JP4034569B2 - Method for producing electrode material for electric double layer capacitor - Google Patents

Method for producing electrode material for electric double layer capacitor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an electric double-layer capacitor electrode material capable of being manufactured with reproducibility an electrode material with high energy density, a uniformly small thickness, and the concise stable quality. <P>SOLUTION: A method for manufacturing an electric double-layer capacitor electrode material comprises a first step, a second step and a third step: wherein the first step, an active carbon, an acetylene black, an aggregate of ultra-thin fibers having a fiber diameter 5 &mu;m or smaller, and an aggregate of a pulp-like substance are spouted in a gas from a nozzle by an action of a compressed gas, and the active carbon and the acetylene black are dispersed, and further the ultra-fibers and the pulp-like substance are generated and dispersed; in the second step, the dispersed active carbon, the acetylene black, the ultra-thin fibers and the pulp-like substance are accumulated to form an active carbon included aggregate; and in the third step, the active carbon and the acetylene black are fixed by welding of the ultra-thin fibers of the active carbon included aggregate, to form the electric double-layer capacitor electrode material. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
大きなエネルギー量を蓄積でき、寿命の長い電気二重層コンデンサの開発が活発に行われている。特に、電気二重層コンデンサの電極材については、低内部抵抗及び高出力密度を実現すべく、活性炭を中心に研究が盛んにおこなわれている。
【0003】
粉体を中心とする選択した部材を電極材として使用するためには、使用に適するように加工する必要がある。この加工方法として、従来、選択した粉体部材を別途用意した集電体に塗布する方法(塗布法)、ポリテトラフルオロエチレンの粉体と選択した粉体部材(活性炭、アセチレンブラック)とを混練して、粉体同士の摩擦によって発生するポリテトラフルオロエチレン粉体のフィブリルによって粉体部材(活性炭、アセチレンブラック)を絡めた混合粒子を作製した後、この混合粒子を成型金型で圧粉成型する方法(成型法)、または、前記混合粒子をさらに練上げ、二本ロール圧延機で圧延してシート化する方法(圧延法)が知られている。
【0004】
前記塗布法は生産性が良く、厚さが100μm以下の薄い電極材を作成するのに適しているが、エネルギー密度を高くすることができないという問題があった。また、成型法は大きなエネルギー密度が得られるが、薄い電極材を均一に量産することができない方法であった。更に、圧延法は塗布法と成型法の中間に位置するが、粉体部材の混練が煩雑であり、品質の安定した電極材を再現性良く製造することが難しいという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、エネルギー密度が高く、厚さが薄く均一であり、しかも簡潔に、品質の安定した電極材を再現性良く製造することのできる、電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気二重層コンデンサ用電極材(以下、単に「電極材」と表記することがある)の製造方法は、「活性炭、アセチレンブラック、及び繊維径が5μm以下の極細繊維の集合体、圧縮気体の作用によって繊維径が5μm以下の極細繊維に分割可能な分割性繊維の集合体、パルプ状物の集合体、圧縮気体の作用によってパルプ状にフィブリル化可能な分繊性繊維の集合体の中から選ばれる少なくとも1つの骨材とを、圧縮気体の作用によりノズルから気体中に噴出させて、前記活性炭及びアセチレンブラックを分散させるとともに、前記骨材極細繊維及び/又はパルプ状物として分散させる工程、分散した活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とを集積して、活性炭含有集合体を形成する工程、活性炭含有集合体の極細繊維及び/又はパルプ状物により活性炭及びアセチレンブラックを固定して、電気二重層コンデンサ用電極材を形成する工程、を備えていることを特徴とする、電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法」である。このように本発明の電極材の製造方法は、活性炭、アセチレンブラック、骨材とを、圧縮気体の作用によりノズルから気体中に噴出させることで均一に混合分散できるため、均一性の高い電極材を製造することができる。この電極材の製造方法においては、極細繊維及び/又はパルプ状物によって活性炭及びアセチレンブラックを固定する工程によって、厚さを自由に調整することができるため、容易に薄くすることができる。また、供給する原料(活性炭、アセチレンブラック、骨材)の量を調整することにより容易に坪量を調整することができるため、目的とするエネルギー密度の高い電極材を製造することができる。更に、圧縮気体の作用により気体中に噴出して分散させるだけで均一に混合することができるため、煩雑な混練作業が不要で、連続的に品質の安定した電極材を製造することのできる、生産性も優れる電極材の製造方法である。
【0007】
前記固定工程が、極細繊維の融着により活性炭及びアセチレンブラックを固定する工程であると、電極材の寸法が安定し、均一性を維持することができるため、エネルギー密度のばらつきが少なくなる。また、電気二重層コンデンサの短絡の原因となる粉体の脱落も生じにくい。特にアセチレンブラックは、粒子が小さくサブミクロン以下であるため、電気二重層コンデンサ中で脱離すると、電解液中に浮遊し、セパレータに進入して微小短絡を起こしやすいものであるが、極細繊維の融着により固定されていると、このような微小短絡を起こしにくい。
【0008】
前記パルプ状物が全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂の中から選ばれる樹脂からなると、電極材自体の耐熱性が高いため、高温による乾燥が可能となり、電気二重層コンデンサを構成する電解液が有機溶媒の場合には、水分の除去に有効である。つまり、水分があると、電圧を高くしたときに電気分解してガスが発生するため、電気二重層コンデンサが壊れたり、化学反応を誘起して性能がばらつくが、高温で乾燥して水分を十分に除去できるため、このような弊害を避けることができる。また、極細繊維を融着させてもパルプ状物は形状を保持できるため、安定生産が可能である。
【0009】
前記(活性炭)対(アセチレンブラック)対(骨材)の質量比率が6〜8:2〜1:2〜1となるように配合すると、電気導電性に優れ、エネルギー密度の高い電極材を製造することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の電極材の製造方法において使用する活性炭は、表面積が大きく所定の細孔構造を有し、電気二重層容量を確保することのできる多孔質構造のものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、原料であるヤシガラ、石油ピッチ、石油コークス、フェノール樹脂等を300〜700℃の低温で炭化し、次いで水蒸気、一酸化炭素、酸素、塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化カリウム、水酸化カリウム等を用いて賦活を行い多孔質化した活性炭を使用することができる。なお、活性炭の表面積は1500m/g以上であるのが好ましく、平均粒径が1〜200μmであるのが好ましい。平均粒径が1μm未満だと電極材の密度が緻密になりすぎ、電解液を保持できる空隙が少なくなる結果、抵抗が高くなって容量が出にくく、平均粒径が200μmを超えると空隙が大きくなりすぎて、規定の電極材の体積中に充填できる活性炭がすくなくなり、容量が出にくいためである。なお、「表面積」は窒素吸着法で測定した値をいい、「平均粒径」はレーザー回析・散乱法にて測定した平均粒径をいう。
【0011】
前記活性炭に加えてアセチレンブラックを導電性フィラーとして使用する。前記活性炭には多数の細孔が存在するため、電気導電性が低く、活性炭だけでは電極材として使用することができないので、導電性の充填材を添加混合する必要があるため、導電性フィラーとしてアセチレンブラックを使用する。
【0012】
本発明の電極材の製造方法においては、上記活性炭、アセチレンブラックに加えて、電極材の形態を維持できるように、極細繊維又はパルプ状物を発生可能な骨材を使用する。この骨材として、繊維径が5μm以下の極細繊維の集合体、圧縮気体の作用によって繊維径が5μm以下の極細繊維に分割可能な分割性繊維の集合体、パルプ状物の集合体、圧縮気体の作用によってパルプ状にフィブリル化可能な分繊性繊維の集合体などを挙げることができる。
【0013】
極細繊維の集合体としては、活性炭及びアセチレンブラックの粉体の保持性に優れているように、繊維径が5μm以下の極細繊維の集合体からなる。極細繊維の繊維径が小さければ小さい程、活性炭及びアセチレンブラックの粉体の保持性に優れ、より粒径の小さい活性炭及びアセチレンブラックの粉体を保持できるため、極細繊維の繊維径は4μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましく、2μm以下であるのが更に好ましい。なお、極細繊維の繊維径の下限は特に限定するものではないが、0.01μm程度が適当である。本発明における「繊維径」は、繊維の横断面形状が円形である場合にはその直径をいい、繊維の横断面形状が非円形である場合には横断面積と面積の同じ円の直径を繊維径とみなす。
【0014】
この極細繊維の繊維長は均一分散性に優れているように、5mm以下であるのが好ましく、3mm以下であるのがより好ましい。なお、極細繊維の繊維長の下限は特に限定するものではないが、0.1mm程度が適当である。また、繊維長が均一であるように、切断された極細繊維であるのが好ましい。本発明における「繊維長」は、JIS L 1015(化学繊維ステープル試験法)B法(補正ステープルダイヤグラム法)により得られる長さをいう。
【0015】
