JP2816039B2 - 電気二重層コンデンサの製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの製造方法Info
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- JP2816039B2 JP2816039B2 JP3290319A JP29031991A JP2816039B2 JP 2816039 B2 JP2816039 B2 JP 2816039B2 JP 3290319 A JP3290319 A JP 3290319A JP 29031991 A JP29031991 A JP 29031991A JP 2816039 B2 JP2816039 B2 JP 2816039B2
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- carbon electrode
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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
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、分極性電極として活
性炭電極を用いる電気二重層コンデンサの製造方法に関
する。
性炭電極を用いる電気二重層コンデンサの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】平板形ケーシング構造の電気二重層コン
デンサの構成を図１に示している。内面側に導電性フィ
ルム１が接着された２枚の金属板２の周縁部間にプラス
チック製の枠体３を挟み込むことによって偏平なケーシ
ングが構成され、その内部にセパレータ４で２層に分割
された活性炭電極５を電解液とともに密封している。導
電性フィルム１は活性炭電極５に密着し、集電体として
機能する。金属板３はケーシングの主体であるととも
に、外部接続用の端子として機能する。枠体３は２枚の
金属板２の周縁部間にあってコンデンサ・セルを密封す
る封口ガスケットとして機能する。活性炭電極５は活性
炭の粉体を偏平な長方形ペレット状に成形したものであ
り、またセパレータ４はポリプロピレンなどのイオン透
過性の多孔性フィルムからなる。電解液は希硫酸からな
り、活性炭電極５とセパレータ４に充分に含浸されてい
る。
デンサの構成を図１に示している。内面側に導電性フィ
ルム１が接着された２枚の金属板２の周縁部間にプラス
チック製の枠体３を挟み込むことによって偏平なケーシ
ングが構成され、その内部にセパレータ４で２層に分割
された活性炭電極５を電解液とともに密封している。導
電性フィルム１は活性炭電極５に密着し、集電体として
機能する。金属板３はケーシングの主体であるととも
に、外部接続用の端子として機能する。枠体３は２枚の
金属板２の周縁部間にあってコンデンサ・セルを密封す
る封口ガスケットとして機能する。活性炭電極５は活性
炭の粉体を偏平な長方形ペレット状に成形したものであ
り、またセパレータ４はポリプロピレンなどのイオン透
過性の多孔性フィルムからなる。電解液は希硫酸からな
り、活性炭電極５とセパレータ４に充分に含浸されてい
る。
【０００３】２枚の金属板２間に外部電源より適宜な直
流電圧を印加すると、アノード側およびカソード側の活
性炭電極５と電解液との界面にそれぞれ電気二重層が形
成され、２つの電気二重層が電解液を共通にして直列接
続された形のコンデンサとなる。
流電圧を印加すると、アノード側およびカソード側の活
性炭電極５と電解液との界面にそれぞれ電気二重層が形
成され、２つの電気二重層が電解液を共通にして直列接
続された形のコンデンサとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電気二重層コンデンサ
の印加電圧を徐々に高くすると、ある電圧以上で電解液
の分解反応が起き、アノード側で酸素ガスが発生し、カ
ソード側で水素ガスが発生する。したがって、このガス
発生反応が起きる直前の電圧がコンデンサとして使用可
能な最大電圧（耐圧）である。
の印加電圧を徐々に高くすると、ある電圧以上で電解液
の分解反応が起き、アノード側で酸素ガスが発生し、カ
ソード側で水素ガスが発生する。したがって、このガス
発生反応が起きる直前の電圧がコンデンサとして使用可
能な最大電圧（耐圧）である。
【０００５】従来の電気二重層コンデンサは耐圧が低い
という問題があった。例えば特開昭６１−２０３６１４
号に解説されているように、コンデンサに電圧が印加さ
れて２つの電気二重層が充電されると、アノード側およ
びカソード側の活性炭電極の界面電位が平衡電位から互
いに逆方向に等しい量だけ移動するが、一般的な活性炭
電極を用いたコンデンサでは、カソード側は分解電位ま
で充分な余裕があるのに、アノード側で先に分解電位を
超え、ガス発生反応が起こる。このため、コンデンサの
耐圧が理論的な値より大幅に小さくなってしまう。
という問題があった。例えば特開昭６１−２０３６１４
号に解説されているように、コンデンサに電圧が印加さ
れて２つの電気二重層が充電されると、アノード側およ
びカソード側の活性炭電極の界面電位が平衡電位から互
いに逆方向に等しい量だけ移動するが、一般的な活性炭
電極を用いたコンデンサでは、カソード側は分解電位ま
で充分な余裕があるのに、アノード側で先に分解電位を
超え、ガス発生反応が起こる。このため、コンデンサの
耐圧が理論的な値より大幅に小さくなってしまう。
【０００６】この問題に対して前記の特開昭６１−２０
３６１４号では、アノード側とカソード側の活性炭電極
の大きさ（静電容量）を適宜に異ならせ（アノード側を
大きくする）、アノード側が極端に早く（低い電極間電
圧で）分解電位に達するのを防いでいる。しかし、この
技術によればコンデンサの端子に極性がつくことにな
り、これが様々な面で制約となる。
