JP3416172B2 - 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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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、定電圧負荷状態での静
電容量の劣化を防止する電気二重層コンデンサに関す
る。
電容量の劣化を防止する電気二重層コンデンサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、枠状のガスケ
ットの内部にセパレータを介してその上下に積層された
分極性電極と、この各分極性電極の上下面に配置された
導電性フィルムと、前記ガスケットの上下面にあってこ
の導電性フィルムと接続された銅板などの金属製集電板
とからなっている。
ットの内部にセパレータを介してその上下に積層された
分極性電極と、この各分極性電極の上下面に配置された
導電性フィルムと、前記ガスケットの上下面にあってこ
の導電性フィルムと接続された銅板などの金属製集電板
とからなっている。
【０００３】分極性電極は、活性炭シートに電解液とし
て希硫酸を含浸させたものが用いられ、充電時に各集電
板を通じて取り入れられた正負の電荷をそれぞれの分極
性電極内に蓄え、放電時に蓄えられた電荷を同じく各集
電板を通じて徐々に外部に放出するため、一種の二次電
池と同じ使用形態を取ることができる。
て希硫酸を含浸させたものが用いられ、充電時に各集電
板を通じて取り入れられた正負の電荷をそれぞれの分極
性電極内に蓄え、放電時に蓄えられた電荷を同じく各集
電板を通じて徐々に外部に放出するため、一種の二次電
池と同じ使用形態を取ることができる。
【０００４】この電気二重層コンデンサの耐電圧性能
は、図５に示す水の電位電流特性に示されるように、水
の電気分解による酸素および水素ガスが発生する前の範
囲内である約−０．４V 〜＋１．０V の範囲で使用可能
であり、製品の信頼性等を考慮すると、−０．２V 〜＋
０．８V の範囲で使用することが望ましい。
は、図５に示す水の電位電流特性に示されるように、水
の電気分解による酸素および水素ガスが発生する前の範
囲内である約−０．４V 〜＋１．０V の範囲で使用可能
であり、製品の信頼性等を考慮すると、−０．２V 〜＋
０．８V の範囲で使用することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
活性炭電極を用いると、アノード側に＋０．７V 付近か
ら図中破線で示すように一時的なピークが生じ、カソー
ド側に同じく−０．１V付近から一時的なピークが生ず
るため、使用範囲はそれ以下の−０．１V 〜＋０．７V
に制限されていた。
活性炭電極を用いると、アノード側に＋０．７V 付近か
ら図中破線で示すように一時的なピークが生じ、カソー
ド側に同じく−０．１V付近から一時的なピークが生ず
るため、使用範囲はそれ以下の−０．１V 〜＋０．７V
に制限されていた。
【０００６】また、このピークにかかる範囲すなわち−
０．２V 〜＋０．８V の範囲で使用すると内部でガスが
発生し、その内圧により電解液が漏液ないしは蒸発して
電圧付加の経過日数とともに重量が目減りし、それにつ
れて静電容量も低下する傾向にあった。
０．２V 〜＋０．８V の範囲で使用すると内部でガスが
発生し、その内圧により電解液が漏液ないしは蒸発して
電圧付加の経過日数とともに重量が目減りし、それにつ
れて静電容量も低下する傾向にあった。
【０００７】ところで、分極性電極に用いられている活
性炭は、従来では前処理を施すことなく用いられている
が、電解液の含浸によってその多孔質内部の気泡は電解
液に置き換えられるため、含気泡によるガス発生は考え
られない。
性炭は、従来では前処理を施すことなく用いられている
が、電解液の含浸によってその多孔質内部の気泡は電解
液に置き換えられるため、含気泡によるガス発生は考え
られない。
【０００８】そこで、本発明者らは、前記ガスの発生の
メカニズムは、前記サイクリックボルタモグラムで一時
的ピークを生ずる領域で、活性炭内部において正極側で
は原因物質に酸化反応が生じてガスが発生し、負極側で
は同じく還元反応によりガスが生ずるものであると推定
した。
メカニズムは、前記サイクリックボルタモグラムで一時
的ピークを生ずる領域で、活性炭内部において正極側で
は原因物質に酸化反応が生じてガスが発生し、負極側で
は同じく還元反応によりガスが生ずるものであると推定
した。
【０００９】本発明は以上の推定に基づきなされたもの
であり、その目的は、あらかじめ活性炭に該当する電位
をかけて反応させ、そのガス発生の原因物質を除去処理
することにより、この活性炭が電気二重層コンデンサに
組み込まれた状態でのガスの発生を抑制し、これによる
静電容量低下を防止するとともに、耐電圧性能を向上で
きるようにした電気二重層コンデンサを提供することに
ある。
であり、その目的は、あらかじめ活性炭に該当する電位
をかけて反応させ、そのガス発生の原因物質を除去処理
することにより、この活性炭が電気二重層コンデンサに
組み込まれた状態でのガスの発生を抑制し、これによる
静電容量低下を防止するとともに、耐電圧性能を向上で
きるようにした電気二重層コンデンサを提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、ガスケットの内部にセパレータを介して上
