JP4726027B2

JP4726027B2 - 電気二重層キャパシタ用セパレータ及び電気二重層キャパシタ

Info

Publication number: JP4726027B2
Application number: JP2001128840A
Authority: JP
Inventors: 文紀木村; 剛小林; 啓志原; 一平加藤
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd; Nippon Paper Papylia Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd; Nippon Paper Papylia Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002324731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層キャパシタ用セパレータ及び電気二重層キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層キャパシタ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ；ＥＤＬＣ）は、比較的大きな容量をもち、しかも、長寿命且つ急速充放電が可能であることから、電源の平滑化、又はノイズ吸収などの従来の用途以外に、パーソナルコンピューターのメモリーバックアップ電源、あるいは、二次電池の補助又は代替に用いられてきており、近年においては電気自動車用の二次電池としての用途が期待されている。
電気二重層キャパシタは、分極性電極と電解液界面に生じる電気二重層を利用したコンデンサである。つまり、イオン性電解液中に一対の電極を浸漬し、電解液の電気分解電圧より低い電圧を印加すると、電極と反対符号のイオンが電極のごく近傍に分布してイオン層を形成する。一方、電極の内部には、イオン層と反対符号の電荷が蓄積される。このイオン層と電荷層とを電気二重層と呼ぶ。
この電気二重層に蓄積された電荷は、正負電極間に負荷をつなぐと、放電し、同時にイオンは電極から離れ、電解液は中和状態に戻る。電気二重層キャパシタの容量は電極の表面積によって決まるため、電極には表面積の大きい活性炭が使用され、イオン性の電解液には、容量、耐電圧、及びエネルギー密度などの点で有利な有機系のものが使用されている。
【０００３】
このような電気二重層キャパシタにおいて、１対の電極が接触してしまうと、電極と電解液との界面においてイオン層及び電荷層を形成することが困難になるため、通常、１対の電極間に、イオン透過性で電気絶縁性を有するセパレータが配置されている。従来の電気二重層キャパシタ用セパレータとして、抄造網により形成された繊維シート２層以上からなる電解紙が公知である。しかしながら、この電解紙によっては充分な短絡防止性が得られない場合があった。この場合、この電解紙を２枚以上重ねて使用すれば、前記問題点を低減することができるが、内部抵抗が高くなり、しかも、一定体積当たりのエネルギー密度が低下するという問題点があった。更に、この電解紙は、主に繊維間の水素結合によって形態を保っているために強度が低く、特に、電解液に濡れると強度が低下して、短絡する場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、従来技術の前記の欠点を解消し、（１）短絡が発生しにくく、（２）内部抵抗が低く、しかも、一定体積当たりのエネルギー密度を高くすることができ、（３）形態安定性に優れ、電解液に濡れても強度の低下しない、電気二重層キャパシタ用セパレータ、及びこれを用いた電気二重層キャパシタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明による、フィブリルを有する合成繊維とフィブリルを有しない合成繊維とを含む繊維層２層以上を含む繊維シートからなり、前記繊維層の内、少なくとも２層が、互いに繊維配向の異なる繊維層であり、前記繊維シートを構成する各繊維層の繊維が圧着されていることを特徴とする、電気二重層キャパシタ用セパレータにより解決することができる。
