JP2764810B2 - Electric double layer capacitor - Google Patents

Electric double layer capacitor

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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電気二重層コンデンサに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric double layer capacitor.

[従来の技術] 従来、電気二重層コンデンサのシール剤として、耐熱
性シリコーン、フッ素樹脂塗料、アスファルト等が用い
られていた。
[Prior Art] Conventionally, heat-resistant silicone, fluororesin paint, asphalt, and the like have been used as sealants for electric double layer capacitors.

[発明の解決しようとする課題] しかしながら、これらのうちアスファルトは安価であ
り、又シール性も良好であるので好ましいが、反面多重
の揮発成分を含有している為、これを従来の様に多量に
塗布すると、ケースに分極性電極を圧着してからこれを
乾燥せしめる常法を採用すると揮発分が分極性電極を構
成する活性炭や活性炭系繊維に吸収され、所定の容量が
発現されなかったり、高温負荷試験にかけた場合、劣化
しやすい欠点を有していた。
[Problems to be Solved by the Invention] Among these, asphalt is preferable because it is inexpensive and has good sealing properties. When applied to the case, if the conventional method of pressing the polarizable electrode to the case and drying it is adopted, volatile components are absorbed by the activated carbon or activated carbon-based fibers constituting the polarizable electrode, and the predetermined capacity is not expressed, When subjected to a high-temperature load test, it had a disadvantage that it easily deteriorated.

[課題を解決するための手段] 本発明は前述の欠点を解決すべくなされたものであ
り、金属ケースと金属蓋体とがガスケットを介して一体
にかしめられた構造を有する電気二重層コンデンサにお
いて、金属ケースの封口部の内壁に予め熱処理をして揮
発成分を除去したアスファルトの塗布層が0.2〜4mg/cm2
設けられていることを特徴とする電気二重層コンデンを
提供するにある。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and an electric double layer capacitor having a structure in which a metal case and a metal lid are integrally caulked via a gasket. A coating layer of asphalt from which volatile components have been removed by heat treatment in advance on the inner wall of the metal case sealing portion is 0.2 to 4 mg / cm 2.
The present invention provides an electric double layer condenser characterized by being provided.

すなわち、本発明においては、アスファルトを封口性
を失わない範囲で金属ケースの封口部の内壁に薄く塗る
ことが重要である。アスファルトの塗布量としては、0.
2〜4mg/cm2、好ましくは0.5〜2mg/cm2とすることが必要
である。
That is, in the present invention, it is important to apply asphalt thinly to the inner wall of the sealing portion of the metal case within a range that does not lose the sealing property. Asphalt application amount is 0.
2-4 mg / cm 2, preferably should be 0.5 to 2 mg / cm 2.

この範囲を逸脱する場合には本発明の目的を達成出来
ず、不適当である。又、本発明においてアスファルトは
熱処理を行ない、揮発成分を予め除去して用いる。かか
る熱処理としては、100〜300℃において真空加熱するの
が効果的である。
If it deviates from this range, the object of the present invention cannot be achieved, which is inappropriate. In the present invention, asphalt is subjected to heat treatment to remove volatile components in advance. As such a heat treatment, it is effective to perform vacuum heating at 100 to 300 ° C.

本発明において使用される分極性電極については、特
に限定されず、従来より周知ないし公知のものが種々採
用可能である。例えば、比表面積の大きい活性炭粉末、
カーボンブラック、活性炭素繊維等が好ましく使用可能
である。
The polarizable electrode used in the present invention is not particularly limited, and various well-known or well-known electrodes can be employed. For example, activated carbon powder having a large specific surface area,
Carbon black, activated carbon fiber and the like can be preferably used.

特に、活性炭粉末にポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)などの結着剤を添加し、ロール成型してシート化
し、さらに必要に応じて延伸処理などを施した電極は、
単位体積当りの容量、強度および長期信頼性に優れてい
るので好ましい。
In particular, polytetrafluoroethylene (PT
FE) and other binders, roll-molded into sheets, and then stretched as necessary.
It is preferable because it has excellent capacity per unit volume, strength and long-term reliability.