この極細繊維を構成する成分は特に限定するものではないが、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂など)、全芳香族ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、全芳香族ポリエステル系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂などの有機成分、ガラス、炭素、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ワラストナイトなどの無機成分から構成することができる。これらの中でも、電極材の寸法安定性及び柔軟性に優れているように、有機成分から構成されているのが好ましく、電気二重層コンデンサを構成する電解液との親和性に優れているポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂や、電気二重層コンデンサを構成する電解液が有機溶媒の場合には、電解液によって侵されにくい、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂から構成されているのがより好ましい。なお、極細繊維はこれら成分単独から構成されていても良いし、2成分以上から構成されていても良い。また、繊維径、成分、或いは融着性又は圧着性の点で相違する、2種類以上の極細繊維を含んでいても良い。
【0016】
なお、極細繊維が融着可能又は圧着可能であると、極細繊維の融着又は圧着によって、活性炭及びアセチレンブラックの保持性を高めることができ、活性炭及びアセチレンブラックの粉体の脱落が生じにくいため好適である。
【0017】
この融着可能な極細繊維としては、極細繊維表面を構成する成分の少なくとも一部が熱可塑性樹脂から構成されている極細繊維を例示することができる。前記熱可塑性樹脂として、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など)、ポリエステル系樹脂などを例示することができ、これらの中でも、比較的融点の低いポリエチレン系樹脂やポリエステル系樹脂からなるのが好ましい。なお、極細繊維が2種類以上の成分から構成されていると、1種類の成分が融着したとしても、少なくとも1種類の成分によって繊維形態を維持することができるため好適である。この2種類以上の成分から構成されている極細繊維の横断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型、サイドバイサイド型、多重バイメタル型、オレンジ型であることができ、融着性に優れる芯鞘型、偏芯型、海島型であるのが好ましい。
【0018】
他方、圧着可能な極細繊維として、紡糸後に十分に延伸を施していない未延伸極細繊維を挙げることができ、例えば、未延伸ポリエステル系極細繊維を使用することができる。
【0019】
また、極細繊維は均一性に優れる電極材を製造できるように、繊維軸方向において、直径が実質的に同じであるのが好ましい。このように繊維軸方向において直径が実質的に同じである極細繊維は、例えば、紡糸口金部で海成分中に口金規制して島成分を押し出して複合する複合紡糸法により製造した海島型繊維の海成分を除去して得ることができる。
【0020】
本発明の極細繊維の集合体は上述のような極細繊維が集合したものであり、その数は特に限定されるものではない。また、その集合状態も特に限定されるものではないが、例えば、規則正しく一定方向に極細繊維が配向した束状態、ランダムに配向した凝集状態などを挙げることができる。これらの中でも、束状態であると、後述の圧縮気体の作用による分散性に優れているため好適である。
【0021】
この極細繊維集合体として、異なる種類の極細繊維の集合体を組み合わせて使用しても良い。
【0022】
本発明の極細繊維集合体は、例えば、複合紡糸法又は混合紡糸法により製造した海島型繊維の海成分を除去することによって、島成分からなる極細繊維を発生させたり、スーパードロー法によって紡糸する方法で製造することができる。なお、2成分以上からなる極細繊維は海島型繊維を紡糸する際に島成分が2成分以上となるように樹脂を供給したり、スーパードロー法により紡糸する際に、2成分以上の樹脂を供給して製造することができる。また、好適である束状態の極細繊維集合体は、複合紡糸法又は混合紡糸法により製造した海島型繊維の海成分を除去することによって、得ることができる。
【0023】
次に、圧縮気体の作用によって極細繊維に分割可能な分割性繊維の集合体も、前述の極細繊維集合体と同様に、活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れているように、分割性繊維から発生する極細繊維(以下、「発生極細繊維」と表記する)の繊維径は5μm以下である必要があり、発生極細繊維の繊維径が小さければ小さい程、活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れ、より粒径の小さい活性炭及びアセチレンブラックを保持できるため、発生極細繊維の繊維径は4μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましく、2μm以下であるのが更に好ましい。なお、発生極細繊維の繊維径の下限は特に限定するものではないが、0.01μm程度が適当である。
【0024】
この発生極細繊維の繊維長も均一分散性に優れているように、5mm以下であるのが好ましく、3mm以下であるのがより好ましい。なお、発生極細繊維の繊維長の下限は特に限定するものではないが、0.1mm程度が適当である。また、繊維長が均一であるように、切断された発生極細繊維であるのが好ましい。つまり、切断された分割性繊維から発生した発生極細繊維であるのが好ましい。
【0025】
この発生極細繊維を構成する成分も特に限定するものではないが、前述の極細繊維と同様の成分から構成することができ、同様の理由で有機成分から構成されているのが好ましく、電解液との親和性に優れているポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂や、電気二重層コンデンサを構成する電解液が有機溶媒の場合には、電解液によって侵されにくい、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂から構成されている発生極細繊維がより好ましい。この発生極細繊維も単一成分から構成されていても良いし、2成分以上から構成されていても良い。また、発生極細繊維は繊維径、成分、或いは融着性の点で相違する、2種類以上の発生極細繊維を含んでいても良い。なお、発生極細繊維が融着可能であると、発生極細繊維の融着によって、活性炭及びアセチレンブラックの保持性を高めることができ、活性炭及びアセチレンブラックの脱落が生じにくいため好適である。
【0026】
この融着可能な発生極細繊維としては、発生極細繊維表面を構成する成分の少なくとも一部が熱可塑性樹脂から構成されている発生極細繊維を例示することができる。前記熱可塑性樹脂として、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など)、ポリエステル系樹脂などを例示することができ、これらの中でも、比較的融点の低いポリエチレン系樹脂やポリエステル樹脂からなるのが好ましい。なお、発生極細繊維が2種類以上の成分から構成されていると、1種類の成分が融着したとしても、少なくとも1種類の成分によって繊維形態を維持することができるため好適である。この2種類以上の成分から構成されている発生極細繊維の横断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、海島型、サイドバイサイド型、多重バイメタル型、オレンジ型であることができ、融着性に優れる芯鞘型、偏芯型、海島型であるのが好ましい。
【0027】
また、発生極細繊維は地合いの優れる電極材を製造できるように、繊維軸方向において、直径が実質的に同じであるのが好ましい。このような繊維軸方向において直径が実質的に同じである発生極細繊維は、例えば、2種類以上の成分を口金規制して押し出した後に複合する複合紡糸法により製造した分割性繊維を分割して得ることができる。
【0028】
このような発生極細繊維に分割可能な分割性繊維としては、例えば、2種類以上の樹脂成分を押し出した後に複合する複合紡糸法により製造した繊維を挙げることができる。この2種類以上の樹脂成分相互の相溶性が低いほど、発生分割繊維を発生しやすく、相溶性が高いほど、後述のような一部がフィブリル化してパルプ状となる分繊性繊維となる。つまり、実際に圧縮気体の作用によってノズルから気体中へ噴出させた場合に、完全に分割されて発生極細繊維を発生すれば分割性繊維であり、不完全に分割されてパルプ状物であるかのようにフィブリル化する場合には分繊性繊維である。より具体的には、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂との組み合わせ、ポリアミド系樹脂とポリオレフィン系樹脂との組み合わせ、ポリエステル系樹脂とポリオレフィン系樹脂との組み合わせからなると分割性繊維である可能性が高く、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との組み合わせからなると分繊性繊維である可能性が高い。
【0029】
このような分割性繊維の横断面形状は、例えば、オレンジ状、多重バイメタル状であることができる。
【0030】
このような分割性繊維の集合体は上述のような分割性繊維が集合したものであり、その数は特に限定されるものではない。また、その集合状態も特に限定されるものではなく、例えば、規則正しく配向した状態、ランダムに配向した凝集状態などを挙げることができる。
【0031】
この分割性繊維の集合体は、異なる種類の分割性繊維の集合体を組み合わせて使用しても良い。
【0032】
本発明の分割性繊維の集合体は、例えば、常法の複合紡糸法により紡糸した後に収束して得ることができる。
【0033】
次に、パルプ状物の集合体も、パルプ状物のフィブリルによって活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れている。なお、このパルプ状物は電極材の厚さを薄くでき、均一分散性に優れている。また、パルプ状物のフィブリルによる活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れているため、電極材の構成材量を減らすことができ、エネルギー密度を高くすることができる。更には、パルプ状物のフィブリル間の絡みにより保形性にも優れている。
【0034】
このパルプ状物はどのような樹脂成分から構成されていても良いが、メタ系又はパラ系全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂の中から選ばれる樹脂からなるのが好ましい。このような樹脂は耐熱性に優れているため、電極材自体の耐熱性を高くすることができ、高温乾燥により水分を除去できる。つまり、電気二重層コンデンサを構成する電解液が有機溶媒の場合には、水分があると、電圧を高くしたときに電気分解してガスが発生するため、電気二重層コンデンサが壊れたり、化学反応を誘起して性能がばらつくが、高温で乾燥して水分を十分に除去できるため、このような弊害を避けることができる。また、極細繊維を融着させてもパルプ状物は形状を保持できるため、安定生産が可能である。
【0035】
このパルプ状物の集合体は、異なる種類のパルプ状物の集合体を組み合わせて使用しても良い。
【0036】
そして、圧縮気体の作用によってパルプ状にフィブリル化可能な分繊性繊維の集合体も、前述のパルプ状物と同様に、フィブリルによって活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れ、電極材の厚さを薄くでき、均一分散性に優れている。また、電極材の構成材の量を減らすことができるため、電極材のエネルギー密度を高くすることができる。更には、フィブリルによる絡みにより保形性にも優れている。
