JP3496597B2 - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタの製造方法Info
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高出力、高エネル
ギー密度の非水系電気二重層キャパシタの製造方法に関
する。
ギー密度の非水系電気二重層キャパシタの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気二重層キャパシタの正極と負
極との間に配置されるセパレータとしては電解紙、ポリ
エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル
不織布、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻繊維混
抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート等が知ら
れている（特開平９−４５５８６、特開平１−３０４７
１９等）。セパレータの役割は、正極と負極の間を電気
的に絶縁する一方、充放電に伴って起きる電解液中のイ
オンの移動を円滑化することにある。
極との間に配置されるセパレータとしては電解紙、ポリ
エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル
不織布、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻繊維混
抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート等が知ら
れている（特開平９−４５５８６、特開平１−３０４７
１９等）。セパレータの役割は、正極と負極の間を電気
的に絶縁する一方、充放電に伴って起きる電解液中のイ
オンの移動を円滑化することにある。
【０００３】近年、大電流充放電用の電気二重層キャパ
シタが注目されている。ところが、ポリエチレン等の有
機繊維系のセパレータでは電解液の吸液性と保液性が低
いため、イオン伝導度が低くて電気二重層キャパシタの
内部抵抗が大きい。そのため、電気二重層キャパシタの
大きな特性の一つである瞬時の大電流放電を行うと、電
圧降下が大きく実用的でなかった。
シタが注目されている。ところが、ポリエチレン等の有
機繊維系のセパレータでは電解液の吸液性と保液性が低
いため、イオン伝導度が低くて電気二重層キャパシタの
内部抵抗が大きい。そのため、電気二重層キャパシタの
大きな特性の一つである瞬時の大電流放電を行うと、電
圧降下が大きく実用的でなかった。
【０００４】また、従来の紙からなるセパレータは耐熱
性、引張強度に優れているので、太陽電池とのハイブリ
ッド電源のように大電流放電をしない電源用途に使用さ
れる電気二重層キャパシタ用としては有効な場合もあ
る。しかし、大電流放電する電解液が非水系である電気
二重層キャパシタに紙のセパレータを用いた場合は、イ
オン透過性が不充分である。
性、引張強度に優れているので、太陽電池とのハイブリ
ッド電源のように大電流放電をしない電源用途に使用さ
れる電気二重層キャパシタ用としては有効な場合もあ
る。しかし、大電流放電する電解液が非水系である電気
二重層キャパシタに紙のセパレータを用いた場合は、イ
オン透過性が不充分である。
【０００５】また、電気二重層キャパシタでは低抵抗化
と単位体積あたりの高容量化が望まれているため、セパ
レータを極力薄くする必要があるが、紙からなるセパレ
ータを薄くすると正極と負極との間の絶縁性が不充分と
なってミクロ的にショートし、自己放電しやすくなった
り、キャパシタの製造歩留まりが低下するおそれがあ
る。
と単位体積あたりの高容量化が望まれているため、セパ
レータを極力薄くする必要があるが、紙からなるセパレ
ータを薄くすると正極と負極との間の絶縁性が不充分と
なってミクロ的にショートし、自己放電しやすくなった
り、キャパシタの製造歩留まりが低下するおそれがあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性、イ
オン透過性に優れるとともに、薄くても強度が高くかつ
絶縁性に優れたセパレータを用いて、低抵抗かつ高容量
の電気二重層キャパシタを得るための製造方法を提供す
ることを目的とする。
オン透過性に優れるとともに、薄くても強度が高くかつ
絶縁性に優れたセパレータを用いて、低抵抗かつ高容量
の電気二重層キャパシタを得るための製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、再生セルロー
ス繊維を叩解してなる繊維を６５重量％以上含んで抄造
されてなる、厚さ２０〜６０μｍの紙をセパレータと
し、該セパレータをあらかじめ９０〜２５０℃で熱処理
した後、炭素質電極からなる正極と負極との間に前記セ
パレータを配置して素子とし、該素子に非水系電解液を
含浸させることを特徴とする電気二重層キャパシタの製
造方法を提供する。
ス繊維を叩解してなる繊維を６５重量％以上含んで抄造
されてなる、厚さ２０〜６０μｍの紙をセパレータと
し、該セパレータをあらかじめ９０〜２５０℃で熱処理
した後、炭素質電極からなる正極と負極との間に前記セ
パレータを配置して素子とし、該素子に非水系電解液を
含浸させることを特徴とする電気二重層キャパシタの製
造方法を提供する。
