させ得ることがわかる。
に設定することで、 と、静電容量を安定させ得ることがわかる。
第３表ａと第４表ａより、P4VP濃度とρＣとの関係を
第１図に、P4VP濃度とVPとの関係を第２図に示す。ρＣ
はP4VP濃度増大に伴い増加し、VPは逆に低下することが
わかる。よって、P4VP濃度と、 との関係を図示すると第３図のごとく、上に凸の曲線と
なり、P4VP濃度が0.1〜0.8重量％で がほぼ一定となることが確認された。
第１図に、P4VP濃度とVPとの関係を第２図に示す。ρＣ
はP4VP濃度増大に伴い増加し、VPは逆に低下することが
わかる。よって、P4VP濃度と、 との関係を図示すると第３図のごとく、上に凸の曲線と
なり、P4VP濃度が0.1〜0.8重量％で がほぼ一定となることが確認された。
自己放電特性：直流電圧5Vを24時間印加後、室温で、端
子間開放状態で24時間放置した後の残留電圧。
子間開放状態で24時間放置した後の残留電圧。
以上説明したように本発明は、フェノール樹脂系粉末
活性炭と、P4VPを溶解した硫酸からなるカーボンペース
ト電極において、P4VP濃度を0.1〜0.8重量％にすること
で、粉末活性炭の実質充填密度 を安定させる効果があり、その工業的価値は大なるもの
がある。
活性炭と、P4VPを溶解した硫酸からなるカーボンペース
ト電極において、P4VP濃度を0.1〜0.8重量％にすること
で、粉末活性炭の実質充填密度 を安定させる効果があり、その工業的価値は大なるもの
がある。
第１図は本発明のP4VP濃度とρＣ〔g/cm3〕との関係を
表わすプロット図、第２図は本発明のP4VP濃度とV
P〔％〕との関係を表わすプロット図、第３図は、本発
明のP4VP濃度と、 との関係を表わすプロット図、第４図は、本発明例で製
作した電気二重層コンデンサの基本セルの縦断面図、第
５図は基本セルの積層体の外観図である。 １……カーボンペースト電極、２……多孔性セパレー
タ、３……絶縁性ガスケット、４……導電性セパレー
タ、５……基本セル、６……積層体。
表わすプロット図、第２図は本発明のP4VP濃度とV
P〔％〕との関係を表わすプロット図、第３図は、本発
明のP4VP濃度と、 との関係を表わすプロット図、第４図は、本発明例で製
作した電気二重層コンデンサの基本セルの縦断面図、第
５図は基本セルの積層体の外観図である。 １……カーボンペースト電極、２……多孔性セパレー
タ、３……絶縁性ガスケット、４……導電性セパレー
タ、５……基本セル、６……積層体。
Claims (1)
- 【請求項１】フェノール樹脂系粉末活性炭と硫酸水溶液
との混合物を両電極とする電気二重層コンデンサ用カー
ボンペースト電極において、前記硫酸水溶液にポリ−４
−ビニルピリジンが0.1〜0.8重量％含まれることを特徴
とする電気二重層コンデンサ用カーボンペースト電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023161A JP2722477B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | カーボンペースト電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023161A JP2722477B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | カーボンペースト電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01196807A JPH01196807A (ja) | 1989-08-08 |
| JP2722477B2 true JP2722477B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=12102885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63023161A Expired - Lifetime JP2722477B2 (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | カーボンペースト電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722477B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100714361B1 (ko) * | 2004-07-21 | 2007-05-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 막전극 접합체와 그의 제조방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231585A (ja) | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Nec Corp | 電気二重層コンデンサ |
| US7976587B2 (en) * | 2007-10-31 | 2011-07-12 | Corning Incorporated | High energy density ultracapacitor |
| US8345406B2 (en) * | 2009-03-23 | 2013-01-01 | Avx Corporation | Electric double layer capacitor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5990919A (ja) * | 1982-11-17 | 1984-05-25 | 日本電気株式会社 | カ−ボンペ−スト電極 |
| JPS6027113A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-12 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
| JPS60170172A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 再充電可能な電気化学装置 |
-
1988
- 1988-02-02 JP JP63023161A patent/JP2722477B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100714361B1 (ko) * | 2004-07-21 | 2007-05-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 막전극 접합체와 그의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01196807A (ja) | 1989-08-08 |
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