下に積層された正極側及び負極側分極性電極と、前記ガ
スケットの上下開口面に配置された導電性フィルムを介
して前記ガスケットの上下面に配置されて該ガスケット
の内部を密封する上下一対の集電板とを備えた電気二重
層コンデンサの製造方法において、前記正極側及び負極
側分極性電極を活性炭にて構成し、前記活性炭を前記ガ
スケット内部に組み込む前にこれらの活性炭を別々に作
用極とし白金板の対極と参照電極とともに電解液中に浸
漬し、それぞれ個別に前記参照電極に対してガス発生が
起こる所定の電位を印加し、あらかじめ前記正極側及び
負極側両活性炭からガスを発生させた後、そのガスを除
去処理してなるのである。
に本発明は、ガスケットの内部にセパレータを介して上
下に積層された正極側及び負極側分極性電極と、前記ガ
スケットの上下開口面に配置された導電性フィルムを介
して前記ガスケットの上下面に配置されて該ガスケット
の内部を密封する上下一対の集電板とを備えた電気二重
層コンデンサの製造方法において、前記正極側及び負極
側分極性電極を活性炭にて構成し、前記活性炭を前記ガ
スケット内部に組み込む前にこれらの活性炭を別々に作
用極とし白金板の対極と参照電極とともに電解液中に浸
漬し、それぞれ個別に前記参照電極に対してガス発生が
起こる所定の電位を印加し、あらかじめ前記正極側及び
負極側両活性炭からガスを発生させた後、そのガスを除
去処理してなるのである。
【００１１】
【００１２】また、前記除去処理に用いられる電解液と
しては水系電解液を使用することが好ましい。
しては水系電解液を使用することが好ましい。
【００１３】
【作用】以上の構成におけるガス発生の原因物質の特定
はなされていないが、活性炭に印加される電位によるガ
ス発生量は有限であり、前処理後の活性炭を電気二重層
コンデンサに組み込んだ場合には既にガス発生の原因物
質は除去されているためガス発生がなく、これによる内
圧の増加がない。
はなされていないが、活性炭に印加される電位によるガ
ス発生量は有限であり、前処理後の活性炭を電気二重層
コンデンサに組み込んだ場合には既にガス発生の原因物
質は除去されているためガス発生がなく、これによる内
圧の増加がない。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
図１は本発明に係る電気二重層コンデンサの側断面図で
あり、１０は矩形枠状に形成されたガスケット、１２
ａ，１２ｂはガスケット１０の内部にあって中間に配置
されたセパレータ１４を介して上下に積層配置された
正，負の分極性電極、１６は分極性電極１２ａ，１２ｂ
を覆うべくガスケット１０の上面および底面開口に積層
された導電性フィルムであり、これらによって基本セル
が構成されている。
図１は本発明に係る電気二重層コンデンサの側断面図で
あり、１０は矩形枠状に形成されたガスケット、１２
ａ，１２ｂはガスケット１０の内部にあって中間に配置
されたセパレータ１４を介して上下に積層配置された
正，負の分極性電極、１６は分極性電極１２ａ，１２ｂ
を覆うべくガスケット１０の上面および底面開口に積層
された導電性フィルムであり、これらによって基本セル
が構成されている。
【００１５】ガスケット１０の上下面には枠状のホット
メルトフィルム１８を介して金属製の集電板２０が配置
され、前記導電性フィルム１６の表面に圧着された状態
で内部を気密に封止している。
メルトフィルム１８を介して金属製の集電板２０が配置
され、前記導電性フィルム１６の表面に圧着された状態
で内部を気密に封止している。
【００１６】以上の構成において、分極性電極１２ａ，
１２ｂは、活性炭シートに３０重量％の希硫酸を注液
し、含浸させたものであり、従来と異なり一方は正極，
他方は負極を構成し、これにしたがってそれぞれに接続
される集電板２０の表面に極性表示がなされる。
１２ｂは、活性炭シートに３０重量％の希硫酸を注液
し、含浸させたものであり、従来と異なり一方は正極，
他方は負極を構成し、これにしたがってそれぞれに接続
される集電板２０の表面に極性表示がなされる。
【００１７】また、本発明では以上の分極性電極１２
ａ，１２ｂを構成する正極側活性炭シートおよび負極側
活性炭シートともにコンデンサに組み込まれる前にあら
かじめ電解液中で定電位を印加することで、生ずるガス
をあらかじめ除去処理する。
ａ，１２ｂを構成する正極側活性炭シートおよび負極側
活性炭シートともにコンデンサに組み込まれる前にあら
かじめ電解液中で定電位を印加することで、生ずるガス
をあらかじめ除去処理する。
【００１８】より具体的には、図２に例示するように、
ビーカー１内に分極性電極に注液するのと同様の３０重
量％の希硫酸を電解液２（水系電解液）として満たし、
銅板３ａを導電性シート３ｂで被覆したものに前記活性
炭電極３ｃを熱圧着したものを作用極３とし、白金板を
対極４、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を参照電極５とし
て電解液２中に浸漬してビーカーセルを形成する。
ビーカー１内に分極性電極に注液するのと同様の３０重
量％の希硫酸を電解液２（水系電解液）として満たし、
銅板３ａを導電性シート３ｂで被覆したものに前記活性
炭電極３ｃを熱圧着したものを作用極３とし、白金板を
対極４、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を参照電極５とし
て電解液２中に浸漬してビーカーセルを形成する。
