JP3519896B2 - 分極性電極およびそれを用いた電気二重層コンデンサ - Google Patents
分極性電極およびそれを用いた電気二重層コンデンサInfo
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Description
れを用いた電気二重層コンデンサに関する。
ニウムである金属箔の表面に分極性電極層(例えばカ−
ボン層)を設けた分極性電極間にセパレ−タを介在させ
て巻回し、または積層したコンデンサ素子に電解液を含
浸し、このコンデンサ素子を有底筒状の金属ケ−ス内に
収納し、開口部を絶縁性の封口体にて封口し、両分極性
電極に接続された引出しリ−ドをそれぞれ封口体の貫通
孔から外に引き出した構造を有する。
の分極性電極は、電気化学的にエッチング処理してなる
金属箔に分極性電極材料、例えば活性炭粉末およびカ−
ボンブラックを含有するカ−ボン系塗料を塗布して分極
性電極層を形成して分極性電極としたものや、表面をエ
ッチング処理した金属箔に分極性電極シート、例えば活
性炭粉末およびカ−ボンブラックをバインダとともに混
練し、圧延した分極性電極シートを導電性の接着剤で貼
り付けて分極性電極としたものなどがある。
料を塗布してなる分極性電極は、分極性電極材料を塗布
する厚さが厚いと分極性電極層(カ−ボン層)が脱落す
るおそれがあるため、塗布できる厚さに限界があった。
そのため分極性電極層は厚さが薄く、単位面積当たりの
静電容量を大きくとれなかった。一方、金属箔に分極性
電極シートを貼り付けた分極性電極は単位面積当たりの
静電容量を大きくとれる反面、電気二重層コンデンサの
電気的特性の維持などのために金属箔と分極性電極シー
トとを導電性接着剤を用いて貼り付ける必要があるので
手間がかかり、製造上効率的でなかった。
に優れた分極性電極およびそれを用いた電気二重層コン
デンサを提供することを目的としている。
は、表面がエッチング処理された金属箔と、その金属箔
の少なくとも一方の面に分極性電極材料を塗布後圧延し
て形成してなる第1分極性電極層と、第1分極性電極層
上に積層してなる分極性電極シートからなる第2分極性
電極層とを具備していることを特徴とする。
出しリードが固着された、表面がエッチング処理された
金属箔と、その金属箔の少なくとも一方の面に分極性電
極材料を塗布後圧延して形成してなる第1分極性電極層
と、各第1分極性電極層上に積層してなる分極性電極シ
ートからなる第2分極性電極層とを具備する分極性電極
を、第2分極性電極層同士が対向するよう配置し、かつ
分極性電極間に絶縁性のセパレータを介在させて巻回
し、または積層したコンデンサ素子に電解液を含浸し、
このコンデンサ素子を有底筒状の金属ケース内に収納
し、封口体にて封口したことを特徴とする。
れを用いた電気二重層コンデンサの一実施例を図1およ
び図2に示して説明する。本発明の電気二重層コンデン
サ1の陰極側の金属箔2および陽極側の金属箔3には機
械的、化学的または電気化学的、好ましくは電気化学的
に表面をエッチング処理したステンレス,銅,ニッケ
ル,タンタル,ニオブ,アルミニウムまたはこれらの合
金などから選択した金属、好ましくはアルミニウムを用
いるのがよい。
は、ともにエッチング後の厚さが5μm〜150μmで
あることが好ましく、厚さが5μm未満では強度不足で
破損しやすくて好ましくない。逆に、金属箔2,3の厚
さが150μmを超えると電気二重層コンデンサの体積
効率が悪くなるとともに巻回させるのに適切な弾性では
なくなるので好ましくない。
属箔3の片面にそれぞれ分極性電極材料を塗布し、ロー
ルコータなどで圧延し、乾燥させて第1分極性電極層
4,5を形成する。第1分極性電極層4,5を形成する
ための分極性電極材料は活性炭粉末,カーボンブラッ
ク,黒鉛,金属粉,半導体材料または炭素を主体とする
高分子物質、導電性無機物もしくは導電性有機物(ポリ
アセン,ポリアセチレン,ポリアニリン)などから単独
または複数選択したもの、好ましくはカーボンブラック
と活性炭粉末とからなったものにポリフッ化ビニリデン