また、本発明は、前記電気二重層キャパシタ用セパレータを含む、電気二重層キャパシタに関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータ（以下、単にセパレータと称することがある）は、フィブリルを有する合成繊維（以下、フィブリル合成繊維と称する）とフィブリルを有しない合成繊維（以下、非フィブリル合成繊維と称する）とを含む繊維層２層以上を含む繊維シートからなり、前記繊維層の内、少なくとも２層が、互いに繊維配向の異なる繊維層であり、前記繊維シートを構成する各繊維層の繊維が圧着されている。
繊維シートの態様は、特に限定されるものではないが、例えば、織物、編物、紙、若しくは不織布、又はこれらの複合体であることができる。これらの中でも、厚さを薄くすることのできる理由で、不織布が好ましく、繊維の均一分散性に優れており、短絡が発生しにくく、信頼性が高い理由で、湿式不織布がより好ましい。
【０００７】
本発明のセパレータを調製する際に用いるフィブリル合成繊維は、繊維の一部が枝分かれした微細繊維を含む繊維、あるいは、前記微細繊維のみから構成されている繊維であり、例えば、合成繊維をフィブリル化処理（例えば、叩解）することにより得ることができるし、あるいは、合成繊維の製造過程でフィブリル化することもある。前記フィブリル合成繊維は、一本の繊維（すなわち、幹状繊維）から、その一部が枝分かれすることにより無数の微細繊維（すなわち、枝分かれ繊維）が発生した繊維であるか、あるいは、その全部が分割されることにより無数の微細繊維が発生した繊維である限り、特に限定されるものではなく、例えば、微細繊維のみから構成されているフィブリル合成繊維、あるいは、微細繊維部分と幹状繊維部分とを含むフィブリル合成繊維を挙げることができる。なお、微細繊維部分と幹状繊維部分とを含むフィブリル合成繊維においては、微細繊維部分が、フィブリル合成繊維の端部（一端又は両端）及び／又は端部間に位置することができる。
【０００８】
本発明のセパレータを調製する際に用いるフィブリル合成繊維は、任意の樹脂からなることができるが、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から構成されていると、以下に詳述するように、電気二重層キャパシタを製造する上で好ましい。なお、本明細書における「融解温度」とは、ＪＩＳＫ７１２１に規定されている示差熱分析により得られる示差熱分析曲線（ＤＴＡ曲線）から得られる温度を意味する。また、本明細書における「炭化温度」とは、ＪＩＳＫ７１２０に規定されている熱重量測定により得られる温度を意味する。
【０００９】
例えば、有機電解液を使用する電気二重層キャパシタでは、それを構成する個々の材料（例えば、集電極、電極、又はセパレータ等）が水分を含んでいると、耐電圧の高い電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重層キャパシタを製造することが困難であるため、個々の材料を充分に乾燥しておく必要がある。しかしながら、従来から使用されているようなポリプロピレン繊維からなるセパレータやセルロース系パルプからなるセパレータは、集電極や電極等の材料と比較して耐熱温度が低いため、集電極、電極、及びセパレータを組み立てた後に１５０℃以上の温度で乾燥すると、セパレータが溶融したり、あるいは、炭化するなど、劣化が著しく、これらの材料を組み立てた後に同時に乾燥することは困難であった。一方、個々の材料をそれぞれ別々に乾燥した後に組み立てればセパレータの劣化を防ぐことができるが、手間がかかりすぎるという問題があった。そこで、セパレータを構成するフィブリル合成繊維として、前記のように、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂からなるフィブリル合成繊維を使用すると、集電極、電極、及びセパレータを組み立てた後、１５０℃以上の温度で同時に乾燥することができるため、容易に耐電圧の高い電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重層キャパシタを製造することができる。