【００１９】そして、正極側活性炭シートに対してはポ
テンショスタットにより参照電極５に対し０．９V の電
位を印加する。
テンショスタットにより参照電極５に対し０．９V の電
位を印加する。
【００２０】この電位をかけることによってガスが発生
し、電流値が変化する。このガス発生量は有限であり、
電流値が一定となるまで電位をかけ続けることにより、
ガス発生が完了する。
し、電流値が変化する。このガス発生量は有限であり、
電流値が一定となるまで電位をかけ続けることにより、
ガス発生が完了する。
【００２１】なお、ガスの成分組成については今のとこ
ろ明らかではないが、図５における一時的ピークを生ず
る領域で活性炭表面において原因物質に酸化反応が生
じ、その結果ガスが発生すると推定される。
ろ明らかではないが、図５における一時的ピークを生ず
る領域で活性炭表面において原因物質に酸化反応が生
じ、その結果ガスが発生すると推定される。
【００２２】また、負極側活性炭については、同一ビー
カーセル内で参照電極５に対し−０．２５V の電位をそ
の電流値が一定になるまでかけ続け、ガスを発生させ
る。このガスは活性炭表面の原因物質に還元反応が生
じ、その結果発生するものである。
カーセル内で参照電極５に対し−０．２５V の電位をそ
の電流値が一定になるまでかけ続け、ガスを発生させ
る。このガスは活性炭表面の原因物質に還元反応が生
じ、その結果発生するものである。
【００２３】次いで、正極側活性炭シート，負極側活性
炭シートを電極から取り外し、それぞれを組み合わせて
正，負極の分極性電極１２ａ，１２ｂを形成し、図１に
示す電気二重層コンデンサに組み込めばよい。
炭シートを電極から取り外し、それぞれを組み合わせて
正，負極の分極性電極１２ａ，１２ｂを形成し、図１に
示す電気二重層コンデンサに組み込めばよい。
【００２４】この前処理を施した活性炭を用いた電気二
重層コンデンサと、従来の前処理を施さない活性炭を用
いた電気二重層コンデンサにそれぞれ１．０V の定電圧
負荷をかけ、漏液の有無および静電容量の変化を調べた
ところ、図３，図４に示す結果を得た。
重層コンデンサと、従来の前処理を施さない活性炭を用
いた電気二重層コンデンサにそれぞれ１．０V の定電圧
負荷をかけ、漏液の有無および静電容量の変化を調べた
ところ、図３，図４に示す結果を得た。
【００２５】図３は電圧付加日数と重量との関係を示す
もので、３０日経過時点で従来のものは初度のほぼ３０
％近くまで減量し、図４にこれに対応して初度のほぼ７
０％にも及ぶ静電容量の低下が示されている。このこと
は、ガス発生により内圧が上昇し、電解液の漏液または
蒸発により静電容量が低下することを示唆する。
もので、３０日経過時点で従来のものは初度のほぼ３０
％近くまで減量し、図４にこれに対応して初度のほぼ７
０％にも及ぶ静電容量の低下が示されている。このこと
は、ガス発生により内圧が上昇し、電解液の漏液または
蒸発により静電容量が低下することを示唆する。
【００２６】これに対し、本発明に係る電気二重層コン
デンサの重量はほとんど変化せず、静電容量も一定の状
態を保持したままであり、ガス発生が全くなく、これを
原因とする容量低下がないことを示唆している。また、
本発明に係る電気二重層コンデンサは、ピーク時におけ
るガス発生がないので、電流の平坦性を考慮すると、−
０．２V 〜＋０．８V の範囲まで耐電圧性能があり、従
来の−０．１V 〜＋０．７V に比べて０．２V 向上で
き、使用範囲が拡大できることになる。
デンサの重量はほとんど変化せず、静電容量も一定の状
態を保持したままであり、ガス発生が全くなく、これを
原因とする容量低下がないことを示唆している。また、
本発明に係る電気二重層コンデンサは、ピーク時におけ
るガス発生がないので、電流の平坦性を考慮すると、−
０．２V 〜＋０．８V の範囲まで耐電圧性能があり、従
来の−０．１V 〜＋０．７V に比べて０．２V 向上で
き、使用範囲が拡大できることになる。
【００２７】なお、本実施例にあっては、水系電解液と
して希硫酸を用いているが、水系電解液としてはこれに
限ることなく、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩
酸などを用いてもよい。
して希硫酸を用いているが、水系電解液としてはこれに
限ることなく、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩
酸などを用いてもよい。
【００２８】また、本実施例では実験室的な手法により
活性炭に前処理を施したが、工業的な手法にも容易に敷
衍できることは勿論である。
活性炭に前処理を施したが、工業的な手法にも容易に敷
衍できることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】以上実施例で詳細に説明したように、本
発明に係る電気二重層コンデンサによれば、活性炭に印
加される電位によるガス発生量は有限であり、前処理後
の活性炭を電気二重層コンデンサに組み込んだ場合には
既にガス発生の原因物質は除去され、ガス発生がないた
め、次の効果がある。 内圧の増加に伴う漏液および静電容量の劣化を防止で
きる。 ガス発生を防止するための電圧の制限を緩和すること
ができ、電圧の使用範囲を従来より拡大できる。
発明に係る電気二重層コンデンサによれば、活性炭に印
加される電位によるガス発生量は有限であり、前処理後
の活性炭を電気二重層コンデンサに組み込んだ場合には