【０００８】本発明は、非水系電解液を使用する電気二
重層キャパシタのセパレータの原料として、高重合度の
再生セルロース繊維や溶剤紡糸レーヨン等の、通常の抄
紙工程に設置された叩解機で叩解可能な再生セルロース
繊維を、叩解して使用する。
重層キャパシタのセパレータの原料として、高重合度の
再生セルロース繊維や溶剤紡糸レーヨン等の、通常の抄
紙工程に設置された叩解機で叩解可能な再生セルロース
繊維を、叩解して使用する。
【０００９】 再生セルロース繊維を叩解してなる繊維
の含有割合が５０重量％未満であると、セパレータの抵
抗が高くなったり、セパレータの強度が低下する。セパ
レータの強度を維持するにはセパレータの厚さを厚くす
ればよいが、抵抗が増大するので好ましくない。本発明
では再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を６５重量
％以上含む。８０重量％以上であるとさらに好ましい。
の含有割合が５０重量％未満であると、セパレータの抵
抗が高くなったり、セパレータの強度が低下する。セパ
レータの強度を維持するにはセパレータの厚さを厚くす
ればよいが、抵抗が増大するので好ましくない。本発明
では再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を６５重量
％以上含む。８０重量％以上であるとさらに好ましい。
【００１０】 叩解可能な再生セルロース繊維は、叩解
処理することにより均一にフィブリル化され、かつ柔軟
性が増加する。したがって、この繊維を６５重量％以上
含んで抄造された紙からなるセパレータは高密度で引張
強度に優れている。また、叩解処理されてフィブリル化
された繊維はきわめて緻密でありかつフィブリルの断面
はほぼ真円状であるので、この繊維を６５重量％以上含
んで抄造された紙からなるセパレータは低抵抗である。
処理することにより均一にフィブリル化され、かつ柔軟
性が増加する。したがって、この繊維を６５重量％以上
含んで抄造された紙からなるセパレータは高密度で引張
強度に優れている。また、叩解処理されてフィブリル化
された繊維はきわめて緻密でありかつフィブリルの断面
はほぼ真円状であるので、この繊維を６５重量％以上含
んで抄造された紙からなるセパレータは低抵抗である。
【００１１】本発明における再生セルロース繊維は、Ｊ
ＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度（Ｃａ
ｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ、
以下ＣＳＦという）が０〜６００ｍｌとなるまで叩解さ
れることが好ましい。溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロ
ース繊維は、未叩解の状態でＣＳＦが約８００ｍｌであ
り、叩解の程度が弱いと充分にフィブリル化されず、フ
ィブリルによる接着点が少なくて強度が低いのでＣＳＦ
が６００ｍｌ以下となるまで叩解することが好ましい。
また、再生セルロース繊維は叩解するほど緻密性が向上
するため高強度化が期待できるので、ＣＳＦが０ｍｌと
なるまで叩解してもよい。
ＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度（Ｃａ
ｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ、
以下ＣＳＦという）が０〜６００ｍｌとなるまで叩解さ
れることが好ましい。溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロ
ース繊維は、未叩解の状態でＣＳＦが約８００ｍｌであ
り、叩解の程度が弱いと充分にフィブリル化されず、フ
ィブリルによる接着点が少なくて強度が低いのでＣＳＦ
が６００ｍｌ以下となるまで叩解することが好ましい。
また、再生セルロース繊維は叩解するほど緻密性が向上
するため高強度化が期待できるので、ＣＳＦが０ｍｌと
なるまで叩解してもよい。
【００１２】叩解された再生セルロース繊維に配合する
他の材料は特に限定されず、マニラ麻、サイザル麻、ク
ラフトパルプ等の繊維がいずれも使用できる。また、こ
れらの材料は、再生セルロース繊維の叩解の程度に応じ
て叩解することが好ましい。
他の材料は特に限定されず、マニラ麻、サイザル麻、ク
ラフトパルプ等の繊維がいずれも使用できる。また、こ
れらの材料は、再生セルロース繊維の叩解の程度に応じ
て叩解することが好ましい。
【００１３】 本発明におけるセパレータは、例えば以
下のようにして得られる。まず、数ｍｍに裁断した叩解
可能な再生セルロース繊維を叩解機により適度なＣＳＦ
の数値になるまで叩解する。他方、混合原料となる繊維
も同様にして適度に叩解を施した後、再生セルロース繊
維が６５重量％以上含まれるように適宜混合して所定の
厚さの紙を抄造する。このようにして得られた紙を正極
と負極との間に配置されるセパレータとして使用する。
下のようにして得られる。まず、数ｍｍに裁断した叩解
可能な再生セルロース繊維を叩解機により適度なＣＳＦ
の数値になるまで叩解する。他方、混合原料となる繊維
も同様にして適度に叩解を施した後、再生セルロース繊
維が６５重量％以上含まれるように適宜混合して所定の
厚さの紙を抄造する。このようにして得られた紙を正極
と負極との間に配置されるセパレータとして使用する。
【００１４】 本発明におけるセパレータは、厚さは２