【００１０】
融解温度が３００℃以上の樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン又はポリフェニレンサルファイドなどを挙げることができる。また、炭化温度が３００℃以上の樹脂としては、例えば、パラ系全芳香族ポリアミド、メタ系全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリエーテルアミド、ポリベンゾイミダゾール、又は全芳香族ポリエステルなどを挙げることができる。これらの中でも、パラ系全芳香族ポリアミド又はメタ系全芳香族ポリアミドが、電解液との親和性にも優れており、また、炭化温度が高い点で、パラ系全芳香族ポリアミドが好ましい。
【００１１】
本発明のセパレータは、フィブリル合成繊維を含むため、フィブリル合成繊維による機械的な絡合によって形態を維持することができ、強度的にすぐれているため、短絡しにくい。また、厚さが薄い状態であることができ、一定体積当たりのエネルギー密度を高くしやすい。
【００１２】
本発明のセパレータを調製する際に用いる非フィブリル合成繊維は、繊維が枝分かれしていない繊維である限り、特に限定されるものではないが、例えば、繊度が０．４５ｄｔｅｘ以下の細繊維などを挙げることができる。なお、本明細書における「繊度」とは、ＪＩＳＬ１０１５に規定されているＡ法により得られる値を意味する。
繊度が０．４５ｄｔｅｘ以下の前記細繊維は、任意の樹脂からなることができるが、軟化温度が２００℃以上の樹脂から構成されていると、フィブリル合成繊維を融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から構成する場合と同様の理由により、電気二重層キャパシタを製造する上で、好ましい。なお、本明細書における「軟化温度」とは、ＪＩＳＫ７１２１に規定されている熱流束示差走差熱量測定（ＤＳＣ，昇温温度＝１０℃／分）により得られるＤＳＣ曲線における融解吸熱曲線の開始点を与える温度を意味する。
【００１３】
前記細繊維を構成する樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂（例えば、６６ナイロン）、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、又はポリビニルアルコールなどを挙げることができる。これらの中でも、電解液中での安定性に優れ、軟化温度が２００℃以上である点で、ポリエステル系樹脂が好ましい。
前記細繊維の繊維長は、特に限定されるものではなく、繊維シートの態様によって変化する。例えば、繊維シートが湿式不織布からなる場合には、繊維長１〜２５ｍｍであることが好ましく、３〜２０ｍｍであることがより好ましい。本発明における「繊維長」とは、ＪＩＳＬ１０１５の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意味する。
また、前記細繊維の断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形であることもできるし、あるいは、非円形、例えば、長円、楕円、星型、各種のアルファベット文字型（例えば、Ｙ字型又はＸ字型など）、又はプラス（＋）型などであることもできる。
【００１４】
本発明のセパレータにおける各繊維層は、それぞれ独立して、フィブリル合成繊維１種類のみを含むこともできるし、あるいは、繊維径及び／又は樹脂構成の点で異なるフィブリル合成繊維２種類以上を含むこともできる。前記各繊維層において、フィブリル合成繊維の割合は、特に限定されるものではないが、前記繊維層を構成する全繊維の３０ｍａｓｓ％以上であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のセパレータにおける各繊維層は、それぞれ独立して、非フィブリル合成繊維（例えば、繊度０．４５ｄｔｅｘ以下の細繊維）１種類のみを含むこともできるし、あるいは、繊維径及び／又は樹脂構成の点で異なる非フィブリル合成繊維（例えば、繊度０．４５ｄｔｅｘ以下の細繊維）２種類以上を含むこともできる。前記各繊維層において、非フィブリル合成繊維の割合は、特に限定されるものではないが、前記繊維層を構成する全繊維の１０〜７０ｍａｓｓ％であることが好ましい。
