JP2773536B2 - 分極性電極の製造方法 - Google Patents
分極性電極の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層コンデンサに
用いる分極性電極の製造方法に関するものである。
用いる分極性電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子部品の小型化が強く要求され
ており、電気二重層コンデンサの小型化を図るために
は、単位重量当たりの容量が大きな電極材料を開発する
ことと、電極材料の充填密度を向上させる必要がある。
従来の電気二重層コンデンサの分極性電極としては活性
炭粉末または活性炭繊維が用いられてきた。これらの分
極性電極では粉末間または繊維間の電気的接続を取るた
めに加圧圧縮されなければならないため、電気二重層コ
ンデンサの外装が大型化したり、等価直列抵抗の抵抵抗
化に限界があった。また単位体積当たりの容量の向上に
も限界があった。これらの問題点を解決する分極性電極
が近年開発されるに至った。
ており、電気二重層コンデンサの小型化を図るために
は、単位重量当たりの容量が大きな電極材料を開発する
ことと、電極材料の充填密度を向上させる必要がある。
従来の電気二重層コンデンサの分極性電極としては活性
炭粉末または活性炭繊維が用いられてきた。これらの分
極性電極では粉末間または繊維間の電気的接続を取るた
めに加圧圧縮されなければならないため、電気二重層コ
ンデンサの外装が大型化したり、等価直列抵抗の抵抵抗
化に限界があった。また単位体積当たりの容量の向上に
も限界があった。これらの問題点を解決する分極性電極
が近年開発されるに至った。
【０００３】例えば、特開昭６４−２３１４に示された
ように、活性炭粉末または活性炭繊維とコールタールま
たはピッチを混合して非酸化性雰囲気中で熱処理するこ
とにより得られる活性炭粉末あるいは活性炭繊維と炭素
質から構成される電極もある。また、特開昭６２−２９
２６１２に示されたような粘結性を有する石炭を型枠に
入れ固化温度以上で乾留焼成後、水蒸気賦活して得られ
るような固体活性炭も電気二重層コンデンサの分極性電
極として使用することができる。さらに、特開平３−７
８２２１に示されたように活性炭粉末を高温、加圧下で
パルス状電圧を印加して活性炭粉末を焼結せしめること
により得られる固体活性炭も電気二重層コンデンサの分
極性電極として使用することができる。また本出願人
は、特願平３−８１２６２に示したように、活性炭粉末
とフェノール樹脂粉末の混合物を加熱加圧下で金型成型
し、さらに熱処理することにより得られる活性炭／ポリ
アセン系材料複合体がこれに適した分極性電極であるこ
とが見いだしている。これらいずれの方法によっても固
体活性炭が得られることは周知となっている。
ように、活性炭粉末または活性炭繊維とコールタールま
たはピッチを混合して非酸化性雰囲気中で熱処理するこ
とにより得られる活性炭粉末あるいは活性炭繊維と炭素
質から構成される電極もある。また、特開昭６２−２９
２６１２に示されたような粘結性を有する石炭を型枠に
入れ固化温度以上で乾留焼成後、水蒸気賦活して得られ
るような固体活性炭も電気二重層コンデンサの分極性電
極として使用することができる。さらに、特開平３−７
８２２１に示されたように活性炭粉末を高温、加圧下で
パルス状電圧を印加して活性炭粉末を焼結せしめること
により得られる固体活性炭も電気二重層コンデンサの分
極性電極として使用することができる。また本出願人
は、特願平３−８１２６２に示したように、活性炭粉末
とフェノール樹脂粉末の混合物を加熱加圧下で金型成型
し、さらに熱処理することにより得られる活性炭／ポリ
アセン系材料複合体がこれに適した分極性電極であるこ
とが見いだしている。これらいずれの方法によっても固
体活性炭が得られることは周知となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】固体活性炭を分極性電
極とした電気二重層コンデンサは瞬時大電流供給用の補
助電源としての用途が期待され、その用途は拡大してい
る。しかしながら、分極性電極である固体活性炭を安価
に大量に製造する方法はこれまで明らかにされていな
い。前記の固体活性炭を作製するいずれの方法において
も、活性炭のみ、活性炭と樹脂の混合粉末、活性炭とピ
ッチ等の混合粉末のいずれかの粉体を金型もしくは型枠
に粉体のまま充填する工程を有するために連続充填が困
難であるといった問題点があった。また、前記いずれの
固体活性炭の製造方法においても一つの加圧装置で作製
できる固体活性炭は一度に一つに限られるという問題点
があった。本発明は前記課題を解決し、固体活性炭を安
価に量産する方法を得ることを目的としている。
極とした電気二重層コンデンサは瞬時大電流供給用の補
助電源としての用途が期待され、その用途は拡大してい
る。しかしながら、分極性電極である固体活性炭を安価
に大量に製造する方法はこれまで明らかにされていな
い。前記の固体活性炭を作製するいずれの方法において
も、活性炭のみ、活性炭と樹脂の混合粉末、活性炭とピ
ッチ等の混合粉末のいずれかの粉体を金型もしくは型枠
に粉体のまま充填する工程を有するために連続充填が困
難であるといった問題点があった。また、前記いずれの
固体活性炭の製造方法においても一つの加圧装置で作製