０〜６０μｍである。また、密度は０．３０〜０．６０
ｇ／ｃｍ３であるのが好ましい。厚さが２０μｍ未満で
は電極間を充分に絶縁できず、６０μｍを超えると電気
二重層キャパシタの容量密度を充分に高くできない。ま
た、密度が０．３０ｇ／ｃｍ３未満であるとセパレータ
の強度が弱くなりやすく、密度が０．６０ｇ／ｃｍ３を
超えるとイオン透過性が不充分になりやすい。特には、
厚さは３０〜５０μｍの範囲が好ましく、密度は０．３
５〜０．５０ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましい。
０〜６０μｍである。また、密度は０．３０〜０．６０
ｇ／ｃｍ３であるのが好ましい。厚さが２０μｍ未満で
は電極間を充分に絶縁できず、６０μｍを超えると電気
二重層キャパシタの容量密度を充分に高くできない。ま
た、密度が０．３０ｇ／ｃｍ３未満であるとセパレータ
の強度が弱くなりやすく、密度が０．６０ｇ／ｃｍ３を
超えるとイオン透過性が不充分になりやすい。特には、
厚さは３０〜５０μｍの範囲が好ましく、密度は０．３
５〜０．５０ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましい。
【００１５】 再生セルロース繊維を叩解してなる繊維
を６５重量％以上含んで抄造された紙からなるセパレー
タは、通常３〜１０重量％の水分を含有している。非水
系電気二重層キャパシタにおいて漏れ電流を低減し、高
耐電圧を確保するには、この水分を除去することが好ま
しい。セパレータとして使用するときは、前記紙中の水
分は１重量％以下であることが好ましい。
を６５重量％以上含んで抄造された紙からなるセパレー
タは、通常３〜１０重量％の水分を含有している。非水
系電気二重層キャパシタにおいて漏れ電流を低減し、高
耐電圧を確保するには、この水分を除去することが好ま
しい。セパレータとして使用するときは、前記紙中の水
分は１重量％以下であることが好ましい。
【００１６】本発明では、水分を効率よく除去するため
には、セパレータを正極と負極の間に配置させる前にあ
らかじめ９０〜２５０℃で加熱する。特に大容量の電気
二重層キャパシタとするために、一対の長尺状の電極を
セパレータを介して巻回してなる素子に電解液を含浸さ
せて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は正極と
負極とをセパレータを介して複数交互に積層してなる素
子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる角型等
の構造とする場合は、電極とセパレータにより素子を形
成した後では効率よい水分除去ができない。
には、セパレータを正極と負極の間に配置させる前にあ
らかじめ９０〜２５０℃で加熱する。特に大容量の電気
二重層キャパシタとするために、一対の長尺状の電極を
セパレータを介して巻回してなる素子に電解液を含浸さ
せて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は正極と
負極とをセパレータを介して複数交互に積層してなる素
子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる角型等
の構造とする場合は、電極とセパレータにより素子を形
成した後では効率よい水分除去ができない。
【００１７】熱処理温度が９０℃未満であると、セパレ
ータ中の水分の除去が不充分となり、漏れ電流の低減等
の効果が少なくなる。２５０℃を超えるとセパレータ自
体の熱分解が開始して強度が低下したり水分が発生す
る。より好ましくは、熱処理温度は１２０〜２３０℃で
ある。熱処理時間は熱処理温度との関係により適宜選択
されるが、通常３秒以上である。
ータ中の水分の除去が不充分となり、漏れ電流の低減等
の効果が少なくなる。２５０℃を超えるとセパレータ自
体の熱分解が開始して強度が低下したり水分が発生す
る。より好ましくは、熱処理温度は１２０〜２３０℃で
ある。熱処理時間は熱処理温度との関係により適宜選択
されるが、通常３秒以上である。
【００１８】熱処理の方法としては、加熱したヒータへ
の接触、赤外線照射、加熱空気等の方法が適宜選択され
る。セパレータは通常巻回された状態で入手されるが、
巻回された状態では加熱により短時間で効果的に脱水す
ることは困難である。セパレータは緊密に重ねない状態
で加熱すると、効果的に脱水ができるので好ましい。具
体的には、セパレータの巻回物を乾燥雰囲気中で加熱し
ながら巻き直して脱水したセパレータ巻回物を作製した
り、あらかじめセパレータ巻回物からセパレータシート
を複数枚切断し、セパレータシートどうしが緊密に重な
らないように例えば耐熱性スペーサ網を介在させて加熱
して脱水してもよい。
の接触、赤外線照射、加熱空気等の方法が適宜選択され
る。セパレータは通常巻回された状態で入手されるが、
巻回された状態では加熱により短時間で効果的に脱水す
ることは困難である。セパレータは緊密に重ねない状態
で加熱すると、効果的に脱水ができるので好ましい。具
体的には、セパレータの巻回物を乾燥雰囲気中で加熱し
ながら巻き直して脱水したセパレータ巻回物を作製した
り、あらかじめセパレータ巻回物からセパレータシート
を複数枚切断し、セパレータシートどうしが緊密に重な
らないように例えば耐熱性スペーサ網を介在させて加熱
して脱水してもよい。
【００１９】本発明により得られる電気二重層キャパシ