【００１６】
本発明のセパレータでは、繊維シートを構成する複数の繊維層の内、少なくとも２層が、相互にその繊維配向が異なることが必要である。本明細書において、繊維層の「繊維配向」とは、前記繊維層を構成する非フィブリル合成繊維の繊維配向のベクトル和の方向を意味し、「各繊維層の繊維配向が相互に異なる」とは、各繊維層を構成する非フィブリル合成繊維の繊維配向のベクトル和の方向が相互に異なることを意味する。なお、フィブリル合成繊維は、微細繊維部分が広がった状態にあるため、繊維層の繊維配向には実質的に影響を与えない。
【００１７】
ここで、「非フィブリル合成繊維の繊維配向」とは、各非フィブリル合成繊維における一方の端部（例えば、繊維層の長手方向に関して、上流側に位置する端部）を始点とし、残るもう一方の端部（例えば、繊維層の長手方向に関して、下流側に位置する端部）を終点とするベクトルを意味する。
例えば、図１に示す繊維層１０［繊維層の長手方向を矢印Ｌで示し、それと直交する方向（幅方向）を矢印Ｃで示す］における非フィブリル合成繊維１を例にとると、繊維層の長手方向に関して上流側に位置する端部ｕ₁を始点とし、繊維層の長手方向に関して下流側に位置するｄ₁を終点とするベクトルｖ₁が、前記非フィブリル合成繊維１の繊維配向である。なお、図１に示す非フィブリル合成繊維２のように、繊維の両端を結ぶ線が繊維層の長手方向と直交する場合には、繊維層の長手方向に関する上流側及び下流側を決定することができないので、便宜上、繊維層の長手方向に直交する方向のいずれか一方（例えば、矢印Ｃで示す方向）を基準とし、矢印Ｃで示す方向に関して上流側に位置する端部ｕ₂を始点とし、矢印Ｃで示す方向に関して下流側に位置するｄ₂を終点とするベクトルｖ₂を、前記非フィブリル合成繊維２の繊維配向と規定する。
【００１８】
繊維層の繊維配向、すなわち、繊維層を構成する非フィブリル合成繊維の繊維配向のベクトル和の方向は、例えば、円網抄紙機で抄紙した繊維層の場合、一般に、各非フィブリル合成繊維の繊維配向が、繊維層の長手方向に揃う傾向があるため、非フィブリル合成繊維の繊維配向のベクトル和は、長手方向とほぼ同じ方向を示す。
一方、長網抄紙機又は短網抄紙機で抄紙した繊維層の場合には、一般に、各非フィブリル合成繊維の繊維配向がランダムになる傾向があるため、非フィブリル合成繊維の繊維配向のベクトル和は、長手方向と幅方向との間の方向、すなわち、長手方向から幅方向側へ偏向した方向を示す。
【００１９】
各繊維層の繊維配向が同一であるか、あるいは、異なっているかを判定する手段は、特に限定されるものではないが、例えば、各繊維層ごとに、長手方向の引張り強度と幅方向の引張り強度とを測定し、その比（以下、強度比と称する）を比較することにより判定することができる。例えば、繊維層Ａの繊維配向と繊維層Ｂの繊維配向とを比較する場合には、繊維層Ａにおける長手方向の引張り強度（ＭＤ_A）の、幅方向の引張り強度（ＣＤ_A）に対する強度比（ＭＤ_A／ＣＤ_A）と、繊維層Ｂにおける長手方向の引張り強度（ＭＤ_B）の、幅方向の引張り強度（ＣＤ_B）に対する強度比（ＭＤ_B／ＣＤ_B）とを、それぞれ算出する。繊維層Ａの強度比（ＭＤ_A／ＣＤ_A）と繊維層Ｂの強度比（ＭＤ_B／ＣＤ_B）とが一致すれば、繊維層Ａの繊維配向と繊維層Ｂの繊維配向とは同一であると判定することができ、繊維層Ａの強度比（ＭＤ_A／ＣＤ_A）と繊維層Ｂの強度比（ＭＤ_B／ＣＤ_B）とが異なれば、繊維層Ａの繊維配向と繊維層Ｂの繊維配向とは異なっていると判定することができる。特に限定されるものではないが、繊維層Ａの強度比（ＭＤ_A／ＣＤ_A）の、繊維層Ｂの強度比（ＭＤ_B／ＣＤ_B）に対する比｛（ＭＤ_A／ＣＤ_A）／（ＭＤ_B／ＣＤ_B）｝が、２以上か、あるいは、０．５以下であることが好ましい。なお、前記「引張り強度」とは、ＪＩＳＰ８１１３に規定の方法により得られる値を意味する。