本発明に用いるセパレータとしては電気二重層コンデ
ンサ用の通常のセパレータ、たとえばポリプロピレン繊
維不織布またはガラス繊維混抄不織布よりなるセパレー
タを使用することができる。
As the separator used in the present invention, a usual separator for an electric double layer capacitor, for example, a separator made of a polypropylene fiber nonwoven fabric or a glass fiber mixed nonwoven fabric can be used.

本発明で用いる電解液としては、特に限定されるもの
ではなく、電気二重層コンデンサ用として通常用いられ
るもの、すなわち電気化学的に安定な溶質(電解質)を
極性有機溶媒に溶解したものが適宜使用される。電解液
の溶媒としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジ
メチルホルムアミド、1,2−ジメトキシエタン、スルホ
ラン、ニトロメタンなどが好適に使用される。
The electrolytic solution used in the present invention is not particularly limited, and those usually used for electric double layer capacitors, that is, those obtained by dissolving an electrochemically stable solute (electrolyte) in a polar organic solvent are appropriately used. Is done. As the solvent for the electrolytic solution, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethylformamide, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, nitromethane and the like are suitably used.

電解液の溶質としては、たとえば過塩素酸、6フッ化
リン酸、4フッ化ホウ酸、パーフルオロアルキルスルホ
ン酸などのアルカリ金属塩、テトラアルキルアンモニウ
ム塩、テトラアルキルホスホニウム塩などがあげられ、
これらの溶質を前記の溶媒に0.1〜3.0M/、好ましくは
0.5〜1.5M/の濃度で溶解させた電解液が好適に使用さ
れる。
Examples of the solute of the electrolytic solution include alkali metal salts such as perchloric acid, hexafluorophosphoric acid, tetrafluoroboric acid, and perfluoroalkylsulfonic acid, tetraalkylammonium salts, and tetraalkylphosphonium salts.
These solutes are added to the solvent in the range of 0.1 to 3.0 M /, preferably
An electrolyte dissolved at a concentration of 0.5 to 1.5 M / is preferably used.

また本発明で用いる分極性電極からの集電方法も特に
限定されるものではなく、従来から周知、公知の方法が
使用可能である。例えば金属ケースに金属網を溶接しそ
の上に電極を圧着する、或いは電極上にプラズマ溶射、
メッキ等によって金属集電層を形成する、導電性接着剤
によって接着する方法等が好ましく使用可能である。特
に炭素質を含む導電性接着剤を用いる方法が好ましい。
The method for collecting electricity from the polarizable electrode used in the present invention is not particularly limited, and a conventionally well-known method can be used. For example, welding a metal net to a metal case and crimping the electrode on it, or plasma spraying on the electrode,
A method of forming a metal current collecting layer by plating or the like and a method of bonding with a conductive adhesive can be preferably used. In particular, a method using a conductive adhesive containing carbonaceous material is preferable.

本発明に用いられる導電性接着剤としては、バインダ
ーをほとんど含まない高純度黒鉛系のものが好ましい
が、フェノールなどの樹脂系バインダもしくは水ガラス
などの無機質バインダを含む黒鉛あるいはカーボンブラ
ック系の導電性接着剤なども用いることができる。
As the conductive adhesive used in the present invention, a high-purity graphite-based material containing almost no binder is preferable, but a graphite or carbon black-based conductive material containing a resin binder such as phenol or an inorganic binder such as water glass is preferred. An adhesive or the like can also be used.