タは、電極は正極、負極とも炭素材料を主成分とする炭
素質電極であり、該電極と電解液との界面に形成される
電気二重層に電荷を蓄積することを原理としている。電
気二重層キャパシタの容量を大きくするためには炭素材
料の比表面積は大きいことが好ましく、炭素質電極は比
表面積７００〜２５００ｍ2／ｇの炭素材料と有機バイ
ンダとからなることが好ましい。
タは、電極は正極、負極とも炭素材料を主成分とする炭
素質電極であり、該電極と電解液との界面に形成される
電気二重層に電荷を蓄積することを原理としている。電
気二重層キャパシタの容量を大きくするためには炭素材
料の比表面積は大きいことが好ましく、炭素質電極は比
表面積７００〜２５００ｍ2／ｇの炭素材料と有機バイ
ンダとからなることが好ましい。
【００２０】炭素材料としては活性炭、カーボンブラッ
ク、ポリアセン等が使用できる。炭素質電極には必要に
応じて導電性を高めるために導電材を添加してもよく、
有機バインダを加えて金属集電体上にシート状に成形さ
れて集電体と一体化された電極体を形成する。ここで使
用する有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が好ましい。また、金属集電体として
は、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔、網等が使用で
きる。特にアルミニウムが軽量かつ低抵抗であるので好
ましい。
ク、ポリアセン等が使用できる。炭素質電極には必要に
応じて導電性を高めるために導電材を添加してもよく、
有機バインダを加えて金属集電体上にシート状に成形さ
れて集電体と一体化された電極体を形成する。ここで使
用する有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が好ましい。また、金属集電体として
は、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔、網等が使用で
きる。特にアルミニウムが軽量かつ低抵抗であるので好
ましい。
【００２１】電気二重層キャパシタに用いられる電解液
には水系電解液と非水系電解液とがあるが、耐電圧は水
系で約０．８Ｖ、非水系で約２．５Ｖである。電気二重
層キャパシタの静電エネルギーは耐電圧の２乗に比例す
るので、エネルギー密度の点からは非水系電解液を使用
した方が約９倍大きくできるので好ましい。
には水系電解液と非水系電解液とがあるが、耐電圧は水
系で約０．８Ｖ、非水系で約２．５Ｖである。電気二重
層キャパシタの静電エネルギーは耐電圧の２乗に比例す
るので、エネルギー密度の点からは非水系電解液を使用
した方が約９倍大きくできるので好ましい。
【００２２】本発明により得られる電気二重層キャパシ
タの非水系電解液の溶質としては、Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｎ+又
はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+（ただし、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はそ
れぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）で表される第
４級オニウムカチオンと、ＢＦ 4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3
-、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）2 -、ＣｌＯ4 -等のアニ
オンとからなる塩のいずれか１種又は２種以上を混合し
たものが好ましい。
タの非水系電解液の溶質としては、Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｎ+又
はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+（ただし、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4はそ
れぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）で表される第
４級オニウムカチオンと、ＢＦ 4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3
-、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ3）2 -、ＣｌＯ4 -等のアニ
オンとからなる塩のいずれか１種又は２種以上を混合し
たものが好ましい。
【００２３】また、非水系電解液に使用される有機溶媒
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート等の鎖状カーボネート、スルホラン及
びスルホラン誘導体等が好ましい。特にプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、スルホラン及びメチルスルホランからなる群から選
ばれる１種以上が好ましい。
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート等の鎖状カーボネート、スルホラン及