できる固体活性炭は一度に一つに限られるという問題点
があった。本発明は前記課題を解決し、固体活性炭を安
価に量産する方法を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は射出成型により
所望の形状の活性炭／フェノール樹脂複合体を成型し、
これを熱処理することにより活性炭／カーボン複合体を
製造することを特徴とする。
所望の形状の活性炭／フェノール樹脂複合体を成型し、
これを熱処理することにより活性炭／カーボン複合体を
製造することを特徴とする。
【０００６】
【実施例】以下実施例をもとに本発明を説明する。
【０００７】フェノール系粉末活性炭（比表面積１５０
０ｍ2 ／ｇ）と熱硬化性粉末フェノール樹脂（鐘紡
（株）製、商品名ベルパール）の重量％が表１に示すよ
うに７０／３０〜３０／７０になるように混合し造粒し
た。これを型締め力１００ｔｏｎ、金型温度１８５℃、
シリンダー温度９０℃、射出圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 の
条件で射出成型を行い、５０×３５ｍｍ2 、厚さ６ｍｍ
の活性炭／フェノール樹脂板を得た。これを電気炉中、
Ｎ2 雰囲気下で表１に示すように６００〜１５００℃で
２時間熱処理を行った。昇温速度は１０℃／ｈ、降温速
度５０℃／ｈとした。得られた活性炭／カーボン複合体
を長さ３５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ２ｍｍの大きさに切り
出し、直流四端子法により室温における抵抗率を測定し
た。
０ｍ2 ／ｇ）と熱硬化性粉末フェノール樹脂（鐘紡
（株）製、商品名ベルパール）の重量％が表１に示すよ
うに７０／３０〜３０／７０になるように混合し造粒し
た。これを型締め力１００ｔｏｎ、金型温度１８５℃、
シリンダー温度９０℃、射出圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 の
条件で射出成型を行い、５０×３５ｍｍ2 、厚さ６ｍｍ
の活性炭／フェノール樹脂板を得た。これを電気炉中、
Ｎ2 雰囲気下で表１に示すように６００〜１５００℃で
２時間熱処理を行った。昇温速度は１０℃／ｈ、降温速
度５０℃／ｈとした。得られた活性炭／カーボン複合体
を長さ３５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ２ｍｍの大きさに切り
出し、直流四端子法により室温における抵抗率を測定し
た。
【０００８】本実施例で作製した活性炭／カーボン複合
体の電気二重層容量を測定するために、図１に示すよう
な簡易電気二重層コンデンサを作製した。活性炭／カー
ボン複合体は分極性電極１であり、カーボン製集電体兼
端子２とカーボン導電性接着剤で一体化した。導電性接
着剤をカーボン製集電体２に塗布し、分極性電極１と接
着し、１５０℃で３０分間熱硬化した。集電体２を一体
化した分極性電極１を片側電極として同じ構成の片側電
極をもう一つ用意し、厚さ２５μｍのポリプロビレン製
セパレータ３を挟んで向かい合わせた。分極性電極１に
電解液４を含浸させるために、全体を真空にした後、容
器５に電解液を注入しながら、上述した２つの分極性電
極１を挿入した。電解液として、３０ｗｔ％の硫酸（Ｈ
2 ＳＯ4）水溶液を用いた。このようにして本発明の分
極性電極を用いた簡易電気二重層コンデンサを試作し
た。
体の電気二重層容量を測定するために、図１に示すよう
な簡易電気二重層コンデンサを作製した。活性炭／カー
ボン複合体は分極性電極１であり、カーボン製集電体兼
端子２とカーボン導電性接着剤で一体化した。導電性接
着剤をカーボン製集電体２に塗布し、分極性電極１と接
着し、１５０℃で３０分間熱硬化した。集電体２を一体
化した分極性電極１を片側電極として同じ構成の片側電
極をもう一つ用意し、厚さ２５μｍのポリプロビレン製
セパレータ３を挟んで向かい合わせた。分極性電極１に
電解液４を含浸させるために、全体を真空にした後、容
器５に電解液を注入しながら、上述した２つの分極性電
極１を挿入した。電解液として、３０ｗｔ％の硫酸（Ｈ
2 ＳＯ4）水溶液を用いた。このようにして本発明の分
極性電極を用いた簡易電気二重層コンデンサを試作し
た。
【０００９】次に、実施例と同じ原料である活性炭粉末
と粉末状フェノール樹脂を用い、活性炭／樹脂の混合比
が７０／３０、６０／４０、５０／５０の割合で混合
し、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間金型成型し、
実施例と同じ大きさの活性炭／フェノール樹脂板を成型
した。これらを７０／３０の混合比の活性炭／フェノー
ル樹脂板については９００℃、６０／４０の混合比の活
性炭／フェノール樹脂板については８００℃、５０／５
０の混合比のものについては７００℃でそれぞれ熱処理
した。熱処理時のその他の条件については実施例と同じ
である。得られた活性炭／カーボン複合体を分極性電極
１として実施例と同様にして簡易電気二重層コンデンサ
を試作した。
と粉末状フェノール樹脂を用い、活性炭／樹脂の混合比
が７０／３０、６０／４０、５０／５０の割合で混合
し、１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１０分間金型成型し、
実施例と同じ大きさの活性炭／フェノール樹脂板を成型