【００２０】
繊維配向が異なる繊維層２層以上を含む繊維シートは、特に限定されるものではないが、例えば、２種類以上の異なる抄紙機で抄紙し、抄き合わせる（積層する）ことにより、形成させることができ、例えば、各繊維の繊維配向が一方向の繊維層と各繊維の繊維配向がランダムである繊維層とを含む繊維シートを挙げることができる。
抄紙機としては、例えば、長網抄紙機、短網抄紙機、又は円網抄紙機（例えば、順流円網抄紙機、逆流円網抄紙機、又は円網フォーマー抄紙機）などが公知である。一般に、円網抄紙機で抄紙した場合には、各繊維の繊維配向が一方向に揃う傾向があり、長網抄紙機又は短網抄紙機で抄紙した場合には、各繊維の繊維配向がランダムになる傾向がある。従って、繊維配向が異なる繊維層２層は、例えば、長網抄紙機と円網抄紙機（例えば、順流円網抄紙機、逆流円網抄紙機、又は円網フォーマー抄紙機）との組み合わせにより、あるいは、短網抄紙機と円網抄紙機（例えば、順流円網抄紙機、逆流円網抄紙機、又は円網フォーマー抄紙機）との組み合わせにより、形成することができる。
また、繊維層３層からなる場合には、例えば、或る繊維配向の繊維層（Ａ層）２つと、それとは異なる繊維配向の繊維層（Ｂ層）１つとを、Ａ層−Ｂ層−Ａ層、Ａ層−Ａ層−Ｂ層、又はＡ層−Ｂ層−Ｂ層の順に積層して調製することもできる。
本発明のセパレータは、繊維配向が異なる繊維層２層以上を有するので、繊維分布の不均一性が解消され、繊維の分布状態が均一化されるので、ピンホールの形成が防止され、従って、短絡の発生を抑制することができる。
【００２１】
本発明のセパレータでは、前記各繊維層を構成する各繊維同士が圧着した状態にある。本明細書において「圧着」とは、加熱しない状態で、あるいは、構成繊維の全繊維が軟化温度未満で加熱した状態で、圧力を加えることにより、各繊維を相互に密着させることを意味する。構成繊維の全繊維が軟化しない前記温度としては、構成繊維を構成する樹脂のうち、最も低い軟化温度を有する樹脂の軟化温度よりも１０℃以上低い温度であることが好ましく、２０℃以上低い温度であることがより好ましい。また、圧着処理において加える圧力は、特に限定されるものではないが、繊維同士が圧着し、強度を保持することができるように、線圧５０Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
本発明のセパレータは、前記各繊維層を構成する各繊維を相互に圧着した状態にあるため、強度の高い状態であることができ、従って、厚さの薄い状態にすることができる。また、各繊維を相互に融着させた場合のように、フィルム化してイオンの透過性を妨げることがない。更には、内部抵抗が低く、一定体積当たりのエネルギー密度を高くすることもできる。
【００２２】
本発明のセパレータは、繊維層２層以上を含む限り、繊維層の数は特に限定されるものではない。また、繊維層を構成する各繊維層は、その全ての繊維層がフィブリル合成繊維と非フィブリル合成繊維とを含む繊維層であることもできるし、あるいは、それ以外の繊維層（例えば、フィブリル合成繊維を含み、且つ非フィブリル合成繊維を含まない繊維層、あるいは、非フィブリル合成繊維を含み、且つフィブリル合成繊維を含まない繊維層）を含むこともできる。
本発明のセパレータの面密度は、特に限定されるものではないが、例えば、２０〜４０ｇ／ｍ²であることが好ましい。なお、前記「面密度」とは、ＪＩＳＰ８１２４（紙及び板紙−坪量測定法）に規定する方法に基づく坪量を意味する。
また、本発明のセパレータの厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、３０〜５０μｍであることが好ましい。なお、前記「厚さ」とは、ＪＩＳＢ７５０２に規定する方法による測定値、すなわち、５Ｎ荷重時の外側マイクロメーターによる測定値を意味する。
