JPH02240909A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JPH02240909A JPH02240909A JP1062417A JP6241789A JPH02240909A JP H02240909 A JPH02240909 A JP H02240909A JP 1062417 A JP1062417 A JP 1062417A JP 6241789 A JP6241789 A JP 6241789A JP H02240909 A JPH02240909 A JP H02240909A
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Classifications
-
- 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、分極性電極と電解質（液）この界面で形成さ
れる電気二重層を利用した静電容量の大きい特性を有し
、主に、揮発性半導体メモリー（例えば、ＲＡＭ・・・
・・・ランダムアクセスメモリー）の停電時のバックア
ップ用として使用される電気二重層キャパシタに関する
ものである。
れる電気二重層を利用した静電容量の大きい特性を有し
、主に、揮発性半導体メモリー（例えば、ＲＡＭ・・・
・・・ランダムアクセスメモリー）の停電時のバックア
ップ用として使用される電気二重層キャパシタに関する
ものである。
従来の技術
従来のこの種の電気二重層キャパシタは、添付図面に示
すように、円盤型（コイン型、ボタンＷ）と称される構
造で、黒鉛、活性炭、カーボンブラックおよび若干のバ
インダー等からなる材料を成型したり、アルミニウムや
ステンレスのネットに担持させた電極またはカーボン繊
維、特に活性炭繊維布からなる一対の炭素電極１．１′
の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介在させ、
集電体と外装材を兼ねた金属ケース４と、金属蓋６およ
び絶縁と封口材を兼ねたパツキン４によって密閉した構
造となっている。さらに、活性炭繊維布からなる電極の
場合には、集電性を上げるために、金属ケースおよび金
属蓋と接触する面上にプラズマ溶射などによってアルミ
ニウム層を形成している。
すように、円盤型（コイン型、ボタンＷ）と称される構
造で、黒鉛、活性炭、カーボンブラックおよび若干のバ
インダー等からなる材料を成型したり、アルミニウムや
ステンレスのネットに担持させた電極またはカーボン繊
維、特に活性炭繊維布からなる一対の炭素電極１．１′
の間に電解液２を含浸させたセパレータ３を介在させ、
集電体と外装材を兼ねた金属ケース４と、金属蓋６およ
び絶縁と封口材を兼ねたパツキン４によって密閉した構
造となっている。さらに、活性炭繊維布からなる電極の
場合には、集電性を上げるために、金属ケースおよび金
属蓋と接触する面上にプラズマ溶射などによってアルミ
ニウム層を形成している。
発明が解決しようとする課題
上記した構成の電気二重層キャパシタの場合、通常、フ
ェノール繊維布を炭化・賦活した活性炭繊維布からなる
電極が使用されている。その理由は、原料が化学製品で
不純物の混入が少ないこと、高い比表面積の活性炭が得
られること、電極としての形状がすでにそのほとんどが
備わっていること、などである。しかしながら、これは
他の汎用の活性炭に比して高価なこと、現在の炭化・賦
活技術では厚み・目付（ｇ／論２）のバラツキが比較的
大きいことなどが問題としてあげられる。特に、現出す
る静電容量は使用電極の重量（径・厚み）で決定される
ので、定格容量の品揃えのためには、数種の、厚み（目
付）の異なる電極の準備、数種の径・厚みの異なる部品
の準備、そしてそれに対処できる多品種製造装置または
数台の単能機が必要である。また、低静電容量製品にお
いては、使用電極の厚み（目付）・径が製造上必要な値
以下となってしまい、搬送・位置決めなどが困難になる
という欠点があった。さらに、特性上では活性炭繊維布
からなる電極、その間のセパレータおよび電解液からな
る内部素子は、集電体を兼ねた金属蓋、金属ケースによ
って適度に圧縮されていなければならない。その理由は
圧縮が弱ければ内部抵抗が大きくなって不安定となり、
逆に圧縮が強ければ電極の一部がセパレータを貫通しゃ
すくなシ、その結果、漏れ電流が大となる。従って、各
部材の厚みを一定にすること、または部材の総厚みに合
わせて適正な圧縮力となるように金属蓋と金属ケースこ
の間隔を調整する必要があった。しかしながら、これら
はいずれもコスト高、生産性低下を招くものであった。
ェノール繊維布を炭化・賦活した活性炭繊維布からなる
電極が使用されている。その理由は、原料が化学製品で
