JP4919225B2 - 電気二重層キャパシタ用電極 - Google Patents
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Description
本発明で用いる集電体は、発泡状樹脂に導電性処理、電解ニッケルめっき処理及びクロムめっき処理を順次行い、当該発泡状樹脂を除去し、還元性雰囲気中で焼鈍することにより得られる。本発明の集電体は多孔体であるため、より多くの活性炭を充填することができ、静電容量を向上させることができる。また、多孔体中の空隙に活性炭が包まれる構造であるため、活性炭と集電体とを結合させるためのバインダ等(絶縁体)の含量を少なくすることができ、内部抵抗を低くすることができる。また、集電体の耐酸化性に優れるため、キャパシタを長寿命化させることもできる。
分極性電極は、本発明の集電体に活性炭を充填することにより製造される。
本発明のキャパシタは、本発明の分極性電極2枚を一対とし、これらの電極の間にセパレータを配置し、さらにセパレータに電解質液を含浸させたものである。
(集電体の作製)
発泡状樹脂として、発泡ウレタン樹脂(市販品、平均孔径80μm、厚さ800μm、多孔度95%)を用いた。
活性炭粉末(比表面積2500m2/g、平均粒径約5μm)100重量部に、導電助剤としてケッチェンブラック2重量部、バインダとしてポリフッ化ビニリデン粉末4重量部、溶媒としてN−メチルピロリドン15重量部を添加し、混合機で攪拌することにより、活性炭ペーストを調製した。
得られた分極性電極2枚を直径14mmに打ち抜き、セルロース繊維製セパレータ(厚さ45μm、密度450mg/cm3、多孔度70%)を挟み、これら分極性電極を対向させた。この状態で180℃、5時間減圧下で乾燥した。その後、ステンレススチール製スペーサを用いてセルケースに収納し、非水系電解液(テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボレートを1mol/Lとなるように溶解したプロピレンカーボネート溶液)を分極性電極及びセパレータに含浸した。さらに、プロピレン製の絶縁ガスケットを介してケース蓋を締めて封口して、コイン形の試験用電気二重層キャパシタを作製した。このキャパシタは、直径を20mm、厚さを3.2mmであった。定格電圧は2.8Vとした。
集電体を、発泡状ニッケル(ニッケル量:400g/m2)にした以外は、実施例1と同様にキャパシタを作製した。しかし、ニッケルの酸化及び腐食が激しく生じたため、キャパシタとしての特性が得られなかった。
集電体として、アルミニウム箔(厚さ20μm)を用いた。これに実施例1と同様の活性炭ペーストを調製して対極に面する側に塗布したが、活性炭がアルミニウム箔に付着しなかった。したがって、バインダ含量を8重量部にし、さらに、導電助剤を3重量部にした活性炭ペーストを調製し、このペーストをアルミニウム箔表面に活性炭の含量が8mg/cm2となるように塗着させた。次いで、80℃で20分間乾燥し、ローラプレスで加圧成型することにより、分極性電極とした。この分極性電極の厚さはアルミニウム箔も含めて180μmであった。
実施例1及び比較例2と同様のキャパシタをそれぞれ10個作製し、これら10個の単位面積及び単位体積当たりの静電容量、それに内部抵抗の平均値を表1に示す。
次に、キャパシタ特性として耐久性を調べた。まず、65℃で2.8Vの電圧を6時間印加してエージングを行った後、25℃にして3.0Vを開始電圧として1mAの電流で放電にて行い、初期静電容量及び内部抵抗を基準のために調べた。次いで、65℃で2.7Vの電圧を印加しながら2000時間保持した。その後25℃にして静電容量と内部抵抗を測定し、初期からの静電容量と内部抵抗の変化率を調べた。結果を表2に示す。
別の耐久性評価法として充放電サイクル特性を調べた。条件として、雰囲気温度45℃で0.5〜3.0Vの間で1mAの定電流による充放電サイクルを1万回繰り返し、1万サイクル後の放電容量及び内部抵抗を測定し、初期特性と比較して評価を行った。その結果、実施例での静電容量の低下率は10%であったのに対して比較例では12%低下した。内部抵抗は、本実施例では10%の増加であったのに対して比較例では15%増加した。
Claims (7)
- 発泡状樹脂に導電性処理、電解ニッケルめっき処理及びクロムめっき処理を順次行い、当該発泡状樹脂を除去し、還元性雰囲気中で焼鈍することにより得られる集電体に、活性炭を充填してなる、ことを特徴とする電気二重層キャパシタ用分極性電極であって、クロムめっき処理によって形成されるクロムめっき層の目付量が50g/m2〜300g/m2であり、電解ニッケルめっき処理によって形成されるニッケルめっき層の目付量が10g/m 2 〜250g/m 2 である分極性電極。
- 前記発泡状樹脂の平均孔径が30μm〜80μmである、請求項1に記載の分極性電極。
- 導電性処理が無電解ニッケルめっき処理又はニッケルスパッタリング処理である、請求項1又は2に記載の分極性電極。
- 導電助剤が活性炭100重量部に対して0.2〜5重量部の割合で含まれている、請求項1〜3のいずれかに記載の分極性電極。
- 請求項1〜4のいずれかの分極性電極を具備してなる、電気二重層キャパシタ。
- 電解液として非水系電解液が含まれてなる、請求項5に記載の電気二重層キャパシタ。
- 発泡状樹脂に導電性処理、電解ニッケルめっき処理及びクロムめっき処理を順次行い、当該発泡状樹脂を除去し、還元性雰囲気中で焼鈍することにより得られる集電体に、活性炭を充填してなる電気二重層キャパシタ用分極性電極の製造方法であって、
クロムめっき処理によって形成されるクロムめっき層の目付量が50g/m 2 〜300g/m 2 であり、電解ニッケルめっき処理によって形成されるニッケルめっき層の目付量が10g/m 2 〜250g/m 2 であることを特徴とする製造方法。
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