更に、本発明のセパレータの見掛密度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜０．８ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。なお、前記「見掛密度」とは、前記面密度を前記厚さで割った値［すなわち、（面密度）／（厚さ）］を意味する。
面密度、厚さ、及び見掛密度が前記の好適範囲内にあると、強度的に優れ、一定体積当たりのエネルギー密度が高く、内部抵抗が低いセパレータであることができる。
【００２３】
本発明の電気二重層キャパシタは、本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータを含み、好ましくは、前記セパレータ２枚以上を含む。セパレータを２枚以上重ねて用いることにより、更に確実に短絡を防止することができる。
本発明の電気二重層キャパシタは、セパレータとして、本発明のセパレータを含むこと以外は、従来公知の電気二重層キャパシタと同様の構成をとることができる。例えば、本発明のセパレータを、一対の電極間に配置させることにより、本発明の電気二重層キャパシタを構成することができる。より具体的には、例えば、後述する実施例に示すように、それぞれがシート状の集電極（例えば、アルミニウム薄板）、電極（例えば、粒状活性炭、カーボンブラック、及びポリテトラフルオロエチレンを混ぜて練り上げた電極）、セパレータ、電極、及び集電極をこの順で積み重ねた最上層及び／又は最下層に絶縁シートを重ねてから、この電極群を捲回形に加工することにより、本発明の電気二重層キャパシタを構成することができる。
【００２４】
本発明のセパレータを製造する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、常法により繊維シートを製造し、その繊維シートをセパレータとして使用することができる。
例えば、好適である湿式不織布は次のようにして製造することができる。
まず、フィブリル合成繊維及び非フィブリル合成繊維（例えば、細繊維）を、それぞれ用意する。これらのフィブリル合成繊維及び非フィブリル合成繊維は、いずれも市販されているため、容易に入手することができる。
次いで、これらの繊維を使用して、常法の湿式法（例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、又は円網方式など）により繊維ウエブを形成する。この際、異なる種類の抄紙機（例えば、短網抄紙機と円網抄紙機との組み合わせ、あるいは、長網抄紙機と円網抄紙機との組み合わせ）によって抄造した各湿式繊維ウエブを湿潤状態で積層することにより、湿潤積層繊維ウェブとして製造することもできるし、あるいは、異なる種類の抄紙機によって抄造した各湿潤繊維ウエブとして別々に製造することもできる。
【００２５】
次いで、これらの湿潤繊維ウエブを、積層状態で乾燥して水分を除去することにより、あるいは、個々のウェブ毎に別々に、乾燥して水分を除去した後、積層することにより、乾燥湿式不織布を得ることができる。なお、前記乾燥は、繊維ウエブを構成する繊維が融解しない温度で実施することが好ましい。
得られた乾燥湿式不織布を、例えば、カレンダーなどを用いて圧力を加えることによって、各繊維を相互に圧着する。このように圧力を加えることによって、例えば、厚さを調整したり、厚さを薄くしたり、厚さを均一化したり、フィブリル合成繊維のフィブリル化処理を高めてより緻密なものとしたり、フィブリル合成繊維の微細繊維を密着させることにより強度を向上させることができる。
なお、圧力を加える際には、加熱した状態で実施することもできるし、あるいは、加熱しない状態で実施することもできるが、加熱すると前記の厚さ調整効果及び強度向上効果を発揮しやすい。但し、構成繊維が溶融する程度に加熱すると、皮膜が形成されてイオン透過性が悪くなるため、加熱する場合には構成繊維を構成する樹脂のうち、最も低い軟化温度を有する樹脂の軟化温度よりも１０℃以上低い温度で加熱することが好ましく、２０℃以上低い温度で加熱することがより好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