びスルホラン誘導体等が好ましい。特にプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、スルホラン及びメチルスルホランからなる群から選
ばれる１種以上が好ましい。
【００２４】本発明により得られる電気二重層キャパシ
タの形状としては、一対の長尺状の電極体を長尺状のセ
パレータを介して巻回し、非水系電解液を含浸させて有
底円筒型のケースに収容してなる円筒型、及び矩形の電
極体を正極体及び負極体としてセパレータを介して複数
交互に積層し、非水系電解液を含浸させて有底角型ケー
スに収容してなる角型等が大容量が得られるので好まし
い。特に円筒型の場合は、巻回するときに電極体及びセ
パレータの充分な引張強度が必要とされるが、本発明に
おけるセパレータは薄くても強度が高いため好適であ
る。
タの形状としては、一対の長尺状の電極体を長尺状のセ
パレータを介して巻回し、非水系電解液を含浸させて有
底円筒型のケースに収容してなる円筒型、及び矩形の電
極体を正極体及び負極体としてセパレータを介して複数
交互に積層し、非水系電解液を含浸させて有底角型ケー
スに収容してなる角型等が大容量が得られるので好まし
い。特に円筒型の場合は、巻回するときに電極体及びセ
パレータの充分な引張強度が必要とされるが、本発明に
おけるセパレータは薄くても強度が高いため好適であ
る。
【００２５】
【実施例】［例１］溶剤紡糸レーヨンをＣＳＦが２０ｍ
ｌとなるまで叩解し、これを用いて厚さ４０μｍ、密度
０．４０ｇ／ｃｍ3の紙を抄造し、これをセパレータと
した。破断強度は０．７０ｋｇ／ｃｍ幅であった。この
セパレータは水分を７重量％含有していた。このセパレ
ータを５ｃｍ×７ｃｍに切断し、あらかじめ空気中で１
５０℃で１時間乾燥して脱水し、水分含量を１重量％以
下とした。
ｌとなるまで叩解し、これを用いて厚さ４０μｍ、密度
０．４０ｇ／ｃｍ3の紙を抄造し、これをセパレータと
した。破断強度は０．７０ｋｇ／ｃｍ幅であった。この
セパレータは水分を７重量％含有していた。このセパレ
ータを５ｃｍ×７ｃｍに切断し、あらかじめ空気中で１
５０℃で１時間乾燥して脱水し、水分含量を１重量％以
下とした。
【００２６】比表面積１５００ｍ2／ｇの活性炭８０重
量％、カーボンブラック１０重量％、ポリテトラフルオ
ロエチレン１０重量％の組成のシート状に成形された電
極（電極面積２４ｃｍ2、電極厚さ０．１５ｍｍ）を、
リード端子を有する幅４ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚さ５０μ
ｍの矩形アルミニウム箔の片面に導電性接着剤を介して
接合し、加熱して接着剤を熱硬化させてさらに２００℃
で乾燥し、電極体とした。
量％、カーボンブラック１０重量％、ポリテトラフルオ
ロエチレン１０重量％の組成のシート状に成形された電
極（電極面積２４ｃｍ2、電極厚さ０．１５ｍｍ）を、
リード端子を有する幅４ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚さ５０μ
ｍの矩形アルミニウム箔の片面に導電性接着剤を介して
接合し、加熱して接着剤を熱硬化させてさらに２００℃
で乾燥し、電極体とした。
【００２７】露点５０℃のグローブボックス内で上記電
極体２枚を、上記脱水されたセパレータを介して電極面
を対向させ、厚さ２ｍｍ、幅５ｃｍ、高さ７ｃｍの２枚
のガラス製挟持板で挟持してキャパシタ素子を形成し
た。電極体とセパレータ合計の厚さは０．４４ｍｍであ
った。次いで、この素子を２００℃で３時間真空加熱す
ることにより、さらに電極中の不純物と水分を除去し
た。
極体２枚を、上記脱水されたセパレータを介して電極面
を対向させ、厚さ２ｍｍ、幅５ｃｍ、高さ７ｃｍの２枚
のガラス製挟持板で挟持してキャパシタ素子を形成し
た。電極体とセパレータ合計の厚さは０．４４ｍｍであ
った。次いで、この素子を２００℃で３時間真空加熱す
ることにより、さらに電極中の不純物と水分を除去し
た。
【００２８】電解液としては、プロピレンカーボネート
に１．５ｍｏｌ／ｌのトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを溶解した溶液を用いた。上
記素子にこの電解液を真空含浸させて電気二重層キャパ
シタセルとし、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2で直流抵抗と
容量を求めた。直流抵抗は０．２０Ω、容量は１３．２
Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡで
あった。素子１ｃｃあたりの容量は１２．５Ｆ、素子１
ｃｃあたりの内部抵抗は０．２１Ωであった。
に１．５ｍｏｌ／ｌのトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを溶解した溶液を用いた。上
記素子にこの電解液を真空含浸させて電気二重層キャパ
シタセルとし、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2で直流抵抗と
容量を求めた。直流抵抗は０．２０Ω、容量は１３．２
Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡで
あった。素子１ｃｃあたりの容量は１２．５Ｆ、素子１
ｃｃあたりの内部抵抗は０．２１Ωであった。
【００２９】［例２］溶剤紡糸レーヨンをＣＳＦが１０
