JPH02198124A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器に搭載されているマイクロコンピ
ュータやメモリーのバックアップ電源として用いられる
電気二重層コンデンサに関するものである。

従来の技術 従来の電気二重層コンデンサは、第１図に示すように、
活性炭粉末と適当なバインダーと練合したものをプレス
成型したり、集電体金属上に塗布するか、あるいは、活
性炭繊維上にアルミニウムの溶射層を形成したものを打
ち抜き、これを分極性電極１とし、この分極性電極１を
それぞれムｌクラッド材、ステンレススチールから成る
金属ケース４．６内に収納し、二つの分極性電極１に電
解液を含浸した後セパレータ６を介して対向させ、両金
属ケース４，６の開口周縁部をガスケット７を介して封
口する構成となっている。なお、２は分極性電極１に形
成した導電性電極、３は金属ケース４内面に形成したム
１層である。

ここで、電気二重層コンデンサに使用される電解液は大
きく二つの系に分類される。すなわち、一つは硫酸や水
酸化カリウムの水溶液系電解液であり、二つめはプロピ
レンカーボネート、ブチレンカーボネートあるいはγ−
ブチロラクトンの有機溶媒に四級アンモニウム塩を電解
質として溶解した非水系電解液である。

前者の水溶液系電解液は水の理論分解電圧である１、２
３Ｖで１セル当りの耐電圧が規制されるため、半導体メ
モリーで必要とされるバックアップ電圧を得るためには
、６〜６個以上の単セルを積層直列化する必要があった
。

一方、後者の非水系電解液を用いた場合は、水溶液系に
比べ単セル当シの耐電圧が２倍以上であり、積層個数も
水溶液系のものに比べてＡ〜見ですむため小形、軽量化
が可能である。

代表的な非水系の電解液組成としては、テトラエチルア
ンモニウムテトラフルオロボレートをプロピレンカーボ
ネートに溶解したものが挙げられ、この電解液を使用し
た場合、７０℃の高温下で約２０００時間の連続電圧印
加が可能である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記と同一構成にて８６℃中で使用した場
合、電解液と接触する集電体あるいは金属ケースの材料
として用いられるステンレスやアルミニウムがアノード
酸化によって部分的に溶解現象を起すため、単セル自体
の耐圧が下がるという問題があった。このため８５℃で
使用するためには更に積層枚数を増やして使用しなけれ
ばならないという欠点を有していた。

具体的には、マイクロコンピュータやメモリーのバック
アップ電源として使用される場合、５．６Ｖの耐電圧が
必要であり、更に８６℃で連続２０００時間の使用を保
証するためには、単セルを３個直列に積層しなければな
らない。

本発明は、従来技術における上記問題点を解決しようと
するもので、単セルを２個直列に積層したもので８６℃
負荷に対し２０００時間の寿命を保証する電気二重層コ
ンデンサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の電気二重層コンデン
サにおいては、それに用いる電解液組成として四級アン
モニウム塩から成る電解質をプロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネートあるいはγ−ブチロラクトン等の
有機溶媒に溶解させたものに、更に添加剤としてリンを
含む有機化合物を加えた構成を有している。

本発明において添加剤として使用できる化合物のうち一
つは一般式Ｒ４Ｐ−Ｘ　　で表わされる塩よりなること
を特徴とするものである。

ただし、前記一般式において、Ｒは炭素数１〜１５のア
ルキル基、アリル基もしくは炭素数６〜１５のアリール
基を示し、Ｘ　ハＢＦ４．　ＰＦ６．　ＣｌＯ４゜ムｓ
Ｆ６．　ＣＦ、Ｓｏ、を示す。

また、もう一つの添加剤として使用できる化合物は一般
式（Ｒ・０）３Ｐで表わされる化合物であることを特徴
とするものである。

ただし、前記一般式において、Ｒは炭素数１〜１５のア
ルキル基、アリル基もしくは炭素数６〜１５のアリール
基を示す。

更に、本発明における添加剤の添加濃度は、化合物の分
解電圧が低いため高濃度添加すると特性を悪くする。そ
こで最適濃度として、電解液に対して０．１〜１０重量
％とすることが好ましい。

作用 従来の有機電解液材料は分解電圧が高いため、それ自身
が分解する前に、電解液と接触する集電体あるいは金属
ケース材料として用いられるステンレスやアルミニウム
がアノード酸化によって部分的に溶解現象を起し、素子
の劣化につながった。