パラ系全芳香族ポリアミドからなるフィブリル合成繊維［ケブラー（登録商標）；デュポン製，炭化温度＝５００℃以上］と、ポリエチレンテレフタレートからなる非フィブリル合成細繊維（繊度＝０．１１ｄｔｅｘ，繊維長＝３ｍｍ，融解温度＝２６０℃，軟化温度＝２５３℃，断面＝円形）とを、５０：５０の質量比率で混合したスラリーを調製した。次いで、傾斜ワイヤー型短網、順流円網、及びヤンキードライヤーを備えた抄紙機に、前記スラリーを供給することにより、短網及び円網のそれぞれのシートが抄き合わされた湿潤シートを形成し、続いて、この抄き合わされた湿潤シートを温度１２０℃に設定したヤンキードライヤーにより乾燥した。
得られた乾燥シートを、温度２２０℃に設定された一対の熱カレンダーにより押圧（線圧力＝５００Ｎ／ｃｍ）して、湿式不織布、すなわち、本発明のセパレータ（面密度＝３０ｇ／ｍ²，厚さ＝４３μｍ，見掛密度＝０．７ｇ／ｃｍ³）を製造した。
このセパレータを構成するフィブリル合成繊維は、微細繊維部分と幹状繊維部分とを含む繊維であった。また、セパレータを構成する非フィブリル合成細繊維は、多少圧着されているものの、熱融着していないため、皮膜は形成されていなかった。なお、セパレータを構成する短網により抄いたシートに由来する繊維層は、繊維がランダムに配向しており、円網により抄いたシートに由来する繊維層は、繊維が一方向に配向していた。
【００２７】
【実施例２】
傾斜ワイヤー型短網及びヤンキードライヤーの第１の組み合わせと、順流円網及びヤンキードライヤーの第２の組み合わせとを両方備えた抄紙機に、前記実施例１と同様のスラリーを供給することにより、各々湿潤シートを形成した。これらの各湿潤シートを温度１２０℃に設定したヤンキードライヤーにより乾燥した。得られた各乾燥シートは、短網及び円網双方とも、面密度１５ｇ／ｍ²のシートであった。
この乾燥した短網シートと乾燥した円網シートとを重ね、温度２２０℃に設定された一対の熱カレンダーにより押圧（線圧力＝５００Ｎ／ｃｍ）して、湿式不織布、つまり、本発明のセパレータ（面密度＝３０ｇ／ｍ²，厚さ＝４３μｍ，見掛密度＝０．７ｇ／ｃｍ³）を製造した。
このセパレータを構成するフィブリル合成繊維は、微細繊維部分と幹状繊維部分とを含む繊維であった。また、セパレータを構成する非フィブリル合成細繊維は、多少圧着されているものの、熱融着していないため、皮膜は形成されていなかった。なお、セパレータを構成する短網により抄いたシートに由来する繊維層は、繊維がランダムに配向しており、円網により抄いたシートに由来する繊維層は、繊維が一方向に配向していた。
【００２８】
【比較例１】
前記実施例１と同様のスラリーを、順流円網２台とヤンキードライヤーとを備えた抄紙機に供給して、各円網のそれぞれのシートが抄き合わされた湿潤シートを形成した。この抄き合わされた湿潤シートを温度１２０℃に設定したヤンキードライヤーにより乾燥した。
得られた乾燥シートを、温度２２０℃に設定された一対の熱カレンダーにより押圧（線圧力＝５００Ｎ／ｃｍ）して、湿式不織布、すなわち、比較用セパレータ（面密度＝３０ｇ／ｍ²，厚さ＝４３μｍ，見掛密度＝０．７ｇ／ｃｍ³）を製造した。
このセパレータを構成するフィブリル合成繊維は、微細繊維部分と幹状繊維部分とを含む繊維であった。また、セパレータを構成する非フィブリル合成細繊維は、多少圧着されているものの、熱融着していないため、皮膜は形成されていなかった。なお、セパレータを構成する円網により抄いたシートに由来する各繊維層は、いずれも繊維が一方向に配向していた。
【００２９】
【物性評価】
（１）キャパシタの製造
集電極としてアルミニウム薄板を用意した。また、電極として、粒状活性炭、カーボンブラック、及びポリテトラフルオロエチレンを混ぜて練り上げた電極（圧延法により作製）を用意した。更に、セパレータとして、前記実施例１及び２で製造した本発明のセパレータ、並びに前記比較例１で製造した比較用セパレータに加え、市販のキャパシタ用セルロース製セパレータ（比較例２；面密度＝２０ｇ／ｍ²，厚さ＝４８μｍ，見掛密度＝０．４ｇ／ｃｍ³）を用意した。