[実施例] 本発明の実施例および比較例に共通のものとして第1
図に示すようなコイン型の電気二重層コンデンサのユニ
ットセル(直径20mm、厚み2.0mm)を次のようにして作
製した。まず、ケース5の内壁に塗布するアスファルト
であるが、以下の様に処理した。アスファルトを250℃
にて真空乾燥し、揮発分を除去した。このアスファルト
10gをトルエン100mlに溶解し、アスファルトのトルエン
溶液を調製した。この液をケース5(内径18.5mm、高さ
2.4mm)の内壁に高さ2.4mmにわたり塗布し、70℃にて乾
燥した。この場合塗布面積は1.39cm2であり、ケース重
量は4.0mg増加していたことから2.9mg/cm2に塗布したこ
とになる。次にシート電極について述べる。まず活性炭
粉末(比表面積約2000m2/g)に10重量%のポリテトラフ
ルオロエチレンを添加して湿式混練によりシート化し
た。このようにして得られたシートを円盤状に打ち抜い
て分極性電極1(直径15mm、厚さ0.7mm)とし、これと
同一の組成、形状を有する分極性電極2をそれぞれ繊維
不織布よりなるセパレータ3を介して金属蓋体4と先程
アスファルトを塗布した金属ケース5からなる外装容器
中に黒鉛系の導電性接着剤7,7′によってそれぞれ接着
した。この分極性電極と一体化した金属蓋体4と金属ケ
ース5とを真空乾燥容器に入れ200℃にて分極性電極中
の水分を除去した。次にこの真空乾燥容器を露点が一定
に保たれているドライボックス中に搬入し、電解液とし
て0.5モル/の濃度のテトラエチルホスホニウムテト
ラフルオロボレート(Et4PBF4)の炭酸プロピレン溶液
を注入して分極性電極1,2及びセパレータ3中にこの電
解液を充分に含浸させた後、ポリプロピレン製ガスケッ
ト6を介して金属ケース5及び金属蓋体4の端部をかし
めて封口した。
[Example] The first example is common to the example of the present invention and the comparative example.
A unit cell (diameter 20 mm, thickness 2.0 mm) of a coin-type electric double layer capacitor as shown in the figure was produced as follows. First, asphalt to be applied to the inner wall of case 5 was treated as follows. 250 ℃ of asphalt
And dried under vacuum to remove volatile components. This asphalt
10 g was dissolved in 100 ml of toluene to prepare a toluene solution of asphalt. Put this liquid in Case 5 (18.5 mm inside diameter, height
(2.4 mm) on the inner wall over a height of 2.4 mm and dried at 70 ° C. In this case, the application area was 1.39 cm 2 , and the case weight was increased by 4.0 mg, which means that application was performed at 2.9 mg / cm 2 . Next, the sheet electrode will be described. First, 10% by weight of polytetrafluoroethylene was added to activated carbon powder (specific surface area: about 2000 m 2 / g), and a sheet was formed by wet kneading. The sheet thus obtained is punched into a disk to form a polarizable electrode 1 (diameter 15 mm, thickness 0.7 mm), and a polarizable electrode 2 having the same composition and shape as this is a separator 3 made of a nonwoven fabric. Through a metal lid 4 and a metal case 5 to which asphalt was previously applied, and bonded to each other with a graphite-based conductive adhesive 7, 7 '. The metal cover 4 and the metal case 5 integrated with the polarizable electrode were placed in a vacuum drying container, and the water in the polarizable electrode was removed at 200 ° C. Next, this vacuum drying container is carried into a dry box in which the dew point is kept constant, and a propylene carbonate solution of tetraethylphosphonium tetrafluoroborate (Et 4 PBF 4 ) having a concentration of 0.5 mol / is injected as an electrolyte. After the electrolytic solution was sufficiently impregnated in the polarizable electrodes 1 and 2 and the separator 3, the ends of the metal case 5 and the metal lid 4 were caulked via a polypropylene gasket 6 and sealed.

この電気二重層コンデンサのユニットセルを使用し、
各セルについて、2.8Vの電圧を印加したときの初期容量
(F0)および内部抵抗を測定した後、引続いてこのセル
に2.8Vの電圧を印加しながら70℃で1000時間貯蔵した後
の容量(F)および内部抵抗を測定し、これらの測定値
から容量劣化率((F0−F)/F0)を計算し第1表に示
した。内部抵抗の測定は、交流二端子法(周波数1kHz)
による。また、1000時間後のユニットセルの重量変化も
測定した。
Using the unit cell of this electric double layer capacitor,
After measuring the initial capacity (F 0 ) and the internal resistance when a voltage of 2.8 V was applied to each cell, and subsequently storing the cell at 70 ° C. for 1000 hours while applying a voltage of 2.8 V to this cell, The capacity (F) and the internal resistance were measured, and the capacity deterioration rate ((F 0 −F) / F 0 ) was calculated from these measured values, and the results are shown in Table 1. Measurement of internal resistance, AC two-terminal method (frequency 1kHz)
by. Further, the weight change of the unit cell after 1000 hours was also measured.