不純物の混入が少ないこと、高い比表面積の活性炭が得
られること、電極としての形状がすでにそのほとんどが
備わっていること、などである。しかしながら、これは
他の汎用の活性炭に比して高価なこと、現在の炭化・賦
活技術では厚み・目付（ｇ／論２）のバラツキが比較的
大きいことなどが問題としてあげられる。特に、現出す
る静電容量は使用電極の重量（径・厚み）で決定される
ので、定格容量の品揃えのためには、数種の、厚み（目
付）の異なる電極の準備、数種の径・厚みの異なる部品
の準備、そしてそれに対処できる多品種製造装置または
数台の単能機が必要である。また、低静電容量製品にお
いては、使用電極の厚み（目付）・径が製造上必要な値
以下となってしまい、搬送・位置決めなどが困難になる
という欠点があった。さらに、特性上では活性炭繊維布
からなる電極、その間のセパレータおよび電解液からな
る内部素子は、集電体を兼ねた金属蓋、金属ケースによ
って適度に圧縮されていなければならない。その理由は
圧縮が弱ければ内部抵抗が大きくなって不安定となり、
逆に圧縮が強ければ電極の一部がセパレータを貫通しゃ
すくなシ、その結果、漏れ電流が大となる。従って、各
部材の厚みを一定にすること、または部材の総厚みに合
わせて適正な圧縮力となるように金属蓋と金属ケースこ
の間隔を調整する必要があった。しかしながら、これら
はいずれもコスト高、生産性低下を招くものであった。
上記問題点の解決策として、使用する活性炭が繊維状で
あることに着目し、活性炭繊維布を粉砕したシ、チップ
状の活性炭繊維を使用し、これをパルプ、炭素繊維に加
え、そして若干のバインダーおよび分散剤を用いて抄紙
とした分極性電極がすでに提案されている。この電極で
は、静電容量を決定する活性炭と増量・導電材である炭
素繊維、紙としての性質を維持するパルプ・バインダー
の比率を変えることによって、同一の電極径・厚みのも
ので数種の静電容量値の製品の生産が可能である。
あることに着目し、活性炭繊維布を粉砕したシ、チップ
状の活性炭繊維を使用し、これをパルプ、炭素繊維に加
え、そして若干のバインダーおよび分散剤を用いて抄紙
とした分極性電極がすでに提案されている。この電極で
は、静電容量を決定する活性炭と増量・導電材である炭
素繊維、紙としての性質を維持するパルプ・バインダー
の比率を変えることによって、同一の電極径・厚みのも
ので数種の静電容量値の製品の生産が可能である。
本発明は、上記抄紙電極の構成材料のすべてが繊維状で
あることに再度着目し、微粉末活性炭を浸漬・担持させ
、高密度・高電導性−高静電容量性などの諸特性を改善
することによってさらに良好な経時特性を有する電気二
重層キャパシタを提供することを目的とするものである
。
あることに再度着目し、微粉末活性炭を浸漬・担持させ
、高密度・高電導性−高静電容量性などの諸特性を改善
することによってさらに良好な経時特性を有する電気二
重層キャパシタを提供することを目的とするものである
。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために本発明の電気二重層キャパシ
タは、炭素繊維、繊維状活性炭、パルプ。
タは、炭素繊維、繊維状活性炭、パルプ。
分散剤で抄紙とした後、この抄紙に微粉末活性炭と若干
のバインダーを浸漬・担持させたものを分極性電極とし
て使用したものでるる。
のバインダーを浸漬・担持させたものを分極性電極とし
て使用したものでるる。
作用
上記構成によれば、・従来の抄紙がすべて繊維状材料で
あったのに対し、微粉末活性炭を浸漬・担持させている
ため、高密度・高電導性・高静電容量性などの諸特性を
改善することができ、これにより、電極としての集電性
が大きく改善されるため、経時特性は非常に安定し、寿
命の延長が可能となるものである。
あったのに対し、微粉末活性炭を浸漬・担持させている
ため、高密度・高電導性・高静電容量性などの諸特性を
改善することができ、これにより、電極としての集電性
が大きく改善されるため、経時特性は非常に安定し、寿
命の延長が可能となるものである。
実施例
以下、本発明の詳細な説明する。まず、分極性電極とし
て、径φ６ｍ、目付１４０ｆｌ／ｍ２ｏ活性炭混抄紙（
構成材料比率は後述）を使用した。
て、径φ６ｍ、目付１４０ｆｌ／ｍ２ｏ活性炭混抄紙（
構成材料比率は後述）を使用した。
そしてこの活性炭混抄紙の片面には０．０８ｆｆ程度の
アルミニウム層がプラズマ溶射によって形成されている
。その全体の厚みは０．６８である。また外径φ１１１
ｆｆの金属ケース、これに対応する金属蓋、封口体を準
備した。電位的にマイナスとなる金属蓋は５ＵＳ３０４
を使用し、プラスとなる金属ケースは内面をアルミニウ
ムで構成し、かつ外面は８ＵＳ３０４で構成して両者は