した。これらを７０／３０の混合比の活性炭／フェノー
ル樹脂板については９００℃、６０／４０の混合比の活
性炭／フェノール樹脂板については８００℃、５０／５
０の混合比のものについては７００℃でそれぞれ熱処理
した。熱処理時のその他の条件については実施例と同じ
である。得られた活性炭／カーボン複合体を分極性電極
１として実施例と同様にして簡易電気二重層コンデンサ
を試作した。
【００１０】実施例、参考例で得られた簡易電気二重層
コンデンサの静電容量を測定した。電気二重層コンデン
サの両極の間に０．９Ｖを印加し、６時間定電圧充電を
行い、１００ｍＡで定電流放電させ、電圧が０．５４Ｖ
から０．４５Ｖに降下するのに要した時間から、電気二
重層コンデンサの容量を求めた。これらの電気二重層コ
ンデンサの静電容量を一組の分極性電極の重量、体積で
割った、電気重量当たりの静電容量と単位体積当たりの
静電容量の結果を表１にまとめた示す。
コンデンサの静電容量を測定した。電気二重層コンデン
サの両極の間に０．９Ｖを印加し、６時間定電圧充電を
行い、１００ｍＡで定電流放電させ、電圧が０．５４Ｖ
から０．４５Ｖに降下するのに要した時間から、電気二
重層コンデンサの容量を求めた。これらの電気二重層コ
ンデンサの静電容量を一組の分極性電極の重量、体積で
割った、電気重量当たりの静電容量と単位体積当たりの
静電容量の結果を表１にまとめた示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】フェノール樹脂の含有量が３０％より少な
くなると射出成型時の樹脂の流れが悪くなり射出成型が
困難であった。活性炭の含有量が３０％より少なくなる
と比表面積が少なくなるため分極性電極として十分には
機能しにくくなる。これらの条件を勘案すると活性炭と
フェノール樹脂の比は好ましくはそれぞれ４０％〜６０
％となる。
くなると射出成型時の樹脂の流れが悪くなり射出成型が
困難であった。活性炭の含有量が３０％より少なくなる
と比表面積が少なくなるため分極性電極として十分には
機能しにくくなる。これらの条件を勘案すると活性炭と
フェノール樹脂の比は好ましくはそれぞれ４０％〜６０
％となる。
【００１３】一方、熱処理温度が１５００℃より高くな
ると熱処理に緻密化が起こり分極性電極として十分には
機能しにくくなり、熱処理温度が６００℃より低くなる
と抵抗が高くなり分極性電極として好ましくない。この
うち電気二重層コンデンサの分極性電極として好適な熱
処理温度は、７００℃〜１２００℃である。
ると熱処理に緻密化が起こり分極性電極として十分には
機能しにくくなり、熱処理温度が６００℃より低くなる
と抵抗が高くなり分極性電極として好ましくない。この
うち電気二重層コンデンサの分極性電極として好適な熱
処理温度は、７００℃〜１２００℃である。
【００１４】実施例、参考例とも１個取りの金型を用い
ているが、実施例ではフェノール樹脂の含有量により若
干の差はあるが、１時間当たり２０〜３０個成型できた
のに対し、参考例では１時間当たり４〜６個しか成型で
きなかったことから、本実施例による量産効果は明白で
ある。さらに射出成型では複数個取りができる金型によ
り、時間当たりの製造個数をより多数とすることができ
る。これは、原料である活性炭とフェノール樹脂の混合
粉末を金型成型では粉末のまま充填するのに対し、射出
成型では一度流動状態を経て充填されることによる。
ているが、実施例ではフェノール樹脂の含有量により若
干の差はあるが、１時間当たり２０〜３０個成型できた
のに対し、参考例では１時間当たり４〜６個しか成型で
きなかったことから、本実施例による量産効果は明白で
ある。さらに射出成型では複数個取りができる金型によ
り、時間当たりの製造個数をより多数とすることができ
る。これは、原料である活性炭とフェノール樹脂の混合
粉末を金型成型では粉末のまま充填するのに対し、射出
成型では一度流動状態を経て充填されることによる。
【００１５】実施例で得られた分極性電極は参考例で得
られた分極性電極と同等以上の重量当たりの静電容量、
体積当たりの静電容量を示す。射出成型により得られた
分極性電極が金型成型により得られる分極性電極よりも
大きな静電容量を示す理由は明らかではないが、射出成
型により得られる活性炭／フェノール樹脂の密度は金型
成型品よりも大きいことから分極性電極内に発生するマ
クロ孔やクラックがより多く発生し、分極性電極の比表
面積を効率よく利用することができることによると推測
される。従来の分極性電極である活性炭粉末に比較して
重量当たり、体積当たりの静電容量が非常に大きくなっ
ていることは、熱処理されたフェノール樹脂がポリアセ
ンとして働くような機構が推測されるが、本発明では６
００〜１５００℃で熱処理されたフェノール樹脂を広い
意味でカーボンとした。参考例で作製した固体活性炭は
従来技術で得られる最も大きな単位体積当たりの静電容
量を示すものであったが、本発明によればそれを越える
体積当たりの静電容量を示す固体活性炭を作製すること
もできる。
られた分極性電極と同等以上の重量当たりの静電容量、
体積当たりの静電容量を示す。射出成型により得られた
分極性電極が金型成型により得られる分極性電極よりも
大きな静電容量を示す理由は明らかではないが、射出成
型により得られる活性炭／フェノール樹脂の密度は金型
成型品よりも大きいことから分極性電極内に発生するマ