これに対し１本発明による添加剤を有機電解液に加える
ことで、この添加剤が電圧印加による電気化学的重合反
応を起こし、電解液と接触する集電体あるいは金属ケー
ス界面に、電気化学的に不活性な高分子皮膜を形成する
。この高分子皮膜の保護作用によりアノード酸化による
溶解現象を抑制し、単セルを２個直列に積層したもので
８６℃負荷に対し２０００時間の寿命を保証する電気二
重層コンデンサを得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例について説明する。

電気二重層コンデンサは第１図に示す構成であり、第１
図において分極性電極として、活性炭繊維からなる分極
性電極１の片側表面にムｌの金属層をプラズマ溶射法に
よる導電性電極２を形成する。この２層構造物を直径２
３の円板状に打抜き型で抜き取り、電極体を得る。この
電極体の導電性電極２を形成した側と、ステンレス０．
２５ｍ＋ムｌ　Ｏ，０５ｍ＋（純度９９．９９％以上）
よりなるクラツド材製金属ケース４のム１層３側を対向
させ冷間圧接する。

陰極側にはムｌ′ｔ−つけていないステンレススチール
（０，２５ｍ　）の金属ケース６を用い、これに上記と
同様の電極体のムｌ側を抵抗溶接し、両極の金属ケース
４，６に固定された電極体に電解液を含浸した後１間に
セパレータ６を介在させ重ね合わせ、そしてその金属ケ
ース４，６の開口端にガスケット７を配置すると共に、
カシメにより封口する。

このような構成をしたコンデンサの電解液として、第１
表に示す組成で、初期の内部直流抵抗と容量を測定した
後、８６℃にて単セルに２．８ｖの電圧を印加して２０
００時間を経過した後の内部直流抵抗と容量を測定し、
これらの変化を比較できるように同じく第１表に示した
。

表中本発明の実施例は隘１〜１８でＮＱ１９〜２０は従
来のものである。

第１表から明らかなようにＮＱ１９〜２０の従来の電解
液組成を使用したものに対し１本発明の実施側限１〜１
８のように添加剤としてリンを含む有機化合物を加えた
ものは、８６℃の高温負荷に対し内部直流抵抗の増加と
容量の減少が少なくなっていることがわかる。

（以　下　余　白） 発明の効果 以上のように本発明は有機溶媒と有機電解質から構成さ
れる電解液組成において、更にリンを含む有機化合物を
添加剤として加えることにより、８６℃の高温下で長時
間使用しても内部直流抵抗の増加が少なく、かつ容量の
減少を小さく抑えることができる優れた電気二重層コン
デンサを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を含む一般的な電気二重層コン
デンサの部分縦断面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・・導電性電極
、３・・・・・・ム１ＦＬ４．６・・・・・・金属ケー
ス、６・・・・・・セパレータ、７・・・・・・ガスケ
ット。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名ｉｌ
１図 １−−一分極７ａ電糧 ２−　導電１主電１反 ３−１１１層 ４、　ｓ−−一金Ｊ！ケース ６−−−でハル−グ ７−−一力゛スグット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機溶謀中に有機リン化合物を添加してなる電解
   液を用いた電気二重層コンデンサ。
2. （２）リンを含む有機化合物が一般式Ｒ＿４Ｐ・Ｘで表
   される塩であることを特徴とする請求項１記載の電気二
   重層コンデンサ。 ただし、前記一般式において、Ｒは炭素数１〜１５のア
   ルキル基，アリル基もしくは炭素数６〜１５のアリール
   基を示し、ＸはＢＦ＿４，ＰＦ＿６，ＣｌＯ＿４，ＡＳ
   Ｆ＿６，ＣＦ＿３ＳＯ＿３を示す。
3. （３）リンを含む有機化合物が一般式（Ｒ・Ｏ）＿３Ｐ
   で表される化合物であることを特徴とする請求項１記載
   の電気二重層コンデンサ。 ただし前記一般式において、ｎは炭素数１〜１５のアル
   キル基，アリル基もしくは炭素数６〜１５のアリール基
   を示す。
4. （４）電解質に対して添加剤濃度が０．１〜１０モル％
   であることを特徴とする請求項１記載の電気二重層コン
   デンサ。