クラツド化されて一体となっている。セパレータはポリ
プロピレン繊維からなる不織布で構成し、この不織布は
厚みが０．３６朋、目付ｔｓｏｇ／ｍ２の多孔シートで
ある。封口体はポリプロピレン樹脂成型品である。
アルミニウム層がプラズマ溶射によって形成されている
。その全体の厚みは０．６８である。また外径φ１１１
ｆｆの金属ケース、これに対応する金属蓋、封口体を準
備した。電位的にマイナスとなる金属蓋は５ＵＳ３０４
を使用し、プラスとなる金属ケースは内面をアルミニウ
ムで構成し、かつ外面は８ＵＳ３０４で構成して両者は
クラツド化されて一体となっている。セパレータはポリ
プロピレン繊維からなる不織布で構成し、この不織布は
厚みが０．３６朋、目付ｔｓｏｇ／ｍ２の多孔シートで
ある。封口体はポリプロピレン樹脂成型品である。
電解液はプロピレンカーボネートにテトラエチルアンモ
ニウムテトラフルオロポレートを１モル加えたものであ
り、これを３０μｌ使用している。
ニウムテトラフルオロポレートを１モル加えたものであ
り、これを３０μｌ使用している。
次に、封口した単セルは３ｖの耐電圧を持っているが、
半導体メモリーの駆動電圧に対処するために２枚積層し
、６．６ｖ使用品としている。本発明の電極と従来電極
この比較は、それぞれの電極を使用した製品の（１）初
期特性（静電容量、内部抵抗、漏れ電流および低温特性
）（呻信頼性テストとして実施している高温負荷テス）
（７０”Ｃ、５，ｊ５Ｖ印加の３０００時間後の電気
的特性）によっている。
半導体メモリーの駆動電圧に対処するために２枚積層し
、６．６ｖ使用品としている。本発明の電極と従来電極
この比較は、それぞれの電極を使用した製品の（１）初
期特性（静電容量、内部抵抗、漏れ電流および低温特性
）（呻信頼性テストとして実施している高温負荷テス）
（７０”Ｃ、５，ｊ５Ｖ印加の３０００時間後の電気
的特性）によっている。
第１表は、従来からの電極および本発明の組成・配合の
各種電極を使用して、前記構成部材によって試作また電
２二重層キャパシタの初期値（測定温度：２０℃）、低
温特性（−２６℃）および高温負荷テスト（７０℃、ｅ
ｓ、ｓｖ印加）３０００時間後の特性比較を示している
。使用した材料は、（ＩＬ）繊維状活性炭（ムＯＦ）は
、フェノール樹脂繊維を出発原料としたもので、比表面
積１９００ｍ２／ｇ、繊維径；１１μｍ、繊維長さ；３
．ｏＩｎＩＩである。この場合、ピッチ系の活性炭繊維
も同時に検討したが、前記特性を有していれば、特に差
が出なかった。（ｂ）微粉末活性炭（ムｃｐ）は、ヤシ
からを出発原料とした比表面積１８０ｏｍ２／ｇ、平均
粒径３００メツシユである。この場合、おがくずを出発
原料とした活性炭も検討したが、前記特性を有していれ
ば、特に差が出なかった。しかし、現在のところ必要な
比表面積のものを得るのは、収率が低く経済的でないも
のである。（０）炭素繊維（ａｙ）は、導電性の高い黒
鉛化繊維を使用した。糸径；１３μ閣、糸長さ；ｓ、□
ｗ、体積固有抵抗；１、ｅ ｘ １ｏ （Ω・ｃＩＩＩ
）、炭素含有率； ＭＩＮ、９５ ’％（ｗｔ％）であ
る。その繊維は直線状にした糸を使用したが、カール状
にした糸を使用しても大差はなかった。この場合も出発
原料としてフェノール樹脂繊維のものもあるが、これも
前記特性を有していれば特に差が出なかった。（（１）
パルプ（Ｐ）は通常のアルミ電解コンデンサのセパレー
タ材料として使用されるクラフト紙と同じパルプである
。
各種電極を使用して、前記構成部材によって試作また電
２二重層キャパシタの初期値（測定温度：２０℃）、低
温特性（−２６℃）および高温負荷テスト（７０℃、ｅ
ｓ、ｓｖ印加）３０００時間後の特性比較を示している
。使用した材料は、（ＩＬ）繊維状活性炭（ムＯＦ）は
、フェノール樹脂繊維を出発原料としたもので、比表面
積１９００ｍ２／ｇ、繊維径；１１μｍ、繊維長さ；３
．ｏＩｎＩＩである。この場合、ピッチ系の活性炭繊維
も同時に検討したが、前記特性を有していれば、特に差
が出なかった。（ｂ）微粉末活性炭（ムｃｐ）は、ヤシ
からを出発原料とした比表面積１８０ｏｍ２／ｇ、平均
粒径３００メツシユである。この場合、おがくずを出発
原料とした活性炭も検討したが、前記特性を有していれ
ば、特に差が出なかった。しかし、現在のところ必要な
比表面積のものを得るのは、収率が低く経済的でないも
のである。（０）炭素繊維（ａｙ）は、導電性の高い黒
鉛化繊維を使用した。糸径；１３μ閣、糸長さ；ｓ、□
ｗ、体積固有抵抗；１、ｅ ｘ １ｏ （Ω・ｃＩＩＩ
）、炭素含有率； ＭＩＮ、９５ ’％（ｗｔ％）であ
る。その繊維は直線状にした糸を使用したが、カール状
にした糸を使用しても大差はなかった。この場合も出発
原料としてフェノール樹脂繊維のものもあるが、これも
前記特性を有していれば特に差が出なかった。（（１）
パルプ（Ｐ）は通常のアルミ電解コンデンサのセパレー
タ材料として使用されるクラフト紙と同じパルプである
。
この場合、他の天然繊維としてマニラ麻繊維、レーヨン
のような再生繊維、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポ
リエステルなどの合成繊維も使用可能である。分散剤も
また通常の抄紙に使用される消泡剤・分散剤であシ、そ
の添加量は１チ以下である。
のような再生繊維、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポ
リエステルなどの合成繊維も使用可能である。分散剤も
また通常の抄紙に使用される消泡剤・分散剤であシ、そ
の添加量は１チ以下である。
（以下余白）
発明の効果
以上のように本発明によ２れば、炭素繊維、繊維状活性
炭、パルプ、分散剤で抄紙とした後、この抄紙に微粉末
活性炭と若干のバインダーを浸漬・担持させたもので、
従来は抄紙がすべて繊維状材料であったのに対し、本発
明においては、微粉末活性炭を浸漬・担持させているた
め、高密度・高電導性・高静電容量性などの緒特性を改
善することができ、その結果、電極１としての集電性を
大きく改善することができるとともに、初期特性、低温
特性および信頼性（高温負荷テスト）においても、より
安定した特性を維持することができるものである。
炭、パルプ、分散剤で抄紙とした後、この抄紙に微粉末
活性炭と若干のバインダーを浸漬・担持させたもので、
従来は抄紙がすべて繊維状材料であったのに対し、本発
明においては、微粉末活性炭を浸漬・担持させているた
め、高密度・高電導性・高静電容量性などの緒特性を改
善することができ、その結果、電極１としての集電性を
大きく改善することができるとともに、初期特性、低温
特性および信頼性（高温負荷テスト）においても、より
安定した特性を維持することができるものである。
図は従来の電気二重層キャパシタを示す断面図である。
１．１′・・・・・・電極、２・・・・・・電解液、３
・・・・・・セパレータ、４・・・・・・金属ケース、
６・・・・・・金属蓋、６・・・・・・パツキン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名ハバ
ー電 オ受 ２−電解液 ３−−一乞バレータ ６−一一パッキン
・・・・・・セパレータ、４・・・・・・金属ケース、
６・・・・・・金属蓋、６・・・・・・パツキン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名ハバ
ー電 オ受 ２−電解液 ３−−一乞バレータ ６−一一パッキン
Claims (4)
- （１）炭素繊維，繊維状活性炭，パルプ，分散剤で抄紙
とした後、この抄紙に微粉末活性炭と若干のバインダー
を浸漬・担持させたものを分極性電極として使用したこ
とを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - （２）炭素繊維がフェノールまたはピッチ系の炭素繊維
である特許請求の範囲第１項記載の電気二重層キャパシ
タ。 - （３）繊維状活性炭がフェノールまたはピッチ系の繊維
性活性炭である特許請求の範囲第１項記載の電気二重層
キャパシタ。 - （４）微粉末活性炭がヤシがらまたはおがくずを出発原
料とする微粉末活性炭である特許請求の範囲第１項記載
の電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062417A JPH02240909A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1062417A JPH02240909A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240909A true JPH02240909A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13199553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1062417A Pending JPH02240909A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02240909A (ja) |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062417A patent/JPH02240909A/ja active Pending
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