既にガス発生の原因物質は除去され、ガス発生がないた
め、次の効果がある。 内圧の増加に伴う漏液および静電容量の劣化を防止で
きる。 ガス発生を防止するための電圧の制限を緩和すること
ができ、電圧の使用範囲を従来より拡大できる。
【図１】本発明に係る電気二重層コンデンサの断面図で
ある。
ある。
【図２】活性炭の前処理のための電圧印加装置を示す説
明図である。
明図である。
【図３】電圧付加日数と重量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図４】電圧付加日数と静電容量との関係を示すグラフ
である。
である。
【図５】活性炭のサイクリックボルタモグラムの一例で
ある。
ある。
１ ビーカー
２ 電解液（水系）
３ 作用極
３ａ 銅板
３ｂ 導電性シート
３ｃ 活性炭電極
４ 対極（白金板）
５ 参照電極
１０ ガスケット
１２ａ 分極性電極（活性炭電極）
１２ｂ 分極性電極（活性炭電極）
１４ セパレータ
１６ 導電性フィルム
２０ 集電板
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
(56)参考文献 特開 昭60−201614（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−101981（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01G 9/058
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスケットの内部にセパレータを介して
上下に積層された正極側及び負極側分極性電極と、前記
ガスケットの上下開口面に配置された導電性フィルムを
介して前記ガスケットの上下面に配置されて該ガスケッ
トの内部を密封する上下一対の集電板とを備えた電気二
重層コンデンサの製造方法において、前記正極側及び負
極側分極性電極を活性炭にて構成し、前記活性炭を前記
ガスケット内部に組み込む前にこれらの活性炭を別々に
作用極とし白金板の対極と参照電極とともに電解液中に
浸漬し、それぞれ個別に前記参照電極に対してガス発生
が起こる所定の電位を印加し、あらかじめ前記正極側及
び負極側両活性炭からガスを発生させた後、そのガスを
除去処理してなることを特徴とする電気二重層コンデン
サの製造方法。 - 【請求項２】 前記電解液として水系電解液を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の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 |
|---|---|---|---|
| JP17984692A JP3416172B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP17984692A JP3416172B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629152A JPH0629152A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3416172B2 true JP3416172B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=16072933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17984692A Expired - Fee Related JP3416172B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3416172B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10158034A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-06-16 | S Ii C Kk | 情報記録ディスク基板用結晶化ガラス |
| JPH11307708A (ja) * | 1998-04-23 | 1999-11-05 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JP2000143290A (ja) | 1998-11-09 | 2000-05-23 | Ngk Insulators Ltd | 結晶化ガラス、磁気ディスク用基板、磁気ディスクおよび結晶化ガラスの製造方法 |
| WO2018235454A1 (ja) * | 2017-06-19 | 2018-12-27 | 株式会社村田製作所 | コイルモジュールの製造方法およびコイルモジュール |
| CN110706942A (zh) * | 2018-07-10 | 2020-01-17 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种电化学氧化改性碳材料的方法 |
-
1992
- 1992-07-07 JP JP17984692A patent/JP3416172B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629152A (ja) | 1994-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |