JP5242216B2 - 電気二重層キャパシタ電極用炭素材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
とくに近年、ハイブリッドカー、電気自動車などに使用する電気二重層キャパシタにおいて、エネルギー密度の他に、出力特性の優れたものが望まれている。
従来、特許文献1などで、粉砕により粒子を小さくすることで静電容量を大きくすることが報告されている。一方、特許文献2では、小さな粒径の活性炭を使用し、出力特性を向上させることが報告されている。しかし、これらは、昨今の大電流充放電用途に対しては、十分ではなかった。
本発明においては、平均粒子径が3μm以下の易黒鉛化性炭素原料を予備熱処理し、ついで賦活処理することを特徴とする。
本発明において出発原料として用いる易黒鉛化性炭素材としては、石油コークスや石炭ピッチコークス等を炭素化したもの、メソフェーズピッチやそれを紡糸したメソフェーズ系炭素繊維を不融化・炭素化したもの等を挙げることができるが、本発明においては石油コークスが好ましく、石油生コークスが特に好ましい。
石油コークスは石油の重質留分を500℃程度の高温で熱分解(コーキング)して得られる固形の炭素を主成分とする製品であり、通常の石炭系のコークスに対して石油コークスと呼ぶ。石油コークスにはディレード・コーキング法によるものとフルイド・コーキング法によるものとがあり、現在においては前者によるものが大半を占めている。本発明においては、この石油コークスでコーカーから取り出されたままの状態である石油コークス(生コークス)を用いるのが好ましい。ディレード・コーキング法により生産される生コークスは揮発分が通常6〜13質量%であり、フルイド・コーキング法により生産される生コークスは揮発分が通常4〜7質量%である。本発明においてはいずれの方法による生コークスを用いてもよいが、容易に入手が可能でかつ品質の安定したディレード・コーキング法により生産される生コークスが特に好適である。
予備熱処理は、焼成温度が500〜700℃、好ましくは530〜650℃の範囲で行い、焼成時間は通常0.01〜10時間、好ましくは0.5〜8時間である。焼成時間は、温度条件により適宜調整する。
本発明の電気二重層キャパシタは、前記のように調製された活性炭を含む電極を備えることを特徴とするものである。
2.2μmの平均粒径を持つ石油系生コークス(炭素原料)を出発物質として、賦活処理前に550℃の温度で1時間の予備熱処理を行った。その後に、KOHと炭素原料の予備熱処理物の混合重量比(KOH/Coke比)を2.0になるように混合し、窒素ガス雰囲気中750℃で1時間賦活反応を進行させた。反応後に水洗、および塩酸による洗浄を繰り返し、炭素材中に残存する金属カリウムを除去し、乾燥して賦活物(電極用炭素材)を得た。得られた電極用炭素材の粉体特性として、粒度分布(レーザ回折式粒度分布測定装置)、比表面積(窒素ガス吸着法:BET法)を測定した。
結果を表1に示す。
賦活工程前の予備熱処理を550℃の温度で2時間に保持時間を長くした以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
KOHと炭素原料の予備熱処理物の混合比(KOH/Coke比)を2.6になるように混合して賦活後の電極用炭素材の比表面積をより大きくさせた以外は、実施例2と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
賦活前の予備熱処理を行わなかった以外は実施例1と同様にして賦活処理を行った。得られた活性炭は凝集し、粒径は9.0μmとなった。結果を表2に示す。
出発物質として4.0μmの粒径を持つ炭素原料を使用し、かつ賦活前の予備熱処理も行わなかった以外は実施例1と同様にして賦活処理を行った。得られた活性炭の粒径は9.8μmであった。結果を表2に示す。
出発物質として4.0μmの粒径を持つ炭素原料を使用した以外は実施例1と同様にして賦活処理を行った。得られた活性炭の粒径は8.4μmであった。結果を表2に示す。
出発物質として7.0μmの粒径を持つ炭素原料を使用し、かつ賦活前の予備熱処理も行わなかった以外は実施例1と同様にして賦活処理を行った。得られた活性炭の粒径は9.9μmであった。結果を表2に示す。
出発物質として7.0μmの粒径を持つ炭素原料を使用した以外は実施例1と同様にして賦活処理を行った。得られた活性炭の粒径は9.0μmであった。結果を表2に示す。
Claims (4)
- 平均粒子径3μm以下の易黒鉛化性炭素原料を530〜650℃で予備熱処理を行った後、賦活処理することで得られる平均粒子径7μm以下のキャパシタ電極用炭素材。
- 比表面積が1500m2/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のキャパシタ電極用炭素材。
- 平均粒子径3μm以下の易黒鉛化性炭素原料を530〜650℃で予備熱処理を行った後、賦活処理することを特徴とする平均粒子径7μm以下のキャパシタ電極用炭素材の製造方法。
- 請求項1または2に記載のキャパシタ電極用炭素材を使用した電気二重層キャパシタ。
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