０ｍｌとなるまで叩解した繊維を７０重量％と、マニラ
麻をＣＳＦが４００ｍｌとなるまで叩解した繊維を３０
重量％との割合で混合して、厚さ５０μｍ、密度０．３
５ｇ／ｃｍ3の紙を抄造し、これをセパレータとし、あ
らかじめセパレータを２００℃で１時間乾燥した以外は
例１と同様にキャパシタ素子を組み立てた。セパレータ
の破断強度は０．９６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
０ｍｌとなるまで叩解した繊維を７０重量％と、マニラ
麻をＣＳＦが４００ｍｌとなるまで叩解した繊維を３０
重量％との割合で混合して、厚さ５０μｍ、密度０．３
５ｇ／ｃｍ3の紙を抄造し、これをセパレータとし、あ
らかじめセパレータを２００℃で１時間乾燥した以外は
例１と同様にキャパシタ素子を組み立てた。セパレータ
の破断強度は０．９６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３０】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４５ｍｍであっ
た。直流抵抗は０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであっ
た。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は６μＡであった。
素子１ｃｃあたりの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあた
りの内部抵抗は０．２６Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４５ｍｍであっ
た。直流抵抗は０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであっ
た。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は６μＡであった。
素子１ｃｃあたりの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあた
りの内部抵抗は０．２６Ωであった。
【００３１】［例３（比較例）］セパレータの予備乾燥
を行わなかった以外は例１と同様にして電気二重層キャ
パシタセルを作製し、性能を評価した。電極体とセパレ
ータ合計の厚さは０．４５ｍｍであった。直流抵抗は
０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであった。電圧２．５Ｖ
における漏れ電流は１３μＡであった。素子１ｃｃあた
りの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は
０．２６Ωであった。
を行わなかった以外は例１と同様にして電気二重層キャ
パシタセルを作製し、性能を評価した。電極体とセパレ
ータ合計の厚さは０．４５ｍｍであった。直流抵抗は
０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであった。電圧２．５Ｖ
における漏れ電流は１３μＡであった。素子１ｃｃあた
りの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は
０．２６Ωであった。
【００３２】［例４（比較例）］未叩解の溶剤紡糸レー
ヨン（ＣＳＦ８００ｍｌ）を７０重量％と、マニラ麻を
ＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した繊維を３０重量％との割
合で混合して、厚さ６０μｍ、密度０．３５ｇ／ｃｍ3
の紙を抄造し、これをセパレータとした。セパレータの
破断強度は０．８３ｋｇ／ｃｍ幅であった。
ヨン（ＣＳＦ８００ｍｌ）を７０重量％と、マニラ麻を
ＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した繊維を３０重量％との割
合で混合して、厚さ６０μｍ、密度０．３５ｇ／ｃｍ3
の紙を抄造し、これをセパレータとした。セパレータの
破断強度は０．８３ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３３】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４６ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．３０Ω、容量は８．２Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は５μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は７．４Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．４４Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４６ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．３０Ω、容量は８．２Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は５μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は７．４Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．４４Ωであった。
【００３４】［例５（比較例）］ポリプロピレン製不織
布（厚さ１６０μｍ、目付量５２ｇ／ｍ2）からなるセ
パレータを用いた。セパレータの破断強度は１．５３ｋ
ｇ／ｃｍ幅であった。ポリプロピレンの熱劣化を防止す
るため、キャパシタ素子の真空加熱の温度を１２０℃と
した以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。直流抵抗は２．０Ω、容量
は６．５Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は
１４μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は４．８５
Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は２．６８Ωであっ
た。
布（厚さ１６０μｍ、目付量５２ｇ／ｍ2）からなるセ
パレータを用いた。セパレータの破断強度は１．５３ｋ
ｇ／ｃｍ幅であった。ポリプロピレンの熱劣化を防止す
るため、キャパシタ素子の真空加熱の温度を１２０℃と
した以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。直流抵抗は２．０Ω、容量
は６．５Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は
１４μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は４．８５
Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は２．６８Ωであっ
た。
【００３５】［例６（比較例）］溶剤紡糸レーヨンをＣ
ＳＦが５００ｍｌとなるまで叩解し、これにサイザル麻
を配合して厚さ７０μｍ、密度０．４８ｇ／ｃｍ3の紙
を抄造した（溶剤紡糸レーヨン／サイザル麻が重量比で
４０／６０）。これをセパレータとした以外は例１と同
様にしてキャパシタ素子を組み立てた。セパレータの破
断強度は１．５６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
ＳＦが５００ｍｌとなるまで叩解し、これにサイザル麻
を配合して厚さ７０μｍ、密度０．４８ｇ／ｃｍ3の紙
を抄造した（溶剤紡糸レーヨン／サイザル麻が重量比で
４０／６０）。これをセパレータとした以外は例１と同
様にしてキャパシタ素子を組み立てた。セパレータの破
断強度は１．５６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３６】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４７ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．１０Ω、容量は９．３Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は８．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．２４Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４７ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．１０Ω、容量は９．３Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は８．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．２４Ωであった。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、内部抵抗が低く、漏れ
電流が低く、容量密度が高い電気二重層キャパシタが得
られる。また、本発明におけるセパレータは高強度であ
るため、巻回するにも充分な強度を有しており、巻回型
の電気二重層キャパシタも容易に作製できる。本発明に
よる電気二重層キャパシタは、特に放電容量が５０〜２
００００Ｆ、又は放電電流が１〜１０００Ａの大容量、
大電流向けの巻回型及び積層型電気二重層キャパシタに
好適である。
電流が低く、容量密度が高い電気二重層キャパシタが得
られる。また、本発明におけるセパレータは高強度であ
るため、巻回するにも充分な強度を有しており、巻回型
の電気二重層キャパシタも容易に作製できる。本発明に
よる電気二重層キャパシタは、特に放電容量が５０〜２
００００Ｆ、又は放電電流が１〜１０００Ａの大容量、
大電流向けの巻回型及び積層型電気二重層キャパシタに
好適である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−45586（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−22295（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−267103（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−7896（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−256088（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01G 9/02