クロ孔やクラックがより多く発生し、分極性電極の比表
面積を効率よく利用することができることによると推測
される。従来の分極性電極である活性炭粉末に比較して
重量当たり、体積当たりの静電容量が非常に大きくなっ
ていることは、熱処理されたフェノール樹脂がポリアセ
ンとして働くような機構が推測されるが、本発明では６
００〜１５００℃で熱処理されたフェノール樹脂を広い
意味でカーボンとした。参考例で作製した固体活性炭は
従来技術で得られる最も大きな単位体積当たりの静電容
量を示すものであったが、本発明によればそれを越える
体積当たりの静電容量を示す固体活性炭を作製すること
もできる。
【００１６】
【発明の効果】射出成型により得られる活性炭／フェノ
ール樹脂を熱処理することにより得られる活性炭／カー
ボン複合体は、電気二重層コンデンサの分極性電極とし
て機能する。以上の説明のように本発明によれば、量産
性に優れ従来の金型成型により得られる分極性電極と同
等以上の静電容量をもつ分極性電極の製造方法を提供す
ることができる。
ール樹脂を熱処理することにより得られる活性炭／カー
ボン複合体は、電気二重層コンデンサの分極性電極とし
て機能する。以上の説明のように本発明によれば、量産
性に優れ従来の金型成型により得られる分極性電極と同
等以上の静電容量をもつ分極性電極の製造方法を提供す
ることができる。
【図１】本発明において試作した電気二重層コンデンサ
の図である。
の図である。
１ 分極性電極 ２ 集電体兼端子 ３ セパレータ ４ 電解液 ５ 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 9/058 H01M 4/04
Claims (2)
- 【請求項１】 活性炭粉末と粉末状フェノール樹脂から
なる混合物を作製する工程と、得られた混合物を用いて
射出成型により活性炭／フェノール樹脂複合体を作製す
る工程と、活性炭／フェノール樹脂複合体を熱処理し活
性炭／カーボン複合体を得る工程を有することを特徴と
する分極性電極の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の分極性電極の製造方法に
おいて、原料活性炭粉末が３０〜７０重量％、粉末状フ
ェノール樹脂が３０〜７０重量％の割合であり、かつ熱
処理温度が６００℃から１５００℃であることを特徴と
する分極性電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104436A JP2773536B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 分極性電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4104436A JP2773536B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 分極性電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645189A JPH0645189A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2773536B2 true JP2773536B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=14380618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4104436A Expired - Fee Related JP2773536B2 (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 分極性電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773536B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001506059A (ja) * | 1996-12-12 | 2001-05-08 | コーニング インコーポレイテッド | 電気二重層コンデンサ用活性カーボン電極 |
| US6353528B1 (en) | 1998-05-22 | 2002-03-05 | Kyocera Corporation | Solid activated carbon, process for manufacturing the same and electric double layer capacitor using the same |
| GB0307332D0 (en) * | 2003-03-29 | 2003-05-07 | Carbon Technologies Nv | Shaped porous materials |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP4104436A patent/JP2773536B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645189A (ja) | 1994-02-18 |
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