【0037】
この分繊性繊維から発生するパルプ状物(以下、「発生パルプ状物」という)を構成する成分は特に限定するものではないが、前述の極細繊維と同様の成分から構成することができ、同様の理由で有機成分から構成されているのが好ましく、電解液との親和性に優れているポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂や、電気二重層コンデンサを構成する電解液が有機溶媒の場合には、電解液によって侵されにくい、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂から構成されているのが好ましい。
【0038】
この発生パルプ状物は単一成分から構成されていても良いし、2成分以上から構成されていても良い。また、成分や融着性の点で相違する、2種類以上の発生パルプ状物を含んでいても良い。なお、発生パルプ状物が融着可能であると、発生パルプ状物の融着によって、活性炭及びアセチレンブラックの保持性を高めることができ、活性炭及びアセチレンブラックの脱落が生じにくいため好適である。
【0039】
この融着可能な発生パルプ状物としては、発生パルプ状物の表面を構成する成分の少なくとも一部が熱可塑性樹脂から構成されているパルプ状物を例示することができる。前記熱可塑性樹脂として、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など)、ポリエステル系樹脂などを例示することができ、これらの中でも、比較的融点の低いポリエチレン系樹脂やポリエステル系樹脂からなるのが好ましい。なお、発生パルプ状物が2種類以上の成分から構成されていると、1種類の成分が融着したとしても、少なくとも1種類の成分によってパルプ状形態を維持することができるため好適である。
【0040】
このような発生パルプ状物にフィブリル化可能な分繊性繊維としては、例えば、2種類以上の樹脂成分を押し出した後に複合する複合紡糸法により製造した繊維を挙げることができる。この2種類以上の樹脂成分相互の相溶性が高いほど、分繊性繊維である可能性が高い。例えば、ポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂との組み合わせからなる複合繊維は分繊性繊維である可能性が高い。また、溶剤紡糸法により得られたセルロース繊維、全芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維などの単一成分からなる繊維もフィブリル化可能な分繊性繊維である。つまり、実際に圧縮気体の作用によってノズルから気体中へ噴出させた場合に、不完全に分割されてパルプ状物であるかのようにフィブリル化する繊維は分繊性繊維である。
【0041】
このような分繊性繊維の集合体は上述のような分繊性繊維が集合したものであり、その数は特に限定されるものではない。また、その集合状態も特に限定されるものではなく、例えば、規則正しく配向した状態、ランダムに配向した凝集状態などを挙げることができる。
【0042】
この分繊性繊維の集合体として、異なる種類の分繊性繊維の集合体を組み合わせて使用しても良い。
【0043】
本発明の分繊性繊維の集合体は、例えば、常法の紡糸法により紡糸した後に収束して得ることができる。
【0044】
本発明の電極材の製造方法においては、前述のような、極細繊維の集合体(A)、極細繊維に分割可能な分割性繊維の集合体(B)、パルプ状物の集合体(C)、フィブリル化可能な分繊性繊維の集合体(D)の中から選ばれる少なくとも1つの骨材を使用する。これら(A)〜(D)の組み合わせとしては15通りあるが、これらの中でも、極細繊維の集合体(A)とパルプ状物の集合体(C)との組み合わせは、電極材の均一性を高くすることができ、また、パルプ状物はフィブリル化しているため絡まりやすく、電極材の強度を高くすることができるうえ、活性炭及びアセチレンブラックの保持性も高いため、特に好ましい組み合わせである。この組み合せの場合、その配合比は、パルプ状物のフィブリルによる電極材の強度の向上、及び活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れ、しかも均一分散性を損なわないように、(A):(C)=30〜90:70〜10であるのが好ましく、(A):(C)=40〜90:60〜10であるのがより好ましい。
【0045】
また、電極材中における活性炭の含有量はエネルギー密度を高めることができるように、電極材全体質量の60%以上であるのが好ましく、70%以上となるように配合するのがより好ましい。なお、アセチレンブラック及び骨材との関係から、80%以下となるように配合するのが好ましい。また、電極材中におけるアセチレンブラックの含有量は電気導電性を高めることができるように、電極材全体質量の10%以上であるのが好ましく、エネルギー密度を高くするために電極材全体質量の20%以下であるのが好ましい。他方、骨材は電極材に寸法安定性を付与できるように電極材全体質量の10%以上であるのが好ましく、骨材が電極材全体質量の20%を超えると、絶縁部分が多くなり電気導電性が低くなるのと、エネルギー密度が低くなるため、電極材全体質量の20%以下が骨材となるように配合するのが好ましい。つまり、(活性炭)対(アセチレンブラック)対(骨材)の質量比率が6〜8:2〜1:2〜1となるように配合するのが好ましい。
【0046】
次いで、以上のような活性炭及びアセチレンブラックと、少なくとも1種類の骨材とを、ノズルへ供給するとともに、圧縮気体の作用によりノズルから気体中に噴出させて、活性炭及びアセチレンブラックを分散させるとともに、骨材から極細繊維及び/又はパルプ状物を発生させ、分散させる。
【0047】
このノズルは活性炭、アセチレンブラック及び骨材の供給側から噴出側へ向かって、一定の横断面積を有するものであっても良いし、連続的に又は不連続的に横断面積が小さくなるものであっても良いし、連続的に又は不連続的に横断面積が大きくなるものであっても良いし、連続的に又は不連続的に横断面積が大きくなった後に小さくなるものであっても良いし、或いは連続的に又は不連続的に横断面積が小さくなった後に大きくなるものであっても良い。
【0048】
なお、ノズルへ供給される圧縮気体の流れが渦巻き状であると、骨材同士が絡み合って極細繊維及び/又はパルプ状物を発生させたり、均一分散させることが困難になる傾向があるため、ノズルへ供給される圧縮気体の流れが実質的に層流であるのが好ましい。このように実質的に層流状の圧縮気体を供給できるノズルとして、例えば、ベンチュリー管を挙げることができる。
【0049】
また、ノズルの噴出部近傍に、活性炭、アセチレンブラック及び骨材、或いは骨材から発生した極細繊維及び/又はパルプ状物と衝突して、活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物を分散させたり、骨材から極細繊維及び/又はパルプ状物の発生を促進するために、衝突部材を設けるのが好ましい。この衝突部材(平坦部)とノズル噴出部との距離は1〜100mmであるのが好ましく、5〜40mmであるのがより好ましく、5〜30mmであるのが更に好ましく、10〜30mmであるのが更に好ましく、10〜20mmであるのが最も好ましい。
【0050】
この圧縮気体はどのような気体を利用しても良いが、空気を用いるのが製造上好適である。また、圧縮気体は活性炭、アセチレンブラックを分散させるとともに、骨材から極細繊維及び/又はパルプ状物を発生させ、分散させることが十分にできるように、ノズル噴出口における気体通過速度が100m/sec以上であるのが好ましい。この「気体通過速度」は、ノズルから噴出された気体の1気圧における流量(m/sec)を、ノズル噴出口における横断面積(m)で除した値をいう。また、圧縮気体の圧力は活性炭及びアセチレンブラックを分散させるとともに、骨材から極細繊維及び/又はパルプ状物を発生させ、分散させることが十分にできるように、2kg/cm以上であるのが好ましい。
【0051】
また、ノズルから噴出された活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とを分散させる分散媒体としての気体は、特に限定されるものではないが、空気であるのが製造上好適である。
【0052】
なお、骨材が界面活性剤や糊剤などの付着物の付着率が低いと、活性炭、アセチレンブラック、及び/又は骨材との摩擦によって静電気が発生しやすく、活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物も静電気を帯びやすいため、これらが反発しあって、均一に分散しやすい。そのため、骨材をノズルへ供給する前に付着物を取り除く処理を行うのが好ましい。例えば、骨材をアセトンなどの溶媒によって洗浄し、付着物量を少なくするのが好ましく、活性炭及びアセチレンブラックは乾燥し水分を除去しておくことが好ましい。なお、海島型繊維の海成分を抽出して形成した極細繊維集合体の場合には付着物の少ない状態にあるため、好適な極細繊維集合体である。なお、この海島型繊維の海成分を抽出して形成した極細繊維集合体であっても、アセトンなどの溶媒によって洗浄し、付着物量を更に少なくするのが好ましい。
【0053】
次いで、この分散した活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とを集積して、活性炭含有集合体を形成する。この活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物の集積は、例えば、多孔性のロールやネットなどの支持体を利用して実施することができる。なお、活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とを自然落下させて集積しても良いし、支持体の下方から気体を吸引して集積しても良い。気体を吸引して集積する場合、吸引力を強くすると、活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とが密着した状態の活性炭含有集合体とすることができる。
【0054】
次いで、この活性炭含有集合体の極細繊維及び/又はパルプ状物により、活性炭及びアセチレンブラックを固定して電極材を製造することができる。この固定方法は特に限定されるものではないが、例えば、極細繊維及び/又はパルプ状物の融着又は圧着により固定する方法、圧力を加えることによってパルプ状物のフィブリル化を促進させ、このフィブリルによってパルプ状物同士及び/又はパルプ状物と極細繊維との絡みを促進して、活性炭及びアセチレンブラックを閉じ込める方法、などを挙げることができる。これらの中でも、極細繊維及び/又はパルプ状物の融着又は圧着により固定するのが好ましく、極細繊維の融着により固定するのがより好ましい。このように極細繊維及び/又はパルプ状物の融着又は圧着(特に、極細繊維の融着)によって電極材形態を維持していると、機械的強度に優れ電極材形態を維持することができると共に、活性炭及びアセチレンブラックの脱離をなくすことができるため好ましい。
【0055】
以上のような本発明の電極材の製造方法によると、活性炭、アセチレンブラックが極細繊維及び/又はパルプ状物の表面や、極細繊維間、パルプ状物間、或いは極細繊維とパルプ状物との間に保持され、極細繊維及び/又はパルプ状物により形成される空隙に最密に充填できるため、電気導電性が高く、十分な量の電気二重層容量を有する電極材を製造できる。この製造方法は気体中で分散させ、集積させて製造する方法であるため、混練する必要がなく、均一性の高い電極材を作業性良く、しかも連続的に品質の安定した電極材を製造することができる。なお、活性炭含有集合体を形成した後の固定する工程により厚さの調整が可能で、容易に厚さを薄くすることができる。また、供給する原料(活性炭、アセチレンブラック、骨材)の量を調整することにより容易に坪量を調整することができるため、目的とするエネルギー密度の高い電極材を製造することができる。さらに、従来、開繊が難しかったパルプ状物の集合体であっても、効率良く、しかも均一にパルプ状物に開繊でき、このパルプ状物によって活性炭及びアセチレンブラックの保持性に優れる、という効果も奏する。