３６１４号では、アノード側とカソード側の活性炭電極
の大きさ（静電容量）を適宜に異ならせ（アノード側を
大きくする）、アノード側が極端に早く（低い電極間電
圧で）分解電位に達するのを防いでいる。しかし、この
技術によればコンデンサの端子に極性がつくことにな
り、これが様々な面で制約となる。
【０００７】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、端子に極性を付けることが
なく、耐圧の大きな電気二重層コンデンサを実現するこ
とにある。
されたもので、その目的は、端子に極性を付けることが
なく、耐圧の大きな電気二重層コンデンサを実現するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、電
解液中での前記活性炭電極の平衡電位がアノード側およ
びカソード側の分解電位の中央値にほぼ等しくなるよう
に、前記活性炭電極の表面を予め酸化または還元処理す
るようにした。
解液中での前記活性炭電極の平衡電位がアノード側およ
びカソード側の分解電位の中央値にほぼ等しくなるよう
に、前記活性炭電極の表面を予め酸化または還元処理す
るようにした。
【０００９】
【作用】図２に示すように、電解液２１に２つの活性炭
電極２２，２３と標準電極（飽和カロメル電極）２４を
浸漬し、それぞれをポテンショスタット２５の作用極Ｗ
Ｅ，対極ＣＥ，参照極ＲＥとして接続する。そしてサイ
クリックボルタンメトリ法により、活性炭電極２２と標
準電極２４との間に印加する直流電圧を変化させなが
ら、活性炭電極２２の電極電位を標準電極２４を基準と
して測定すると、図３のサイクリックボルタモグラフに
示す特性が得られる。図３では、活性炭電極２２をアノ
ード側に分極した場合、その電極電位がＥ1 を超えると
酸素ガスが発生し、また活性炭電極２２をカソード側に
分極した場合には、その電極電位がＥ2 を超えると水素
ガスが発生することを示している。
電極２２，２３と標準電極（飽和カロメル電極）２４を
浸漬し、それぞれをポテンショスタット２５の作用極Ｗ
Ｅ，対極ＣＥ，参照極ＲＥとして接続する。そしてサイ
クリックボルタンメトリ法により、活性炭電極２２と標
準電極２４との間に印加する直流電圧を変化させなが
ら、活性炭電極２２の電極電位を標準電極２４を基準と
して測定すると、図３のサイクリックボルタモグラフに
示す特性が得られる。図３では、活性炭電極２２をアノ
ード側に分極した場合、その電極電位がＥ1 を超えると
酸素ガスが発生し、また活性炭電極２２をカソード側に
分極した場合には、その電極電位がＥ2 を超えると水素
ガスが発生することを示している。
【００１０】理論的には、炭素電極は分極性電極であり
酸化還元電位は決まらないはずである。しかし活性炭電
極の場合は平衡電位が存在する。その主な原因は以下の
点にある。
酸化還元電位は決まらないはずである。しかし活性炭電
極の場合は平衡電位が存在する。その主な原因は以下の
点にある。
【００１１】現実の活性炭電極の表面には酸化物などが
生成，付着しているため、活性炭電極と電解液とを接触
させたとき、その界面に電位差（電極電位）を生じる。
その初期状態（コンデンサとして未充電の状態）での電
極電位Ｅ0 が図３に示すようにアノード側の分解電位Ｅ
1 の側に偏っていると、アノード側の電気二重層が充電
によりＥ1 −Ｅ0 だけ電位上昇すると分解電位Ｅ1 に達
してしまい、それ以上充電することはできない。カソー
ド側にのみ着目すれば、Ｅ0 −Ｅ2 （Ｅ1 −Ｅ0 より充
分に大きい）分だけ充電できるのであるが、アノード側
のガス発生により制限される。したがって、この場合の
耐圧は２（Ｅ1 −Ｅ0 ）であり、理論的な耐圧Ｅ1 −Ｅ
2 より小さくなる。
生成，付着しているため、活性炭電極と電解液とを接触
させたとき、その界面に電位差（電極電位）を生じる。
その初期状態（コンデンサとして未充電の状態）での電
極電位Ｅ0 が図３に示すようにアノード側の分解電位Ｅ
1 の側に偏っていると、アノード側の電気二重層が充電
によりＥ1 −Ｅ0 だけ電位上昇すると分解電位Ｅ1 に達
してしまい、それ以上充電することはできない。カソー
ド側にのみ着目すれば、Ｅ0 −Ｅ2 （Ｅ1 −Ｅ0 より充
分に大きい）分だけ充電できるのであるが、アノード側
のガス発生により制限される。したがって、この場合の
耐圧は２（Ｅ1 −Ｅ0 ）であり、理論的な耐圧Ｅ1 −Ｅ
2 より小さくなる。
【００１２】なお、電解液中での活性炭電極の初期の電
極電位（平衡電位）Ｅ0 は、活性炭の酸化物などの表面
状態によって変わる。そのため、使用する活性炭の表面
状態によって、製作されるコンデンサの性能が大きくば
らつくことになる。
極電位（平衡電位）Ｅ0 は、活性炭の酸化物などの表面
状態によって変わる。そのため、使用する活性炭の表面
状態によって、製作されるコンデンサの性能が大きくば
らつくことになる。
【００１３】そこでこの発明では、活性炭電極の表面を
予め酸化または還元処理し、図３のサイクリックボルタ
モグラムにおいて、活性炭電極の平衡電位Ｅ0 がアノー
ド側およびカソード側の分解電位Ｅ1 とＥ2 の中央値
（Ｅ1 ＋Ｅ2 ）／２にほぼ等しくなるように事前調整す
る。このように前処理された活性炭電極を用いて図１の
ような電気二重層コンデンサを製作すれば、その耐圧は
理論値Ｅ1 −Ｅ2 にほぼ等しくなる。
予め酸化または還元処理し、図３のサイクリックボルタ
モグラムにおいて、活性炭電極の平衡電位Ｅ0 がアノー
ド側およびカソード側の分解電位Ｅ1 とＥ2 の中央値
（Ｅ1 ＋Ｅ2 ）／２にほぼ等しくなるように事前調整す
る。このように前処理された活性炭電極を用いて図１の
ような電気二重層コンデンサを製作すれば、その耐圧は
理論値Ｅ1 −Ｅ2 にほぼ等しくなる。
【００１４】
【実施例】活性炭電極の電極電位を調整する具体的な方
法としては、図２に示すように活性炭電極２２，２３と
標準電極２４を電解液２１に入れ、電極２２と標準電極