Claims (6)
- 【請求項１】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を
６５重量％以上含んで抄造されてなる、厚さ２０〜６０
μｍの紙をセパレータとし、該セパレータをあらかじめ
９０〜２５０℃で熱処理した後、炭素質電極からなる正
極と負極との間に前記セパレータを配置して素子とし、
該素子に非水系電解液を含浸させることを特徴とする電
気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項２】熱処理により、前記セパレータ中の水分が
１重量％以下とされる請求項１に記載の電気二重層キャ
パシタの製造方法。 - 【請求項３】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維
は、ＪＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度
が０〜６００ｍｌである請求項１又は２に記載の電気二
重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項４】セパレータは、密度が０．３０〜０．６０
ｇ／ｃｍ３である請求項１、２又は３に記載の電気二重
層キャパシタの製造方法。 - 【請求項５】炭素質電極が比表面積７００〜２５００ｍ
２／ｇの炭素材料と有機バインダとからなり、電解液の
溶質がＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋又はＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｐ＋
（ただし、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立に炭
素数１〜６のアルキル基である）で表される第４級オニ
ウムカチオンと、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＣＦ３Ｓ
Ｏ３ −、ＡｓＦ６ −、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２ −又はＣｌ
Ｏ４ −のアニオンとからなる塩であり、電解液の溶媒が
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチ
ルカーボネート、スルホラン及びメチルスルホランから
なる群から選ばれる１種以上である請求項１、２、３又
は４に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項６】電気二重層キャパシタが、一対の長尺状の
電極をセパレータを介して巻回してなる素子に電解液を
含浸させて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は
正極と負極とをセパレータを介して複数交互に積層して
なる素子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる
角型の構造である請求項１、２、３、４又は５に記載の
電気二重層キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31416999A JP3496597B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31416999A JP3496597B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9333285A Division JPH11168033A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114106A JP2000114106A (ja) | 2000-04-21 |
| JP3496597B2 true JP3496597B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=18050088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31416999A Expired - Fee Related JP3496597B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496597B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6932534B2 (ja) | 2017-04-19 | 2021-09-08 | ニッポン高度紙工業株式会社 | 電気化学素子用セパレータ及び電気化学素子 |
-
1999
- 1999-11-04 JP JP31416999A patent/JP3496597B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000114106A (ja) | 2000-04-21 |
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