【0056】
次に、本発明の電極材の製造方法について、本発明の電極材を製造することのできる製造装置の模式的断面図である図1をもとに説明する。
【0057】
まず、活性炭、アセチレンブラック及び骨材(つまり、極細繊維集合体、分割性繊維の集合体、パルプ状物集合体、分繊性繊維集合体の中から選ばれる少なくとも1つ)は、混合装置10によって混合される。
【0058】
次いで、この混合された活性炭、アセチレンブラック及び骨材は、ノズル30へ供給される。この活性炭、アセチレンブラック及び骨材がノズル30へ到達する手前で、圧縮気体導入口20から導入された圧縮気体の作用によって、活性炭、アセチレンブラック及び骨材はノズル30から勢いよく、気体40中へと噴出される。この気体40へと噴出される際に、ノズル30内と気体40との気圧差、噴出された圧縮気体と気体40との間に形成される乱流、或いはノズル30の噴出口近くに設けられた衝突部材との衝突、などの相互作用によって、活性炭及びアセチレンブラックは分散し、また、骨材から極細繊維及び/又はパルプ状物が発生し、分散する。
【0059】
この気体40中に分散した活性炭、アセチレンブラック及び極細繊維及び/又はパルプ状物70は、ネットからなる支持体50上に集積して、活性炭含有集合体80を形成する。この製造装置においては、支持体50の下方に位置する気体吸引装置60によって気体を吸引できるため、比較的緻密な活性炭含有集合体80を形成することができる。
【0060】
このように形成した活性炭含有集合体80は、更に活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物の分散性を高めるために、再度、ノズル31、32へ供給される。この製造装置においては、2つのノズルに再度供給しているが、1つのノズルに再供給しても良いし、3つ以上のノズルに再度供給しても良いし、活性炭含有集合体80をそのまま後述のような熱融着装置90へ供給しても良い。
【0061】
このノズル31、32に再度供給される場合も同様に、ノズル31、32へ到達する手前で、圧縮気体導入口21、22から導入された圧縮気体の作用によって、活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物はノズル31、32から勢いよく、それぞれ気体41、42中へ噴出される。この際、同様に活性炭、アセチレンブラック、極細短繊維及び/又はパルプ状物は均一に分散する。
【0062】
この気体41、42中にそれぞれ分散した活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物71、72は、ネットからなる支持体51上にそれぞれ集積して、活性炭含有集合体を再度形成する。この製造装置においては、まずノズル31から噴出された活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物71が支持体51上に集積して、単層の活性炭含有集合体81を形成した後、この単層の活性炭含有集合体81上に、ノズル32から噴出された活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物72が集積して、積層した活性炭含有集合体82を形成する。なお、積層した活性炭含有集合体といっても、もともと単層の活性炭含有集合体80を構成する活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物を再度分散させているため、明確な層が形成される訳ではない。
【0063】
また、この活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物71、72を集積させる際にも、支持体51の下方に位置する気体吸引装置61によって気体を吸引しているため、比較的緻密な積層した活性炭含有集合体82を形成できる。この製造装置においては、1つの気体吸引装置61により気体41と気体42の両方を吸引しているが、各々の気体ごとに気体吸引装置を設けても良い。
【0064】
次いで、この積層した活性炭含有集合体82は熱融着装置90へと供給され、この熱融着装置90の熱の作用により極細繊維及び/又はパルプ状物を融着させて、活性炭及びアセチレンブラックを固定して、電極材を製造することができる。そして、この電極材は巻き取り装置100により巻き取られる。
【0065】
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0066】
【実施例】
(実施例)
低密度ポリエチレンとポリプロピレンとからなり、繊維表面の少なくとも一部を低密度ポリエチレンが占める融着可能極細繊維(横断面形状:海島型、繊度=0.03dtex、繊維径=2μm、切断繊維長=2mm、繊維軸方向において実質的に直径は同じ)の集合体(並列した束状で水分によって集合している状態)8mass%、パラ系全芳香族ポリアミドパルプ(繊維長=0.38mm)の集合体2mass%、アセチレンブラック粉体(電気化学工業(株)社製、デンカブラック、平均粒径=0.1μm)10mass%、活性炭粉体(クラレケミカル(株)社製、YP−17、石油ピッチ系クラレコール活性炭、表面積:2000m/g、平均粒径=5μm)80mass%の質量比でミキサーに供給して、これらを解すとともに混合した。尚、融着可能極細繊維はアセトンで洗浄したのち温度70℃で乾燥したもの、パラ系全芳香族ポリアミドパルプ、活性炭粉体及びアセチレンブラック粉体は温度120℃で乾燥したものを使用した。
【0067】
次いで、これら混合物を噴出口における横断面形状が円形(直径:8.5mm)のベンチュリー管(ベンチュリー管の供給側における横断面形状は円形(直径:3mm))へ供給するとともに、ベンチュリー管の手前に設けられた圧縮気体導入口から圧縮空気(圧力:6kg/cm、実質的に層流)を導入して、前記ベンチュリー管から混合物を空気中に噴出(ベンチュリー管の噴出口における気体通過速度:118m/s)し、前記ベンチュリー管の噴出口前方に設けた衝突部材(ベンチュリー管の噴出口と衝突部材の平坦部との距離:15mm)に衝突させて、活性炭粉体、アセチレンブラック粉体、融着可能極細繊維、及びパラ系全芳香族ポリアミドパルプを分散させた。
【0068】
次いで、この分散させた活性炭粉体、アセチレンブラック粉体、融着可能極細繊維、及びパラ系全芳香族ポリアミドパルプを、ネットからなる支持体上に載置しておいた不織布基材(目付が30g/mのポリプロピレン繊維製スパンボンド不織布)上に集積させ、活性炭含有集合体を形成した。なお、集積させる際には、支持体の下に設置されたサクションボックスにより空気を吸引(2m/min)した。
【0069】
次いで、この活性炭含有集合体−不織布基材積層材を、温度130℃に設定されたオーブンに供給し、3分間熱処理を実施し、融着可能極細繊維の低密度ポリエチレンのみを融着させて、目付350g/m、厚さ850μmの活性炭含有集合体−不織布基材複合材を製造した。
【0070】
次いで、活性炭含有集合体−不織布基材複合材から不織布基材を剥離し、活性炭含有集合体のみを熱カレンダー処理(圧力:500N/cm、温度:140℃)して、目付が320g/mで、厚さが500μmの電極材(融着可能極細繊維:8mass%、パラ系全芳香族ポリアミドパルプ:2mass%、アセチレンブラック粉体:10mass%、活性炭粉体:80mass%含有)を連続的に製造した。この電極材は各構成材が均一に分散していた。また、この電極材において、活性炭及びアセチレンブラックは融着可能極細繊維及びパラ系全芳香族ポリアミドパルプにより形成された3次元繊維構造体中に最密充填されており、しかも電極材中に256g/mと多量の活性炭を含むものであったため、エネルギー密度が高いことが容易に予測できるものであった。更に、融着可能極細繊維及びパラ系全芳香族ポリアミドパルプの表面で、活性炭及びアセチレンブラックが融着、付着、或いは圧着していた。なお、融着可能極細繊維とパラ系全芳香族ポリアミドパルプは電極材の厚さ方向にも配向していた。
【0071】
【発明の効果】
本発明の電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法は、エネルギー密度が高く、厚さが薄く均一であり、しかも簡潔に、品質の安定した電極材を再現性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電気二重層コンデンサ用電極材の製造に使用することのできる製造装置の模式的断面図
【符号の説明】
10 混合装置
20、21、22 圧縮気体導入口
30、31、32 ノズル
40、41、42 気体
50、51 支持体
60、61 気体吸引装置
70、71、72 活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物
80 活性炭含有集合体
81 単層の活性炭含有集合体
82 積層された活性炭含有集合体
90 熱融着装置
100 巻き取り装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor.
[0002]
[Prior art]
Development of electric double layer capacitors that can store a large amount of energy and have a long life is being actively carried out. In particular, with regard to the electrode material of the electric double layer capacitor, active research has been actively conducted focusing on activated carbon in order to realize low internal resistance and high output density.
[0003]
In order to use the selected member centering on the powder as the electrode material, it is necessary to process it so as to be suitable for use. As this processing method, conventionally, a method of applying a selected powder member to a separately prepared current collector (coating method), a powder of polytetrafluoroethylene and a selected powder member (activated carbon, acetylene black) are kneaded. After preparing mixed particles entangled with powder members (activated carbon, acetylene black) by fibrils of polytetrafluoroethylene powder generated by friction between powders, this mixed particle is compacted with a molding die There is known a method of forming (molding method), or a method of further kneading the mixed particles and rolling them with a two-roll mill to form a sheet (rolling method).