(PVDF)やポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)などのバインダを混練させ、N−メチルピロリドン
(NMP)やアルコールなどの溶剤を混合させたものを
用いるのが好ましい。
が20μm〜100μmであることが好ましく、厚さが
20μm未満では単位面積当たりの静電容量が小さくな
り、逆に100μmを超えると金属箔2,3から第1分
極性電極層4,5が脱落しやすいので好ましくない。
電極シートを積層して第2分極性電極層6,7とし、本
発明の分極性電極とする。分極性電極シートは例えばカ
ーボンブラック,活性炭およびPTFEなどのフッ素系
のバインダを混練させて厚さ100μm〜1000μm
に形成したものを用いるのが好ましく、厚さが100μ
m未満では強度不足であり、1000μmを超えると抵
抗が増大するので好ましくない。なお、フッ素系のバイ
ンダに代えてゴム系のバインダを用いてもよい。
2,3に引出しリード8,9をカシメ法などによって固
着し、分極性電極を第2分極性電極層6,7同士が対向
するよう配置し、かつ分極性電極間に絶縁性のセパレー
タ10,11を介在させて巻回し、または積層したコン
デンサ素子12にプロピレンカーボネイトにテトラエチ
ルアンモニウムテトラフルオロボレイトを溶解してなる
非水電解液を始めとする電解液を含浸し、このコンデン
サ素子12を有底筒状の金属ケース13内に収納し、ゴ
ムなどの封口体14にて封口し、封口体14の貫通孔か
ら引出しリード8,9を引出して本発明の電気二重層コ
ンデンサ1とする。
の片面に第1分極性電極層4,5を形成し、その上に第
2分極性電極層6,7を形成した構造を有するが、本発
明に係る分極性電極は図3に示すように金属箔2,3の
両面に第1分極性電極層4a,4b,5aおよび5bを
形成し、それらの上に第2分極性電極層6a,6b,7
aおよび7bを形成するようにしてもよい。
性電極は金属箔2,3の両面に第1分極性電極層4a,
4b,5aおよび5bを形成し、それらの一方の第1分
極性電極層4a,5a上にのみ第2分極性電極層6a,
7aを形成するようにしてもよい。
さ50μmのアルミニウム箔の片面に活性炭粉末80w
t%,カーボンブラック10wt%およびPVDF10
wt%を混練し、同量のNMPに分散溶解させた分極性
電極材料を塗布し、ロールコータで圧延し、温度200
℃で乾燥して厚さ100μmの第1分極性電極層を形成
した。次に、アルミニウム箔の露出面に引出しリードを
カシメ法によって固着した。その後、活性炭粉末80w
t%,カーボンブラック10wt%およびPTFE10
wt%を混練して厚さ500μmとした分極性電極シー
トを第1分極性電極層上に積層して第2分極性電極層を
形成し、分極性電極とした。
側分極性電極とし、他方を陽極側分極性電極として第2
分極性電極層同士を対向させて配置し、分極性電極間に
厚さ50μmのマニラ紙をセパレータとして介在させて
巻回し、コンデンサ素子とした。次に、コンデンサ素子
を温度100℃で15時間乾燥させ、このコンデンサ素
子にプロピレンカーボネイトにテトラエチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレイトを溶解させた非水系電解液を
含浸した後に、有底筒状のアルミニウムケースに収納
し、ゴム封口体で封口し、ゴム封口体の貫通孔から引出
しリードをそれぞれ引出して電気二重層コンデンサとし
た。この電気二重層コンデンサは、直径が8mm、高さ
が21mmで、定格電圧は2.5V、静電容量は1Fで
あり、これを10個作製した。
の活性炭粉末を70wt%、カーボンブラックを20w
t%、PTFEを10wt%とした以外は実施例1と同
様にして電気二重層コンデンサを10個作製した。
μmのアルミニウム箔の片面に、実施例1の分極性電極
シートと同じ組成の厚さ500μmの分極性電極シート
を黒鉛が含まれた導電性の接着剤(ドータイト)を用い
て貼り付けて分極性電極とした。それを2枚用意して実
施例1と同様の電気二重層コンデンサを10個作製し
た。
μmのアルミニウム箔の片面に、実施例1と同じ分極性
電極材料を塗布し、ロールコータで圧延し、温度200
℃で乾燥して厚さ100μmの分極性電極層を形成して