これらの集電極、電極、及びセパレータを、それぞれ１００℃で５時間、１８０℃で５時間、及び１００℃で５時間乾燥した。次に、グローボックス内で集電極、電極、セパレータ２枚、電極、及び集電極をこの順に積み重ねた最下層に絶縁シートを重ねてから、この電極群を、５００ｇ荷重で捲回形に加工した。電解液としてテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボーレイトをプロピレンカーボネートに溶解させた溶液を減圧含浸した後、封緘して本発明のキャパシタ２種及び比較用キャパシタ２種を製造した。実施例１及び２で製造した本発明のセパレータについては、２枚のセパレータの短網層が、それぞれ外側に配置され、両側の電極と接触するように挿入した。
【００３０】
（２）キャパシタの性能評価
以下の各測定は、以下に示す充放電条件で、充放電試験機により測定した充放電カーブから求めた。すなわち、内部抵抗は、１Ａの定電流で２分間、２．５Ｖまで充電した後、２分間で放電する操作により得られた充放電カーブから求めた。静電容量は、０．０２Ａの定電流で１０分間、２．５Ｖまで充電した後、１０分間で放電する操作により得られた充放電カーブから求めた。また、漏れ電流は、０．９Ｖに印加したキャパシタの７２時間後における電圧の降下量を基に、式（１）：
ｉ＝Ｃ×（ｄＶ／ｄｔ）（１）
［式中、ｉは漏れ電流を意味し、Ｃは静電容量を意味し、ｄＶは電圧降下量を意味し、ｄｔは時間を意味する］
から算出した。
結果を表１に示す。
【００３１】

【００３２】
表１から明らかなように、本発明のセパレータは、内部抵抗に関して、従来のセルロース製セパレータ（比較例２）と比べても遜色のない値を示した。また、従来のセルロース製セパレータは、使用枚数が３枚以下では、巻回加工の際に、部分的な破断等の発生により安定して製作することができなかった。このため、セパレータの占める体積が多くなるので、キャパシタの一定体積中の電極材料が減少し、静電容量が低下した。
比較例１で製造した比較用セパレータは、漏れ電流が大きく、使用することのできるものではなかった。漏れ電流の基準としては、０．２ｍＡ以下であることが好ましいからである。本発明のセパレータは薄く、２枚を前述のような配置で装填することによって短絡防止効果もあり、内部抵抗も低減する。この結果、エネルギー密度を向上させることができ、電気二重層キャパシタを作製する際に最適なセパレータである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のセパレータによれば、繊維配向が異なる繊維層２層以上を有するので、繊維分布の不均一性が解消され、繊維の分布状態が均一化されるので、ピンホールの形成が防止され、従って、短絡の発生を抑制することができる。また、本発明のセパレータによれば、繊維が相互に圧着した状態にあるため、融着した場合と異なり、内部抵抗が低く、しかも、一定体積当たりのエネルギー密度を高くすることができる。更に、本発明のセパレータによれば、フィブリル合成繊維を含み、しかも、繊維が相互に圧着した状態にあるため、形態安定性に優れ、電解液に濡れても強度が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維層を構成する各繊維の繊維配向を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１，２・・・非フィブリル合成繊維；１０・・・繊維層。

Claims

フィブリルを有する合成繊維（但し、高圧ホモジナイザーを用いてフィブリル化された有機繊維を除く）とフィブリルを有しない合成繊維とを含む繊維層２層以上を含む繊維シートからなり、前記繊維層の内、少なくとも２層が、互いに繊維配向の異なる繊維層であり、前記繊維シートを構成する各繊維層の繊維が圧着されていることを特徴とする、電気二重層キャパシタ用セパレータ。
請求項１に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータを含む、電気二重層キャパシタ。