[0004]
The coating method has good productivity and is suitable for producing a thin electrode material having a thickness of 100 μm or less, but has a problem that the energy density cannot be increased. Further, the molding method is a method in which a large energy density can be obtained, but a thin electrode material cannot be mass-produced uniformly. Furthermore, although the rolling method is located between the coating method and the molding method, there has been a problem that the kneading of the powder member is complicated, and it is difficult to produce an electrode material with stable quality with good reproducibility.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to produce an electrode material having a high energy density, a thin and uniform thickness, and a simple and stable quality with high reproducibility. An object of the present invention is to provide a method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “electrode material”) is “active carbon, acetylene black, an aggregate of ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, compression An assembly of separable fibers that can be divided into ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less by the action of gas, an aggregate of pulp-like materials, and an aggregate of split fibers that can be fibrillated into pulp by the action of compressed gas At least one aggregate selected from the inside is ejected from the nozzle into the gas by the action of the compressed gas to disperse the activated carbon and acetylene black, and the aggregate The Extra fine fiber and / or pulp As A step of dispersing, a step of accumulating the dispersed activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like material to form an activated carbon-containing aggregate, activated carbon and / or pulp-like aggregates of activated carbon and aggregates; A process for producing an electrode material for an electric double layer capacitor by fixing acetylene black ”. As described above, the method for producing an electrode material of the present invention can uniformly mix and disperse activated carbon, acetylene black, and aggregate by ejecting them from the nozzle into the gas by the action of the compressed gas. Can be manufactured. In this method for producing an electrode material, the thickness can be freely adjusted by the step of fixing the activated carbon and acetylene black with ultrafine fibers and / or pulp-like materials, so that the thickness can be easily reduced. Further, since the basis weight can be easily adjusted by adjusting the amount of the raw material to be supplied (activated carbon, acetylene black, aggregate), an intended electrode material having a high energy density can be produced. Furthermore, since it can be uniformly mixed just by jetting and dispersing in the gas by the action of the compressed gas, a complicated kneading operation is unnecessary, and an electrode material with stable quality can be produced continuously. This is a method for producing an electrode material with excellent productivity.
[0007]
When the fixing step is a step of fixing activated carbon and acetylene black by fusing ultrafine fibers, the dimensions of the electrode material can be stabilized and the uniformity can be maintained, so that variations in energy density are reduced. In addition, it is difficult for the powder to fall off which causes a short circuit of the electric double layer capacitor. In particular, since acetylene black has small particles and is submicron or smaller, if it is desorbed in an electric double layer capacitor, it floats in the electrolyte and tends to enter the separator and cause a short circuit. When fixed by fusion, such a micro short circuit is unlikely to occur.
[0008]
When the pulp-like material is made of a resin selected from wholly aromatic polyamide resin, polyimide resin, and polybenzimidazole resin, the electrode material itself has high heat resistance, so that it can be dried at a high temperature and constitutes an electric double layer capacitor. When the electrolytic solution to be used is an organic solvent, it is effective for removing moisture. In other words, if there is moisture, gas is generated by electrolysis when the voltage is increased, and the electric double layer capacitor breaks or induces a chemical reaction, resulting in a variation in performance. Therefore, such an adverse effect can be avoided. Moreover, since the pulp-like material can maintain the shape even if the ultrafine fibers are fused, stable production is possible.
[0009]
When blended so that the mass ratio of (activated carbon) to (acetylene black) to (aggregate) is 6 to 8: 2 to 1: 2 to 1, an electrode material having excellent electrical conductivity and high energy density is produced. can do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The activated carbon used in the method for producing an electrode material of the present invention is not particularly limited as long as it has a large surface area, a predetermined pore structure, and a porous structure that can ensure electric double layer capacity. However, for example, coconut shells, petroleum pitch, petroleum coke, phenol resin, etc., which are raw materials, are carbonized at a low temperature of 300 to 700 ° C., then steam, carbon monoxide, oxygen, zinc chloride, calcium chloride, potassium chloride, water Activated carbon activated by using potassium oxide or the like and made porous can be used. The surface area of activated carbon is 1500m. 2 / G or more, and the average particle size is preferably 1 to 200 μm. If the average particle size is less than 1 μm, the density of the electrode material becomes too dense and the number of voids that can hold the electrolytic solution decreases. As a result, the resistance increases and the capacity is difficult to be produced, and when the average particle size exceeds 200 μm, the voids become large. This is because the activated carbon that can be filled in the volume of the prescribed electrode material becomes too thin, and the capacity is not easily obtained. “Surface area” refers to a value measured by a nitrogen adsorption method, and “average particle diameter” refers to an average particle diameter measured by a laser diffraction / scattering method.
[0011]
In addition to the activated carbon, acetylene black is used as a conductive filler. Since the activated carbon has a large number of pores, the electrical conductivity is low, and the activated carbon alone cannot be used as an electrode material. Therefore, it is necessary to add and mix a conductive filler. Use acetylene black.
[0012]
In the method for producing an electrode material of the present invention, in addition to the activated carbon and acetylene black, an aggregate capable of generating ultrafine fibers or pulp-like material is used so that the form of the electrode material can be maintained. As aggregates, aggregates of ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, aggregates of splittable fibers that can be divided into ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less by the action of compressed gas, aggregates of pulp-like materials, compressed gas As an example, there can be mentioned an aggregate of separable fibers that can be fibrillated into pulp.
[0013]
The aggregate of ultrafine fibers is composed of aggregates of ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less so that the retention of activated carbon and acetylene black powder is excellent. The smaller the fiber diameter of the ultrafine fiber, the better the retention of the activated carbon and acetylene black powder, and the smaller the particle diameter of the activated carbon and acetylene black powder can be retained, so the fiber diameter of the ultrafine fiber is 4 μm or less. It is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less. In addition, the lower limit of the fiber diameter of the ultrafine fiber is not particularly limited, but about 0.01 μm is appropriate. “Fiber diameter” in the present invention refers to the diameter when the cross-sectional shape of the fiber is circular, and when the cross-sectional shape of the fiber is non-circular, the diameter of the circle having the same cross-sectional area and area is used as the fiber. Consider diameter.
[0014]
The fiber length of the ultrafine fiber is preferably 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less so as to be excellent in uniform dispersibility. In addition, although the minimum of the fiber length of an ultrafine fiber is not specifically limited, about 0.1 mm is suitable. Moreover, it is preferable that it is the cut | disconnected ultra fine fiber so that fiber length may be uniform. The “fiber length” in the present invention refers to the length obtained by JIS L 1015 (chemical fiber staple test method) B method (corrected staple diagram method).
[0015]
The components constituting this ultrafine fiber are not particularly limited. For example, polyester resins, polyacrylonitrile resins, polyolefin resins (for example, polyethylene resins, polypropylene resins, polymethylpentene resins, etc.), all Organic components such as aromatic polyamide resin, polyimide resin, polyphenylene sulfide resin, wholly aromatic polyester resin, polybenzoxazole resin, glass, carbon, potassium titanate, silicon carbide, silicon nitride, zinc oxide, boron It can be composed of inorganic components such as aluminum acid and wollastonite. Among these, polyethylene terephthalate is preferably composed of an organic component so as to have excellent dimensional stability and flexibility of the electrode material, and has excellent affinity with the electrolyte solution constituting the electric double layer capacitor. When the electrolytic solution constituting the electric double layer capacitor is an organic solvent, it is made of a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, etc. More preferred. The ultrafine fiber may be composed of these components alone or may be composed of two or more components. Further, two or more types of ultrafine fibers that are different in terms of fiber diameter, components, or fusibility or pressure-bonding properties may be included.
[0016]
If the ultrafine fibers can be fused or crimped, the retention of activated carbon and acetylene black can be enhanced by the fusion or crimping of the ultrafine fibers, and the powder of activated carbon and acetylene black is less likely to fall off. Is preferred.
[0017]
Examples of the ultrafine fibers that can be fused include ultrafine fibers in which at least a part of the components constituting the ultrafine fiber surface is made of a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins (for example, polyethylene resins, polypropylene resins, etc.), polyester resins, and the like. Among these, from relatively low melting point polyethylene resins and polyester resins. Preferably it is. In addition, it is preferable that the ultrafine fiber is composed of two or more types of components because even if one type of component is fused, the fiber form can be maintained by at least one type of component. The cross-sectional shape of the ultrafine fibers composed of these two or more components can be, for example, a core-sheath type, an eccentric type, a sea-island type, a side-by-side type, a multiple bimetal type, an orange type, and a fusion property. The core-sheath type, the eccentric type, and the sea-island type are preferable.
[0018]
On the other hand, examples of the ultrafine fibers that can be crimped include unstretched ultrafine fibers that have not been sufficiently stretched after spinning. For example, unstretched polyester ultrafine fibers can be used.
[0019]
Moreover, it is preferable that the diameters of the ultrafine fibers are substantially the same in the fiber axis direction so that an electrode material having excellent uniformity can be produced. As described above, the ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction are, for example, sea island type fibers manufactured by a composite spinning method in which the base component is regulated into the sea component at the spinneret portion and the island component is extruded to be combined. It can be obtained by removing sea components.
[0020]
The aggregate of the ultrafine fibers of the present invention is a collection of the ultrafine fibers as described above, and the number thereof is not particularly limited. Further, the aggregated state is not particularly limited, and examples thereof include a bundle state in which ultrafine fibers are regularly aligned in a certain direction, and an aggregated state in which they are randomly aligned. Among these, the bundle state is preferable because of excellent dispersibility due to the action of the compressed gas described later.