２４との間の電位をコントロールしながら間に適宜に通
電して電極表面を酸化あるいは還元しつつ電極電位を変
化させ、設定した値に合わせる。
法としては、図２に示すように活性炭電極２２，２３と
標準電極２４を電解液２１に入れ、電極２２と標準電極
２４との間の電位をコントロールしながら間に適宜に通
電して電極表面を酸化あるいは還元しつつ電極電位を変
化させ、設定した値に合わせる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明で
は、活性炭電極の電極電位を予め設定された値に調整し
たうえでコンデンサを製作するので、理論的な耐圧とほ
ぼ等しい耐圧の均一な性能の製品を量産することができ
る。しかも、１つのコンデンサに含まれる２層の活性炭
電極はまったく同一のものなので、コンデンサ使用上の
極性はなく、利便性が高い。
は、活性炭電極の電極電位を予め設定された値に調整し
たうえでコンデンサを製作するので、理論的な耐圧とほ
ぼ等しい耐圧の均一な性能の製品を量産することができ
る。しかも、１つのコンデンサに含まれる２層の活性炭
電極はまったく同一のものなので、コンデンサ使用上の
極性はなく、利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気二重層コンデンサの代表的な構成例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明の作用効果を説明するための測定系の
概略図である。
概略図である。
【図３】この発明の作用効果を説明するためのサイクリ
ックボルタモグラムである。
ックボルタモグラムである。
４ セパレータ ５ 活性炭電極 ２１ 電解液 ２２，２３ 活性炭電極 ２４ 標準電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 光宏 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 山崎 龍也 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 高田 和夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 倉林 研 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動 車株式会社藤沢工場内 (56)参考文献 特開 昭60−189162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−201614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−203614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−53923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 9/058 H01G 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 セパレータで２層に分割した活性炭電極
を電解液とともにケースに収納し、２つの活性炭電極に
それぞれ集電体を接合する基本構造の電気二重層コンデ
ンサを製造するにあたり、前記電解液中での前記活性炭
電極の平衡電位がアノード側およびカソード側の分解電
位の中央値にほぼ等しくなるように、前記活性炭電極の
表面を予め酸化または還元処理することを特徴とする電
気二重層コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290319A JP2816039B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290319A JP2816039B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05101981A JPH05101981A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2816039B2 true JP2816039B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17754554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3290319A Expired - Lifetime JP2816039B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816039B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5682854B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2015-03-11 | 日新電機株式会社 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189162A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極性電極の製造法 |
| JPS60201614A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-12 | 日立マクセル株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3290319A patent/JP2816039B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05101981A (ja) | 1993-04-23 |
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