JPH01102914A - カーボンペースト電極 - Google Patents
カーボンペースト電極Info
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- JPH01102914A JPH01102914A JP62260922A JP26092287A JPH01102914A JP H01102914 A JPH01102914 A JP H01102914A JP 62260922 A JP62260922 A JP 62260922A JP 26092287 A JP26092287 A JP 26092287A JP H01102914 A JPH01102914 A JP H01102914A
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- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 15
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- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、カーボンペースト電極に係わり、と
・くに[気二重層コンデンサ用のカーボンペースト電極
に関する。
・くに[気二重層コンデンサ用のカーボンペースト電極
に関する。
カーボンペースト電極を用いた電気二重層フンデンサは
、例えば次の構成からなる。すなわち、リング状の非導
電性ガスケットとその片面を完全に封止するイオン不透
過の導電性セパレータで形成されるガスケット内の凹部
に充填される粉末活性炭と電解質溶液からなるカーボン
ペースト電極との一対が、絶縁性でイオン透過性を有す
る多孔性セパレータを介して合体され、カーボンペース
ト電極対が非導電性ガスケットおよび導電性セパレータ
により保持され、外界から遮断され、かつ多孔性セパレ
ータにより電気的に絶縁される構造からなる。
、例えば次の構成からなる。すなわち、リング状の非導
電性ガスケットとその片面を完全に封止するイオン不透
過の導電性セパレータで形成されるガスケット内の凹部
に充填される粉末活性炭と電解質溶液からなるカーボン
ペースト電極との一対が、絶縁性でイオン透過性を有す
る多孔性セパレータを介して合体され、カーボンペース
ト電極対が非導電性ガスケットおよび導電性セパレータ
により保持され、外界から遮断され、かつ多孔性セパレ
ータにより電気的に絶縁される構造からなる。
この種の電気二重層コンデンサ(以後基本セルと称す。
)の電極となるカーボンペースト電極としては、従来、
粉末活性炭に電解質溶液を混合したものを用いており、
電解質溶液としては一般に硫酸が使われており、また、
粉末活性炭としては、主に素灰系活性炭が使われている
。
粉末活性炭に電解質溶液を混合したものを用いており、
電解質溶液としては一般に硫酸が使われており、また、
粉末活性炭としては、主に素灰系活性炭が使われている
。
一方、電気二重層コンデンサで具現される静電容量をカ
ーボンペースト電極において考える。単位体積当たりの
カーボンペースト電極の持つ静電容量をCv (F/c
ni:]とおくと、このCvは、カーボンペースト電極
を構成する粉末活性炭の単位重量当りの静電容tcmc
F/g〕と、カーボンペースト電極の硫酸と粉末活性炭
の重量比により定まる、カーボンペースト中における粉
末活性炭の充填密度ρc(g/cnt:]の2つの因子
により定まり、その関係は(1)式のようになっている
。
ーボンペースト電極において考える。単位体積当たりの
カーボンペースト電極の持つ静電容量をCv (F/c
ni:]とおくと、このCvは、カーボンペースト電極
を構成する粉末活性炭の単位重量当りの静電容tcmc
F/g〕と、カーボンペースト電極の硫酸と粉末活性炭
の重量比により定まる、カーボンペースト中における粉
末活性炭の充填密度ρc(g/cnt:]の2つの因子
により定まり、その関係は(1)式のようになっている
。
c v CF/cnt〕= Cm(:F/ g :]
X p c Cg/aft)−・(1)Cv:カーボン
ペースト電極の単位体積当りの静電容量、 Cm:カーボンペースト電極中の活性炭の単位重量当り
の静電容量、 ρC:カーボンペースト電極中の活性炭の充填密度。
X p c Cg/aft)−・(1)Cv:カーボン
ペースト電極の単位体積当りの静電容量、 Cm:カーボンペースト電極中の活性炭の単位重量当り
の静電容量、 ρC:カーボンペースト電極中の活性炭の充填密度。
さらに、カーボンペーストは、基本セル内に、ドクター
ナイフ工法により充填されるため、当工法に適した流動
性と粘度を保持しなければならない。よって、カーボン
ペースト中の硫酸と活性炭との混合重量比は、ある適度
な範囲に限定され、特に、活性炭原料系でほぼ定まる活
性炭の真密度、活性炭の粒度、活性炭の賦活の進行度す
なわち比表面積の影器を受けやすい。
ナイフ工法により充填されるため、当工法に適した流動
性と粘度を保持しなければならない。よって、カーボン
ペースト中の硫酸と活性炭との混合重量比は、ある適度
な範囲に限定され、特に、活性炭原料系でほぼ定まる活
性炭の真密度、活性炭の粒度、活性炭の賦活の進行度す
なわち比表面積の影器を受けやすい。
近年の電子部品の小形化の傾向に伴ない、電気二重層コ
ンデンサへの小形化の要求が強まりつつある。電気二重
層コンデンサの小形化には、カーボンペースト電極の単
位体積当りの静電容量CvCF / cnf )の増加
が技術的必須事項である。
ンデンサへの小形化の要求が強まりつつある。電気二重
層コンデンサの小形化には、カーボンペースト電極の単
位体積当りの静電容量CvCF / cnf )の増加
が技術的必須事項である。
しかし、従来のカーボンペースト電極においては、素灰
系粉末活性炭の持つ単位重量当りの静電容fficm(
F/g:lと、カーボンペースト中に占める素灰系粉末
活性炭と硫酸との比率により定まる、活性炭の充填密度
ρc [:g/cut:lの両方の値がすでに限界に達
しており、CmXρCで決定される単位体積当りの静電
容量Cv(F/ant)の大幅な増加は期待できない。
系粉末活性炭の持つ単位重量当りの静電容fficm(
F/g:lと、カーボンペースト中に占める素灰系粉末
活性炭と硫酸との比率により定まる、活性炭の充填密度
ρc [:g/cut:lの両方の値がすでに限界に達
しており、CmXρCで決定される単位体積当りの静電
容量Cv(F/ant)の大幅な増加は期待できない。
従って、新規の原料系の活性炭によるCv CF/cu
t:]の増加が課題となっていた。
t:]の増加が課題となっていた。
上述した従来のカーボンペースト電極に対し、本発明は
、従来の活性炭とは全く異なる原料系であるフェノール
樹脂系で、カーボンペースト電極の単位体積当りの静電
容量の大幅な増大を実現した点に相違的内容を有する。
、従来の活性炭とは全く異なる原料系であるフェノール
樹脂系で、カーボンペースト電極の単位体積当りの静電
容量の大幅な増大を実現した点に相違的内容を有する。
本発明の電気二重層コンデンサ用カーボンペースト電極
は、電解質となる硫酸と、フェノール樹脂系粉末活性炭
とからなり、さらに比表面積が1100〜1500 C
ポ/g〕の範囲にあり、かつ平均粒子径が1.5〜4.
0μmの範囲にあるフェノール樹脂系粉末活性炭である
ことを特徴とする。
は、電解質となる硫酸と、フェノール樹脂系粉末活性炭
とからなり、さらに比表面積が1100〜1500 C
ポ/g〕の範囲にあり、かつ平均粒子径が1.5〜4.
0μmの範囲にあるフェノール樹脂系粉末活性炭である
ことを特徴とする。
次に本発明の実施例を従来例と比較参照して詳述する。
〔実施例1〕
先づ本発明の詳細な説明する。第5図は、本発明のカー
ボンペースト電極を適用した電気二重層コンデンサの基
本セルの縦断面図である。図中、■はカーボンペースト
電極、2はイオン透過性で非電子伝導性の多孔性セパレ
ータ、3は絶縁性のカスケラト、4は導電性セパレータ
、5は基本セルである。第6図は基本セル5の積層体6
の外観図である。
ボンペースト電極を適用した電気二重層コンデンサの基
本セルの縦断面図である。図中、■はカーボンペースト
電極、2はイオン透過性で非電子伝導性の多孔性セパレ
ータ、3は絶縁性のカスケラト、4は導電性セパレータ
、5は基本セルである。第6図は基本セル5の積層体6
の外観図である。
第1表の活性炭Aと30W%硫酸とを混合して適度の流
動性を持ったカーボンペーストを調製する。次に厚さ0
.4 mmで、外径φ10mm、内径φ5.5 mmに
打ち抜かれたリング状の絶縁性ブチルゴムシートを絶縁
性ガスケット3となし、厚さ0、05 mmで、φ10
mmの円板状に打ち抜かれた、導電性カーボンを配合し
たポリプロピレンシートを導電性セパレータ4となし、
両者を接着して形成された凹部に前述のカーボンペース
トをドクターナイフ工法で充填して、カーボンペースト
電極1となす。
動性を持ったカーボンペーストを調製する。次に厚さ0
.4 mmで、外径φ10mm、内径φ5.5 mmに
打ち抜かれたリング状の絶縁性ブチルゴムシートを絶縁
性ガスケット3となし、厚さ0、05 mmで、φ10
mmの円板状に打ち抜かれた、導電性カーボンを配合し
たポリプロピレンシートを導電性セパレータ4となし、
両者を接着して形成された凹部に前述のカーボンペース
トをドクターナイフ工法で充填して、カーボンペースト
電極1となす。
この充填シート一対を、厚さ110μ、直径φ7、3
mm、空孔率18%の、PEを基材とした多孔性セパレ
ータ2を介して合体し、基本セル5を得た。さらに、基
本セルを6枚直列に積層し、本発明例の積層体6を得た
。
mm、空孔率18%の、PEを基材とした多孔性セパレ
ータ2を介して合体し、基本セル5を得た。さらに、基
本セルを6枚直列に積層し、本発明例の積層体6を得た
。
次に、カーボンペースト電極1に含まれる活性炭が第1
表の活性炭Bであること以外は、前述の本発明例と、同
一材料・形状・構成の従来例の積層体を合わせて製作し
た。
表の活性炭Bであること以外は、前述の本発明例と、同
一材料・形状・構成の従来例の積層体を合わせて製作し
た。
第1表
※1 比表面積:BET法による。
※2 平均粒子径:遠心沈降式光透過法による。
これらの本発明例と従来例の積層体を公知の自立型のケ
ーシング構造にかしめ封口し、動作電圧5.5vの電気
二重層コンデンサとなし、それぞれ10個ずつ電気特性
を測定したところ、その平均値は第2表aのごとくなっ
た。さらに静電容量について、カーボンペースト電極の
持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を算出した値
を第2′表すに示す。
ーシング構造にかしめ封口し、動作電圧5.5vの電気
二重層コンデンサとなし、それぞれ10個ずつ電気特性
を測定したところ、その平均値は第2表aのごとくなっ
た。さらに静電容量について、カーボンペースト電極の
持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を算出した値
を第2′表すに示す。
第2表
※I Cv:カーボンペースト電極の単位体積当りの
静電容量。
静電容量。
※2 Cm:カーボンペースト電極中の活性炭の単位
重量当りの静電容量。
重量当りの静電容量。
※3 ρC二カーボンペースト電極中の活性炭の充填密
度。
度。
第2表より、本発明例は、Cm[:F/g)およびρc
cg/ail]が共に従来例に優っているために、従来
例と比較して約1.9倍のCvが得られたことが確認さ
れた。
cg/ail]が共に従来例に優っているために、従来
例と比較して約1.9倍のCvが得られたことが確認さ
れた。
〔実施例2〕
次ニ、カーボンペースト電極1に含まれる活性炭が第3
表の活性炭である以外は、実施例1と同一の構造・材料
・形状を有する電気二重層コンデンサを製作し、電気特
性を各10個測定したところ、その平均値は第4表aの
ごとくなった。さらに静電容量について、カーボンペー
スト電極の持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を
算出した値を第4表すに示す。
表の活性炭である以外は、実施例1と同一の構造・材料
・形状を有する電気二重層コンデンサを製作し、電気特
性を各10個測定したところ、その平均値は第4表aの
ごとくなった。さらに静電容量について、カーボンペー
スト電極の持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を
算出した値を第4表すに示す。
第3表
※1 比表面積:BET法による。
※2 平均粒子径:遠心沈降式光透過法による。
第4表
※l Cv:カーボンペース上電極の単位体積当りの
静電容量。
静電容量。
※2 Cm:カーボンペースト電極の活性炭の単位重
量当りの静電容量。
量当りの静電容量。
※3 ρC:カーボンペースト電極中の活性炭の充填密
度。
度。
また自己放電特性を確認する目的で前述の電気二重層コ
ンデンササンプルを直流電圧5vで24時間充電した後
、オーブン状態で室温で24時間放置した後の残留電圧
を測定したところ第5表のごとくなった。
ンデンササンプルを直流電圧5vで24時間充電した後
、オーブン状態で室温で24時間放置した後の残留電圧
を測定したところ第5表のごとくなった。
実施例1、第1表と第2表の活性炭Aと、第3表と第4
表の活性炭C−Fの結果より、活性炭の比表面積とCv
CF/cut〕との関係を第1図に示す。
表の活性炭C−Fの結果より、活性炭の比表面積とCv
CF/cut〕との関係を第1図に示す。
第5表
第3表と第5表より、活性炭の比表面積と残留電圧の関
係を第2図に示す。
係を第2図に示す。
第4表より、本発明例においては、比表面積が1000
〜1800〔ml/g〕の範囲では、Cm〔F/g:]
に変化はなく、充填効率ρc Cg/cnt〕は比表面
積が増大するにつれ低下する傾向にあることが判明し、
且つ、いずれの値においても第2表の従来例と比してC
vが大幅に増大されていることが確認された。
〜1800〔ml/g〕の範囲では、Cm〔F/g:]
に変化はなく、充填効率ρc Cg/cnt〕は比表面
積が増大するにつれ低下する傾向にあることが判明し、
且つ、いずれの値においても第2表の従来例と比してC
vが大幅に増大されていることが確認された。
また、第1図より、比表面積が1500nf/g以下で
は、はぼ一定Cvが得られることが確認された。また、
第2図より、自己放電特性を安定させるためには、比表
面積が1100 Crd/g)以上あればよいことが確
認された。
は、はぼ一定Cvが得られることが確認された。また、
第2図より、自己放電特性を安定させるためには、比表
面積が1100 Crd/g)以上あればよいことが確
認された。
〔実施例3〕
カーボンペースト電極に含まれる活性炭が第6表の活性
炭である以外は、実施例1と同一の構造・材料・形状を
有する電気二重層コンデンサを製作し、電気特性を各1
0個測定したところ、その平均値は第7表aのごとくな
った。さらに静電容量について、カーボンペースト電極
の持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を算出した
値を第7表すに示す。
炭である以外は、実施例1と同一の構造・材料・形状を
有する電気二重層コンデンサを製作し、電気特性を各1
0個測定したところ、その平均値は第7表aのごとくな
った。さらに静電容量について、カーボンペースト電極
の持つ能力としてCv、Cm、ρCの各因子を算出した
値を第7表すに示す。
第6表
※l 比表面積:BET法による。
※2 平均粒子径:遠心沈降式光透過法による。
第7表
※l Cv:カーボンペースト電極の単位体積当りの
静電容量。
静電容量。
※2 Cm:カーボンペースト電極の活性炭の単位重
量当りの静電容量。
量当りの静電容量。
※3 ρC二カーボンペースト電極中の活性炭の充填密
度。
度。
第6表と第7表より、活性炭の平均粒子径とCVとの関
係を第3図に示す。また同じく活性炭の平均粒子径と等
価直列抵抗との関係を第4図に示す。
係を第3図に示す。また同じく活性炭の平均粒子径と等
価直列抵抗との関係を第4図に示す。
第3図より、安定したCvを得るには平均粒子径は約4
.0μm以下であればよいことがわかる。
.0μm以下であればよいことがわかる。
また、第4図より安定した等価直列抵抗を得るには、平
均粒子径が約1,5μm以上であればよいことが確認さ
れた。
均粒子径が約1,5μm以上であればよいことが確認さ
れた。
以上実施例1〜3を総括すると、第1図〜第4図により
、本発明例において、比表面積が1100〜1500
(rd/g)の範囲にあり、かつ平均粒子径が1.5〜
4.0〔μm〕の範囲にあるフェノール樹脂系の粉末活
性炭は、Cv(F/crA〕、自己放電特性、および等
価直列抵抗全てが安定することが確認された。すなわち
、極めて安定した電気特性を有し、かつCv [F/c
J:Iが従来例の1.8〜1.9倍のカーボンペースト
電極が得−られた。
、本発明例において、比表面積が1100〜1500
(rd/g)の範囲にあり、かつ平均粒子径が1.5〜
4.0〔μm〕の範囲にあるフェノール樹脂系の粉末活
性炭は、Cv(F/crA〕、自己放電特性、および等
価直列抵抗全てが安定することが確認された。すなわち
、極めて安定した電気特性を有し、かつCv [F/c
J:Iが従来例の1.8〜1.9倍のカーボンペースト
電極が得−られた。
以上説明したように本発明は、フェノール樹脂系の活性
炭を含むカーボンペースト電極を採用することにより。
炭を含むカーボンペースト電極を採用することにより。
カーボンペースト電極の単位体積当りの静電容量を大幅
に増大させる効果があり、その工業的価値は大なるもの
がある。
に増大させる効果があり、その工業的価値は大なるもの
がある。
第1図は本発明の活性炭比表面積とCv(F/cn?)
との関係を表わすプロット図、第2図は本発明の活性炭
比表面積と自己放電特性の関係を表わすプロット図、第
3図は本発明の活性炭の平均粒子径とCv(:F/cJ
)との関係を表わすプロット図、第4図は本発明の活性
炭の平均粒子径と等価直列抵抗との関係を表わすプロッ
ト図、第5図は、本発明で製作した電気二重層コンデン
サの基本セルの縦断面図、第6図は基本セルの積層体の
外観図である。 1・・・・・・カーボンペースト電極、2・・・・・・
多孔性セパレータ、3・・・・・・絶縁性ガスケット、
4・・・・・・導電性セパレータ、5・・・・・・基本
セル、6・・・・・・積層体。 代理人 弁理士 内 原 晋 第1図 よヒ表面糟 m″4 第2図 平均粒子種 A弯 第3図
との関係を表わすプロット図、第2図は本発明の活性炭
比表面積と自己放電特性の関係を表わすプロット図、第
3図は本発明の活性炭の平均粒子径とCv(:F/cJ
)との関係を表わすプロット図、第4図は本発明の活性
炭の平均粒子径と等価直列抵抗との関係を表わすプロッ
ト図、第5図は、本発明で製作した電気二重層コンデン
サの基本セルの縦断面図、第6図は基本セルの積層体の
外観図である。 1・・・・・・カーボンペースト電極、2・・・・・・
多孔性セパレータ、3・・・・・・絶縁性ガスケット、
4・・・・・・導電性セパレータ、5・・・・・・基本
セル、6・・・・・・積層体。 代理人 弁理士 内 原 晋 第1図 よヒ表面糟 m″4 第2図 平均粒子種 A弯 第3図
Claims (3)
- (1)粉末活性炭と電解質溶液との混合物を両電極とす
る電気二重層コンデンサ用カーボンペースト電極におい
て、前記電解質が硫酸であり、前記粉末活性炭がフェノ
ール樹脂系であることを特徴とする電気二重層コンデン
サ用カーボンペースト電極。 - (2)前記粉末活性炭の比表面積が1100〜1500
m^2/gの範囲にあることを特徴とする特許請求の範
囲第(1)項記載のカーボンペースト電極。 - (3)前記粉末活性炭の平均粒子径が1.5〜4.0μ
mの範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項記載のカーボンペースト電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62260922A JPH01102914A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | カーボンペースト電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62260922A JPH01102914A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | カーボンペースト電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01102914A true JPH01102914A (ja) | 1989-04-20 |
JPH0552049B2 JPH0552049B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=17354624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62260922A Granted JPH01102914A (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | カーボンペースト電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01102914A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0443274A2 (en) * | 1989-12-28 | 1991-08-28 | Isuzu Motors Limited | Method of manufacturing a polarized electrode for an electric double layer capacitor |
JP2017084838A (ja) * | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 株式会社キャタラー | 蓄電デバイス用炭素材料及び蓄電デバイス |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS572168A (en) * | 1980-06-04 | 1982-01-07 | Hitachi Denshi Ltd | Generating system of synchronous signal |
JPS62232112A (ja) * | 1986-04-01 | 1987-10-12 | 旭硝子株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
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1987
- 1987-10-15 JP JP62260922A patent/JPH01102914A/ja active Granted
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Publication number | Publication date |
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JPH0552049B2 (ja) | 1993-08-04 |
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