[0021]
As this ultrafine fiber aggregate, aggregates of different types of ultrafine fibers may be used in combination.
[0022]
The ultrafine fiber assembly of the present invention generates, for example, ultrafine fibers composed of island components by removing the sea components of the sea-island type fibers produced by the composite spinning method or the mixed spinning method, or is spun by the super draw method. It can be manufactured by the method. For ultra-fine fibers consisting of two or more components, supply the resin so that the island component becomes two or more components when spinning the sea-island type fiber, or supply two or more components when spinning by the super draw method Can be manufactured. Further, a bundled ultrafine fiber assembly that is suitable can be obtained by removing sea components of sea-island fibers produced by a composite spinning method or a mixed spinning method.
[0023]
Next, an assembly of splittable fibers that can be divided into ultrafine fibers by the action of compressed gas is also made from splittable fibers so as to have excellent retention of activated carbon and acetylene black, similar to the ultrafine fiber assemblies described above. The fiber diameter of the generated ultrafine fiber (hereinafter referred to as “generated ultrafine fiber”) needs to be 5 μm or less, and the smaller the fiber diameter of the generated ultrafine fiber, the better the retention of activated carbon and acetylene black, Since the activated carbon and acetylene black having a smaller particle diameter can be retained, the fiber diameter of the generated ultrafine fiber is preferably 4 μm or less, more preferably 3 μm or less, and even more preferably 2 μm or less. The lower limit of the fiber diameter of the generated ultrafine fibers is not particularly limited, but about 0.01 μm is appropriate.
[0024]
The fiber length of the generated ultrafine fibers is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less so that the uniform dispersibility is excellent. In addition, the lower limit of the fiber length of the generated ultrafine fiber is not particularly limited, but about 0.1 mm is appropriate. Moreover, it is preferable that it is the generation | occurrence | production ultrafine fiber cut | disconnected so that fiber length may be uniform. That is, it is preferable that the generated ultrafine fiber generated from the cut splittable fiber.
[0025]
The component constituting the generated ultrafine fiber is not particularly limited, but can be composed of the same component as the above-described ultrafine fiber, and preferably composed of an organic component for the same reason, Polyethylene resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate, etc., and polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, etc. The generated ultrafine fibers composed of a resin are more preferable. This generated ultrafine fiber may also be composed of a single component, or may be composed of two or more components. Further, the generated ultrafine fibers may include two or more types of generated ultrafine fibers that are different from each other in terms of fiber diameter, components, or fusibility. Note that it is preferable that the generated ultrafine fibers can be fused, because the retention of the activated carbon and acetylene black can be enhanced by the fusion of the generated ultrafine fibers, and the activated carbon and acetylene black are unlikely to fall off.
[0026]
Examples of the generated ultrafine fibers that can be fused include generated ultrafine fibers in which at least a part of the components constituting the generated ultrafine fiber surface is made of a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins (for example, polyethylene resins, polypropylene resins, etc.), polyester resins, and the like. Among these, polyethylene resins and polyester resins having a relatively low melting point are used. Is preferred. In addition, it is preferable that the generated ultrafine fiber is composed of two or more types of components because even if one type of component is fused, the fiber form can be maintained by at least one type of component. The cross-sectional shape of the generated ultrafine fibers composed of two or more components can be, for example, a core-sheath type, an eccentric type, a sea-island type, a side-by-side type, a multiple bimetal type, an orange type, The core-sheath type, the eccentric type, and the sea-island type are preferable because of their excellent properties.
[0027]
In addition, it is preferable that the generated ultrafine fibers have substantially the same diameter in the fiber axis direction so that an electrode material with excellent texture can be produced. The generated ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction are obtained by, for example, dividing a split fiber manufactured by a composite spinning method in which two or more kinds of components are extruded after being regulated by a die. Obtainable.
[0028]
Examples of splittable fibers that can be divided into such generated ultrafine fibers include fibers produced by a composite spinning method in which two or more types of resin components are extruded and then combined. The lower the compatibility between the two or more types of resin components, the more likely the generated split fibers are generated, and the higher the compatibility, the partly fibrillated as described below, resulting in a pulp-like splitting fiber. In other words, when it is actually ejected from the nozzle into the gas by the action of the compressed gas, it is a split fiber if it is completely split to generate the generated ultrafine fiber, and is it incompletely split into a pulp-like material? In the case of fibrillation like this, it is a split fiber. More specifically, a combination of a polyamide resin and a polyester resin, a combination of a polyamide resin and a polyolefin resin, and a combination of a polyester resin and a polyolefin resin are highly likely to be split fibers, If it is a combination of a polyethylene resin and a polypropylene resin, there is a high possibility that it is a split fiber.
[0029]
The cross-sectional shape of such a splittable fiber can be, for example, orange or multiple bimetal.
[0030]
Such an assembly of split fibers is a collection of split fibers as described above, and the number thereof is not particularly limited. Further, the aggregation state is not particularly limited, and examples thereof include a regularly oriented state and a randomly oriented agglomerated state.
[0031]
This aggregate of splittable fibers may be used in combination with a set of different types of splittable fibers.
[0032]
The aggregate of splittable fibers of the present invention can be obtained, for example, by converging after spinning by a conventional composite spinning method.
[0033]
Next, the aggregate of pulp-like materials is also excellent in retention of activated carbon and acetylene black due to the fibrils of the pulp-like materials. In addition, this pulp-like thing can make the thickness of an electrode material thin and is excellent in uniform dispersibility. Moreover, since the activated carbon and acetylene black retainability by pulp-like fibrils are excellent, the amount of constituent materials of the electrode material can be reduced, and the energy density can be increased. Furthermore, the shape retention is excellent due to the entanglement between the fibrils of the pulp-like material.
[0034]
Although this pulp-like material may be comprised from what kind of resin component, it is preferable to consist of resin chosen from meta type | system | group or para type | system | group fully aromatic polyamide resin, a polyimide resin, and a polybenzimidazole resin. Since such a resin is excellent in heat resistance, the heat resistance of the electrode material itself can be increased, and moisture can be removed by high-temperature drying. In other words, when the electrolytic solution that constitutes the electric double layer capacitor is an organic solvent, if there is moisture, it will be electrolyzed and gas will be generated when the voltage is increased. However, such a harmful effect can be avoided because the moisture can be sufficiently removed by drying at a high temperature. Moreover, since the pulp-like material can maintain the shape even if the ultrafine fibers are fused, stable production is possible.
[0035]
This aggregate of pulp-like materials may be used in combination with an aggregate of different types of pulp-like materials.
[0036]
And, the aggregate of the split fibers that can be fibrillated by the action of the compressed gas is also excellent in the retention of activated carbon and acetylene black by the fibrils, and the thickness of the electrode material can be increased. Can be thin and has excellent uniform dispersibility. Moreover, since the amount of the constituent material of the electrode material can be reduced, the energy density of the electrode material can be increased. Furthermore, it has excellent shape retention due to entanglement with fibrils.
[0037]
Although the component which comprises the pulp-like thing generate | occur | produced from this splitting fiber (henceforth "generated pulp-like thing") is not specifically limited, It can comprise from the component similar to the above-mentioned ultrafine fiber, For the same reason, it is preferably composed of an organic component. In the case where the polyester resin such as polyethylene terephthalate having excellent affinity with the electrolytic solution or the electrolytic solution constituting the electric double layer capacitor is an organic solvent. It is preferably composed of a polyolefin-based resin such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene and the like that is not easily attacked by the electrolytic solution.
[0038]
This generated pulp-like product may be composed of a single component or may be composed of two or more components. Further, two or more kinds of generated pulp-like materials that differ from each other in terms of components and fusibility may be included. Note that it is preferable that the generated pulp-like material can be fused, because the retention of the activated carbon and acetylene black can be enhanced by the fusion of the generated pulp-like material, and the activated carbon and acetylene black are less likely to fall off.
[0039]
An example of the fusible generated pulp-like material is a pulp-like material in which at least a part of the components constituting the surface of the generated pulp-like material is composed of a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins (for example, polyethylene resins, polypropylene resins, etc.), polyester resins, and the like. Among these, from relatively low melting point polyethylene resins and polyester resins. Preferably it is. Note that it is preferable that the generated pulp-like material is composed of two or more types of components because even if one type of component is fused, the pulp-like form can be maintained by at least one type of component.
[0040]
Examples of the splitting fibers that can be fibrillated into the generated pulp-like material include fibers produced by a composite spinning method in which two or more kinds of resin components are extruded and then combined. The higher the compatibility between the two or more types of resin components, the higher the possibility of being a split fiber. For example, a composite fiber made of a combination of a polyethylene resin and a polypropylene resin is highly likely to be a split fiber. Fibers composed of a single component such as cellulose fiber, wholly aromatic polyamide fiber, wholly aromatic polyester fiber, polyimide fiber, and polybenzoxazole fiber obtained by the solvent spinning method are also fibrillable separable fibers. . That is, when the gas is actually ejected from the nozzle into the gas by the action of the compressed gas, the fiber that is incompletely divided and fibrillated as if it were a pulp-like material is a separable fiber.
[0041]
Such an assembly of the split fibers is a collection of the split fibers as described above, and the number thereof is not particularly limited. Further, the aggregation state is not particularly limited, and examples thereof include a regularly oriented state and a randomly oriented agglomerated state.