分極性電極とした。これを2枚用意して分極性電極層同
士を対向させて配置し、分極性電極間にセパレータを介
在させて巻回してコンデンサ素子とした以外は、実施例
1と同様の電気二重層コンデンサを10個作製した。
例2の各10個の電気二重層コンデンサの静電容量およ
び内部抵抗を測定した。その平均値を表1に示す。
デンサは、分極性電極材料を塗布して形成した分極性電
極層のみを有する比較例2の電気二重層コンデンサよ
り、静電容量がはるかに大であることがわかる。また分
極性電極シートを導電性の接着剤で貼り付けてなる比較
例1の電気二重層コンデンサと比べても分極性電極シー
トを導電性接着剤にて貼り付けることが不要であり、し
かも静電容量が改善されている。また、実施例1および
実施例2の電気二重層コンデンサの内部抵抗は、比較例
1および比較例2よりも低く優れている。
セパレータを巻回した巻回型の電気二重層コンデンサに
ついて詳述したが、本発明は短冊状の分極性電極とセパ
レータを多層に積層した積層型の電気二重層コンデンサ
に適用することもできる。
極性電極層とがともに活性炭粉末などからなっているた
めに、第1分極性電極層と第2分極性電極層との間に導
電性接着剤を用いることなく電気二重層コンデンサの電
気的特性などを維持できるので、静電容量の大きな電気
二重層コンデンサが効率よく製造できる。
解して示す図。
図。
示す断面図。
模式的に示す断面図。
サ 2,3 金属箔 4,4a,4b,5,5a,5b 第1分極性電極層 6,6a,6b,7,7a,7b 第2分極性電極層 8,9 引出しリード 10,11 セパレータ 12 コンデンサ素子 13 金属ケース 14 封口体
Claims (4)
- 【請求項1】巻回型の電気二重層コンデンサ用の分極性
電極において、表面がエッチング処理された金属箔の一
方の面に活性炭粉末およびカーボンブラックを含有する
分極性電極材料を塗布後圧延して厚さが20μm〜10
0μmの第1分極性電極層を形成し、この第1分極性電
極層上に、活性炭粉末およびカーボンブラックを含有し
混練形成された厚さが100μm〜1000μmの分極
性電極シートを第2分極性電極層として積層してなるこ
とを特徴とする分極性電極。 - 【請求項2】巻回型の電気二重層コンデンサ用の分極性
電極において、表面がエッチング処理された金属箔の両
面に活性炭粉末およびカーボンブラックを含有する分極
性電極材料をそれぞれ塗布後圧延して厚さが20μm〜
100μmの第1分極性電極層を形成し、両第1分極性
電極層上に、活性炭粉末およびカーボンブラックを含有
し混練形成された厚さが100μm〜1000μmの分
極性電極シートを第2分極性電極層としてそれぞれ積層
してなることを特徴とする分極性電極。 - 【請求項3】巻回型の電気二重層コンデンサ用の分極性
電極において、表面がエッチング処理された金属箔の両
面に活性炭粉末およびカーボンブラックを含有する分極
性電極材料をそれぞれ塗布後圧延して厚さが20μm〜
100μmの第1分極性電極層を形成し、この第1分極
性電極層の一方に、活性炭粉末およびカーボンブラック
を含有し混練形成された厚さが100μm〜1000μ
mの分極性電極シートを第2分極性電極層として積層し
てなることを特徴とする分極性電極。 - 【請求項4】引出しリードが固着された、表面がエッチ
ング処理された金属箔と、その金属箔の少なくとも一方
の面に活性炭粉末およびカーボンブラックを含有する分
極性電極材料を塗布後圧延して形成してなる厚さが20
μm〜100μmの第1分極性電極層と、各第1分極性
電極層上に積層してなる、活性炭粉末およびカーボンブ
ラックを含有し混練形成された厚さが100μm〜10
00μmの分極性電極シートからなる第2分極性電極層
とを具備する分極性電極を、第2分極性電極層同士が対
向するよう配置し、かつ分極性電極間に絶縁性のセパレ
ータを介在させて巻回したコンデンサ素子に電解液を含
浸し、このコンデンサ素子を有底筒状の金属ケース内に
収納し、封口体にて封口したことを特徴とする電気二重
層コンデンサ。
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