この結果を第1表に示す。 Table 1 shows the results.

<実施例2> 金属ケース内壁に加熱処理したアスファルトが0.7mg/
cm2に塗布されたケースを用い、実施例1と同様にユニ
ットセルを組み立て封口した。こののち実施例1と同じ
測定を試みた。
<Example 2> 0.7 mg / of asphalt heat-treated on the inner wall of the metal case
Using the case applied to cm 2 , a unit cell was assembled and sealed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the same measurement as in Example 1 was attempted.

<実施例3> 金属ケース内壁に加熱処理したアスファルトが3.8mg/
cm2に塗布されたケースを用い、実施例1と同様にユニ
ットセルを組み立て封口した。こののち実施例1と同じ
測定を試みた。
<Example 3> Asphalt heat-treated on the inner wall of the metal case was 3.8 mg /
Using the case applied to cm 2 , a unit cell was assembled and sealed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the same measurement as in Example 1 was attempted.

<比較例1> 金属ケース内壁に加熱処理したアスファルトが8mg/cm
2塗布されたケースを用い、実施例1と同様にユニット
セルを組み立て封口した。こののち実施例1と同じ測定
を試みた。
<Comparative Example 1> Heat-treated asphalt was 8 mg / cm on the inner wall of the metal case.
Using the two coated cases, a unit cell was assembled and sealed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the same measurement as in Example 1 was attempted.

<比較例2> 熱処理していないアスファルト10gをトルエン100mlに
溶解させ、この液を用い、ケース内壁にアスファルトを
3.0mg/cm2に塗布した。この金属ケースを用い、実施例
1と同様にユニットセルを組み立て封口した。こののち
実施例1と同じ測定を試みた。
<Comparative Example 2> 10 g of unheated asphalt was dissolved in 100 ml of toluene, and the asphalt was applied to the inner wall of the case using this solution.
It was applied to 3.0 mg / cm 2 . Using this metal case, a unit cell was assembled and sealed in the same manner as in Example 1. Thereafter, the same measurement as in Example 1 was attempted.

<比較例3> アスファルトを塗布していない金属ケースを用い、実
施例1と同様にユニットセルを組み立てて封口した。こ
ののち実施例1と同じ測定を試みた。
<Comparative Example 3> A unit cell was assembled and sealed in the same manner as in Example 1 using a metal case to which asphalt was not applied. Thereafter, the same measurement as in Example 1 was attempted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例及び比較例のユニットセルの構
造を示したものである。 1,2:分極性電極 3:セパレータ 4:蓋体 5:ケース 6:ガスケット 7.7′:接着剤
FIG. 1 shows the structure of a unit cell according to an example of the present invention and a comparative example. 1,2: Polarizable electrode 3: Separator 4: Lid 5: Case 6: Gasket 7.7 ': Adhesive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 広志 神奈川県横浜市神奈川区片倉町1―17― 14 (56)参考文献 特開 昭62−200714(JP,A) 特開 昭63−190321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/10──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Ariga 1-17-14 Katakura-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken (56) References JP-A-62-200714 (JP, A) JP-A-63-190321 ( JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01G 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属ケースと金属蓋体とがガスケットを介
して一体にかしめられた構造を有する電気二重層コンデ
ンサにおいて、金属ケースの封口部の内壁に予め熱処理
をして揮発成分を除去したアスファルトの塗布層が0.2
〜4mg/cm2設けられていることを特徴とする電気二重層
コンデンサ。
In an electric double layer capacitor having a structure in which a metal case and a metal lid are integrally caulked via a gasket, asphalt in which a volatile component has been removed by heat-treating an inner wall of a sealing portion of the metal case in advance. 0.2 coating layer
Electric double layer capacitor, characterized in that 4 mg / cm 2 is provided.
【請求項2】アスファルトの熱処理条件が100〜300℃の
真空加熱である請求項1記載の電気二重層コンデンサ。
2. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the heat treatment condition of the asphalt is a vacuum heating at 100 to 300 ° C.
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