[0042]
You may use combining the aggregate of a different kind of splitting fiber as this splitting fiber assembly.
[0043]
The aggregate of the split fibers according to the present invention can be obtained, for example, by converging after spinning by a conventional spinning method.
[0044]
In the method for producing an electrode material of the present invention, as described above, an assembly of ultrafine fibers (A), an assembly of splittable fibers that can be divided into ultrafine fibers (B), and an aggregate of pulp-like materials (C) At least one aggregate selected from the aggregate (D) of separable fibers that can be fibrillated is used. There are 15 combinations of these (A) to (D), but among these, the combination of the assembly of ultrafine fibers (A) and the assembly of pulp-like materials (C) improves the uniformity of the electrode material. This is a particularly preferred combination because the pulp-like material is fibrillated and easily entangled, the strength of the electrode material can be increased, and the retention of activated carbon and acetylene black is also high. In the case of this combination, the blending ratio is such that the strength of the electrode material is improved by pulp-like fibrils, the retention of activated carbon and acetylene black is excellent, and the uniform dispersibility is not impaired. ) = 30-90: 70-10, and (A) :( C) = 40-90: 60-10 is more preferable.
[0045]
Further, the content of activated carbon in the electrode material is preferably 60% or more of the total mass of the electrode material and more preferably 70% or more so that the energy density can be increased. In addition, it is preferable to mix | blend so that it may become 80% or less from the relationship with acetylene black and an aggregate. Further, the content of acetylene black in the electrode material is preferably 10% or more of the total mass of the electrode material so that the electrical conductivity can be increased. In order to increase the energy density, the content of acetylene black is 20%. % Or less is preferable. On the other hand, the aggregate is preferably 10% or more of the total mass of the electrode material so that dimensional stability can be imparted to the electrode material. If the aggregate exceeds 20% of the total mass of the electrode material, the insulating portion increases and the electrical When the conductivity is low, the energy density is low. Therefore, it is preferable to blend so that 20% or less of the total mass of the electrode material becomes the aggregate. That is, it is preferable to mix so that the mass ratio of (activated carbon) to (acetylene black) to (aggregate) is 6 to 8: 2 to 1: 2 to 1.
[0046]
Next, the activated carbon and acetylene black as described above and at least one aggregate are supplied to the nozzle, and the activated carbon and acetylene black are dispersed by being ejected from the nozzle into the gas by the action of the compressed gas. Ultrafine fibers and / or pulp-like materials are generated from the aggregate and dispersed.
[0047]
The nozzle may have a constant cross-sectional area from the supply side of activated carbon, acetylene black and aggregate to the ejection side, or the cross-sectional area may be reduced continuously or discontinuously. The cross-sectional area may be increased continuously or discontinuously, or may be decreased continuously or discontinuously after the cross-sectional area is increased. Alternatively, it may increase continuously after the cross-sectional area decreases continuously or discontinuously.
[0048]
In addition, if the flow of the compressed gas supplied to the nozzle is spiral, the aggregates are entangled with each other, and it tends to be difficult to generate ultrafine fibers and / or pulp-like materials or to uniformly disperse them. It is preferred that the flow of compressed gas supplied to the nozzle is substantially laminar. As a nozzle capable of supplying a substantially laminar compressed gas in this way, for example, a Venturi tube can be mentioned.
[0049]
Also, activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like materials collide with activated carbon, acetylene black and aggregates, or ultrafine fibers and / or pulp-like materials generated from aggregates in the vicinity of the nozzle ejection part. In order to disperse or promote the generation of ultrafine fibers and / or pulp-like materials from the aggregate, it is preferable to provide a collision member. The distance between the collision member (flat portion) and the nozzle ejection portion is preferably 1 to 100 mm, more preferably 5 to 40 mm, still more preferably 5 to 30 mm, and more preferably 10 to 30 mm. Is more preferable, and it is most preferable that it is 10-20 mm.
[0050]
Any gas may be used as the compressed gas, but air is suitable for manufacturing. In addition, the compressed gas disperses activated carbon and acetylene black, and generates a fine fiber and / or pulp-like material from the aggregate so that the gas passing speed at the nozzle outlet is 100 m / sec. The above is preferable. This “gas passage speed” is the flow rate of the gas ejected from the nozzle at 1 atm (m 3 / Sec) is the cross-sectional area (m 2 The value divided by). The pressure of the compressed gas is 2 kg / cm so that activated carbon and acetylene black can be dispersed, and fine fibers and / or pulp-like materials can be generated and dispersed from the aggregate. 2 The above is preferable.
[0051]
Further, the gas as a dispersion medium for dispersing the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like material ejected from the nozzle is not particularly limited, but air is suitable for production. .
[0052]
In addition, if the adhesion rate of the deposits such as the surfactant and the paste is low, static electricity is likely to be generated due to friction with the activated carbon, acetylene black, and / or the aggregate, and the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and Since pulp-like materials are also easily charged with static electricity, they repel each other and are easily dispersed uniformly. Therefore, it is preferable to perform a process of removing the deposits before supplying the aggregate to the nozzle. For example, the aggregate is preferably washed with a solvent such as acetone to reduce the amount of deposits, and the activated carbon and acetylene black are preferably dried to remove moisture. In addition, in the case of the ultrafine fiber aggregate formed by extracting the sea component of the sea-island type fiber, it is a suitable ultrafine fiber aggregate because it has a small amount of deposits. Even if the ultrafine fiber aggregate is formed by extracting the sea components of the sea-island fiber, it is preferable to wash it with a solvent such as acetone to further reduce the amount of deposits.
[0053]
Subsequently, the dispersed activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like materials are accumulated to form an activated carbon-containing aggregate. Accumulation of the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like material can be carried out using a support such as a porous roll or net. In addition, activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers, and / or pulp-like materials may be naturally dropped and accumulated, or gas may be sucked and accumulated from below the support. When the gas is sucked and accumulated, the activated carbon-containing aggregate in a state where the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like materials are in close contact can be obtained by increasing the suction force.
[0054]
Next, the activated carbon and acetylene black can be fixed with the ultrafine fibers and / or pulp-like material of the activated carbon-containing assembly to produce an electrode material. Although this fixing method is not particularly limited, for example, a method of fixing by fusion or pressure bonding of ultrafine fibers and / or pulp-like material, fibrillation of the pulp-like material is promoted by applying pressure, and this fibril And the like, and a method of confining activated carbon and acetylene black by promoting entanglement between pulp-like materials and / or pulp-like materials and ultrafine fibers. Among these, it is preferable to fix by fusion or pressure bonding of ultrafine fibers and / or pulp-like materials, and more preferably to fix by fusion of ultrafine fibers. As described above, when the electrode material form is maintained by fusion or pressure bonding (particularly, fusion of ultrafine fibers) of ultrafine fibers and / or pulp-like materials, the electrode material form is excellent in mechanical strength and can be maintained. In addition, the activated carbon and acetylene black can be eliminated, which is preferable.
[0055]
According to the method for producing an electrode material of the present invention as described above, activated carbon and acetylene black are the surfaces of ultrafine fibers and / or pulp-like materials, between ultrafine fibers, between pulp-like materials, or between ultrafine fibers and pulp-like materials. Since the gap formed by the ultrafine fibers and / or the pulp-like material can be filled in close proximity, an electrode material having a high electric conductivity and a sufficient amount of electric double layer capacity can be manufactured. Since this manufacturing method is a method of manufacturing by dispersing and accumulating in a gas, it is not necessary to knead, and an electrode material with high uniformity is manufactured with good workability and continuously with stable quality. be able to. The thickness can be adjusted by the fixing step after the activated carbon-containing assembly is formed, and the thickness can be easily reduced. Further, since the basis weight can be easily adjusted by adjusting the amount of the raw material to be supplied (activated carbon, acetylene black, aggregate), an intended electrode material having a high energy density can be produced. Furthermore, even if it is an aggregate of pulp-like materials that have conventionally been difficult to open, it can be efficiently and uniformly opened into pulp-like materials, and the pulp-like materials are excellent in retention of activated carbon and acetylene black. There is also an effect.
[0056]
Next, the manufacturing method of the electrode material of the present invention will be described based on FIG. 1 which is a schematic cross-sectional view of a manufacturing apparatus capable of manufacturing the electrode material of the present invention.
[0057]
First, the activated carbon, acetylene black, and aggregate (that is, at least one selected from an ultrafine fiber aggregate, an aggregate of split fibers, a pulp aggregate, and a split fiber aggregate) are mixed in the mixing device 10. Mixed by.
[0058]
Next, the mixed activated carbon, acetylene black and aggregate are supplied to the nozzle 30. Before the activated carbon, acetylene black and aggregate reach the nozzle 30, activated carbon, acetylene black and aggregate are vigorously moved from the nozzle 30 into the gas 40 by the action of the compressed gas introduced from the compressed gas introduction port 20. Is ejected. When the gas is ejected to the gas 40, the pressure difference between the inside of the nozzle 30 and the gas 40, the turbulent flow formed between the ejected compressed gas and the gas 40, or the nozzle 30 is provided near the ejection port. The activated carbon and acetylene black are dispersed by the interaction such as collision with the colliding member, and ultrafine fibers and / or pulp-like materials are generated and dispersed from the aggregate.
