JP5266844B2 - 電気二重層キャパシタ用電極及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタ用電極及びその製造方法 Download PDFInfo
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Description
チューブでも,2層以上のグラフェンシートが同軸状に丸まり,チューブ壁が多層をなす多層カーボンナノチューブ(MWCNT)でもよく,それらが混合していてもよい。そして、CNTの外径は,1〜100nm,好ましくは,2〜70nm,さらには3〜40nmの範囲にあることが望ましい。また,カーボンナノチューブの長さは50〜500μm,好ましくは70〜400μm,さらには100〜200μmの範囲にあるものが好ましい。また、CNTのグラフェンシートの層数が少ないほど,CNT自身の容量密度が高いため,層数が50層以下,好ましくは10層以下の範囲のCNTが容量密度の点から好ましい。
Tの先端が開口したものと、先端が単層グラファイトでシームレスに密閉されたものとがある。電気二重層は、グラファイト面よりもグラファイト・エッジで形成され易いため、先端が開口したSWCNTは単位面積あたり静電容量を高くなるため,容量密度の点から好ましい。さらには、先端が開口したMWCNTを用いれば、さらに単位面積あたりの静電容量を高めることができるため,容量密度の点から好ましい。先端が単層グラファイトでシームレスに密閉されたSWCNT及びMWCNTは,グラファイト・エッジが少ないため,グラファイト・エッジに存在する官能基も少ない。そのため,官能基と電解液との反応が原因と思われる高温放置中の容量の低下が起こりにくいので,キャパシタの寿命特性の点で好ましい。
水蒸気賦活処理した活性炭とカーボンナノチューブ(外径、20nm,長さ150μm,5層のMWCNT)を,AC重量比が90%,CNT重量比が10%となるように,合計50mg計り取り、50mlのメタノールと混合させ、ミキサーで約30秒間撹拌させ、AC/CNT/メタノール分散液を作製した。この分散液をPTFE濾紙(直径:35mm、平均細孔0.2μm)を用いて減圧ろ過し、抄紙成型したAC/CNTシート(抄紙AC/CNTシート)を得た。これを集電体と同じサイズに切り取り、集電体として、エッチング処理したアルミ箔の上に載せ、それらを別のアルミ箔で挟み、箔の上下方向から10tcm−2の圧力で1分間プレスし,電極(抄紙AC/CNT電極)を得た。抄紙AC/CNT電極2枚を両極に用い、セルロース系セパレーターを介して電気二重層キャパシタ素子を作製した(電極面積:2.1cm2)。そして、1M(=1mol/dm3)の四フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウムを含むプロピレンカーボネート溶液を電解液として素子に含浸させた後、ラミネートフィルムを用いて熱封止し、評価用セル(抄紙AC/CNTセル)を作製した。
(比較例1)
実施例1と同重量比のCNTと,バインダー(PTFE)分散液を固形分重量比5%と,重量比85%の活性炭を合計50mg計り取り、実施例1と同様の手法で評価用セル(抄紙AC/CNT/PTFEセル)を作製した。
(比較例2)
実施例1と同重量比のケッチェンブラック(KB)と,バインダー(PTFE)分散液を固形分重量比5%と,重量比85%の活性炭を合計50mg計り取り、混合させ,乳鉢にて混練した。その後,ニ軸ローラーで延伸させACシートを得た。これを集電体と同じサイズに切り取り、実施例1と同様のエッチング処理したアルミ箔を集電体として用いて、切り取った前記ACシートの接着面にカーボンペーストを塗布し、その上に、ACシートを接着させ、常圧下120℃にて1時間乾燥し、電極(AC電極)を得た。この電極を両極に用い、実施例1と同様の手法で評価用セル(ACセル)を作製した。
(試験結果)
実施例1で作製した抄紙AC/CNTシートは,バインダーを配合していないものの,比較例1で作製したシートと同様に,良好なシートが形成できた。また、実施例1で作製した抄紙AC/CNT電極は,カーボンペーストなどの接着剤を用いないものの,比較例1で作製したシートと同様に,良好な接触状態であることが分かった。
間と容量密度の関係を測定した。その結果を図1に示す。図1から明らかなように,比較例2に比べ,実施例1の方が高い容量を維持できることがわかった。これは実施例2の電極に含まれるバインダーの分解による容量減少が大きいためであると推測される。
Claims (2)
- 活性炭とカーボンナノチューブをバインダーを用いることなく抄紙成型したシートが、接着剤を用いることなく、集電体を構成するエッチング箔の表面に形成された凹凸部の前記シートに食い込む凸部によってエッチング箔と一体化されてなる電気二重層キャパシタ用電極。
- 活性炭とカーボンナノチューブをバインダーを用いることなく抄紙成型したシートを、接着剤を用いることなく、集電体を構成するエッチング箔の表面に形成された凹凸部の前記シートに食い込む凸部に押圧して、カーボンナノチューブとエッチング箔とを一体化する電気二重層キャパシタ用電極の製造方法。
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