[0059]
The activated carbon, acetylene black and ultrafine fibers and / or pulp-like material 70 dispersed in the gas 40 are accumulated on a support 50 made of a net to form an activated carbon-containing assembly 80. In this manufacturing apparatus, since the gas can be sucked by the gas suction device 60 positioned below the support 50, a relatively dense activated carbon-containing assembly 80 can be formed.
[0060]
The activated carbon-containing assembly 80 formed in this way is supplied again to the nozzles 31 and 32 in order to further improve the dispersibility of the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp. In this manufacturing apparatus, two nozzles are supplied again, but one nozzle may be supplied again, three or more nozzles may be supplied again, and the activated carbon-containing assembly 80 may be used as it is. You may supply to the heat sealing | fusion apparatus 90 as mentioned later.
[0061]
Similarly, when the gas is again supplied to the nozzles 31 and 32, activated carbon, acetylene black, ultrafine fiber, and the like by the action of the compressed gas introduced from the compressed gas introduction ports 21 and 22 just before reaching the nozzles 31 and 32. The pulp-like material is vigorously ejected from the nozzles 31 and 32 into the gases 41 and 42, respectively. At this time, similarly, the activated carbon, acetylene black, ultrafine short fibers and / or pulp-like materials are uniformly dispersed.
[0062]
The activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers, and / or pulp-like materials 71 and 72 dispersed in the gases 41 and 42 are respectively accumulated on the support 51 made of a net to form an activated carbon-containing aggregate again. In this manufacturing apparatus, first, activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers, and / or pulp-like material 71 ejected from the nozzle 31 are accumulated on the support 51 to form a single-layer activated carbon-containing assembly 81, On this single-layer activated carbon-containing assembly 81, activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like material 72 ejected from the nozzle 32 are accumulated to form a stacked activated carbon-containing assembly 82. Note that even though the activated carbon-containing aggregates are laminated, since the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like materials that originally constitute the single-layer activated carbon-containing aggregate 80 are dispersed again, a clear layer is formed. It is not formed.
[0063]
Further, when the activated carbon, acetylene black, ultrafine fibers and / or pulp-like materials 71 and 72 are accumulated, the gas is sucked by the gas suction device 61 located below the support 51, so that it is relatively dense. A laminated activated carbon-containing assembly 82 can be formed. In this manufacturing apparatus, both the gas 41 and the gas 42 are sucked by one gas suction device 61, but a gas suction device may be provided for each gas.
[0064]
Next, the laminated activated carbon-containing assembly 82 is supplied to the heat fusion apparatus 90, and the fine fibers and / or pulp-like materials are fused by the action of heat of the heat fusion apparatus 90 to obtain activated carbon and acetylene black. Can be fixed to produce an electrode material. Then, the electrode material is wound up by the winding device 100.
[0065]
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0066]
【Example】
(Example)
Made of low-density polyethylene and polypropylene, and fusion-bondable ultrafine fibers in which at least a part of the fiber surface is occupied by low-density polyethylene (cross-sectional shape: sea-island type, fineness = 0.03 dtex, fiber diameter = 2 μm, cut fiber length = 2 mm , An aggregate of substantially the same diameter in the fiber axis direction (a state of being gathered by water in parallel bundles), 8 mass%, an aggregate of para-type wholly aromatic polyamide pulp (fiber length = 0.38 mm) 2% by mass, acetylene black powder (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., Denka Black, average particle size = 0.1 μm), 10% by mass, activated carbon powder (manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., YP-17, petroleum pitch type Kuraray coal activated carbon, surface area: 2000m 2 / G, average particle size = 5 μm) was fed to the mixer at a mass ratio of 80 mass%, and these were dissolved and mixed. The fusible ultrafine fibers were washed with acetone and dried at a temperature of 70 ° C., and para-type wholly aromatic polyamide pulp, activated carbon powder and acetylene black powder were dried at a temperature of 120 ° C.
[0067]
Next, these mixtures are supplied to a venturi tube having a circular cross section at the jet outlet (diameter: 8.5 mm) (a cross sectional shape on the supply side of the venturi tube is circular (diameter: 3 mm)), and before the venturi tube. Compressed air (pressure: 6 kg / cm 2 A substantially laminar flow), and the mixture is ejected from the venturi tube into the air (the gas passage speed at the venturi tube outlet: 118 m / s), and the collision is provided in front of the venturi tube outlet. Collide with a member (distance between venturi tube outlet and flat part of impact member: 15 mm) to disperse activated carbon powder, acetylene black powder, fusible ultrafine fibers, and para-type wholly aromatic polyamide pulp It was.
[0068]
Next, this dispersed activated carbon powder, acetylene black powder, fusible ultrafine fiber, and para-type wholly aromatic polyamide pulp were placed on a support made of a net (non-woven fabric substrate (weight per unit) 30 g / m 2 To form an activated carbon-containing aggregate. When accumulating, air is sucked in by a suction box installed under the support (2 m 3 / Min).
[0069]
Next, the activated carbon-containing assembly-nonwoven fabric base material laminate is supplied to an oven set at a temperature of 130 ° C., subjected to heat treatment for 3 minutes, and only the low-density polyethylene of the meltable ultrafine fibers is fused, 350 g / m 2 An activated carbon-containing assembly-nonwoven fabric base material composite having a thickness of 850 μm was produced.
[0070]
Next, the nonwoven fabric base material is peeled from the activated carbon-containing assembly-nonwoven fabric base material composite, and only the activated carbon-containing assembly is subjected to thermal calendering (pressure: 500 N / cm, temperature: 140 ° C.), and the basis weight is 320 g / m. 2 In addition, an electrode material having a thickness of 500 μm (containable ultrafine fiber: 8 mass%, para-type wholly aromatic polyamide pulp: 2 mass%, acetylene black powder: 10 mass%, activated carbon powder: 80 mass%) continuously Manufactured. In this electrode material, each constituent material was uniformly dispersed. Further, in this electrode material, the activated carbon and acetylene black are closely packed in a three-dimensional fiber structure formed of fusible ultrafine fibers and para-type wholly aromatic polyamide pulp, and 256 g / m 2 It was easy to predict that the energy density was high. Further, activated carbon and acetylene black were fused, adhered, or pressure-bonded on the surfaces of the fusible ultrafine fibers and the para-type wholly aromatic polyamide pulp. Note that the fusible ultrafine fibers and the para-type wholly aromatic polyamide pulp were also oriented in the thickness direction of the electrode material.
[0071]
【The invention's effect】
The method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor of the present invention can produce an electrode material having a high energy density, a thin and uniform thickness, and having a stable quality with good reproducibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a production apparatus that can be used for producing an electrode material for an electric double layer capacitor of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Mixing device
20, 21, 22 Compressed gas inlet
30, 31, 32 nozzles
40, 41, 42 Gas
50, 51 Support
60, 61 Gas suction device
70, 71, 72 Activated carbon, acetylene black, ultrafine fiber and / or pulp
80 Aggregates containing activated carbon
81 Single-layer activated carbon-containing assembly
82 Stacked activated carbon-containing assembly
90 heat fusion equipment
100 Winding device

Claims (4)

活性炭、アセチレンブラック、及び繊維径が5μm以下の極細繊維の集合体、圧縮気体の作用によって繊維径が5μm以下の極細繊維に分割可能な分割性繊維の集合体、パルプ状物の集合体、圧縮気体の作用によってパルプ状にフィブリル化可能な分繊性繊維の集合体の中から選ばれる少なくとも1つの骨材とを、圧縮気体の作用によりノズルから気体中に噴出させて、前記活性炭及びアセチレンブラックを分散させるとともに、前記骨材極細繊維及び/又はパルプ状物として分散させる工程、分散した活性炭、アセチレンブラック、極細繊維及び/又はパルプ状物とを集積して、活性炭含有集合体を形成する工程、活性炭含有集合体の極細繊維及び/又はパルプ状物により活性炭及びアセチレンブラックを固定して、電気二重層コンデンサ用電極材を形成する工程、を備えていることを特徴とする、電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法。Aggregates of activated carbon, acetylene black, and ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, aggregates of split fibers that can be divided into ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less by the action of compressed gas, aggregates of pulp-like materials, compression The activated carbon and the acetylene black are produced by jetting at least one aggregate selected from an aggregate of separable fibers that can be fibrillated into a pulp form by the action of gas into the gas from the nozzle by the action of compressed gas. with dispersing, the aggregate step of dispersing the ultrafine fibers and / or pulp-like material, dispersed active carbon, acetylene black, and integrating the ultrafine fibers and / or pulp-like material, to form an activated carbon-containing aggregate Electric double layer capacitor by fixing activated carbon and acetylene black with process, activated carbon containing aggregate ultrafine fiber and / or pulp A method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor, comprising: a step of forming an electrode material for a battery. 極細繊維の融着により活性炭及びアセチレンブラックを固定す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用電極材の製造方法。  The method for producing an electrode material for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the activated carbon and acetylene black are fixed by fusion of ultrafine fibers. パルプ状物が全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂の中から選ばれる樹脂からなることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法。  3. The electrode material for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the pulp is made of a resin selected from wholly aromatic polyamide resin, polyimide resin, and polybenzimidazole resin. Method. (活性炭)対(アセチレンブラック)対(骨材)の質量比率が6〜8:2〜1:2〜1となるように配合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の電気二重層コンデンサ用電極材の製造方法。  It mix | blends so that the mass ratio of (activated carbon) vs. (acetylene black) vs. (aggregate) may be set to 6-8: 2 to 1: 2-1. Manufacturing method of electrode material for electric double layer capacitor.
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