JPH02252227A

JPH02252227A - 電気二重層コンデンサ

Info

Publication number: JPH02252227A
Application number: JP1073167A
Authority: JP
Inventors: Kaname Kurihara; 要栗原; Satoru Okubo; 哲大久保; Yoshikatsu Kimura; 好克木村
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd; AGC Inc
Priority date: 1989-03-25
Filing date: 1989-03-25
Publication date: 1990-10-11

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）本発明は電気二重層コンデンサ、詳しくは炭素系材料か
らなる分極性電極を用いた電気二重Ｍコンデンサに関す
る。

（従来の技術とその問題点）電気二重層コンデンサに用いる炭素質よりなる分極性電
極としては、従来、活性炭と電解液とを混合してペース
ト化して用いるものが提案されている（特公昭５５−４
１０１５号公報）。

しかしながら、このようなペースト電極に使用された活
性炭の比表面積は実際上はせいぜい１．５００ｍ”／ｇ
程度であり、この電極を用いたコンデンサは単位体積当
りの容量が不充分であるという問題点があった。

また、炭素質として活性炭繊維を用いた電極も特公昭６
０−１５１３８号公報に開示されているが、空隙率が大
きいため、やはり単位体積当りの容量が不充分であった
。

さらに、特開昭６０−４２８０９号公報にはコンデンサ
の低温特性の改良を目的として平均細孔径１５Å以上の
活性炭を用いることが記載されているが、この場合には
活性炭の賦活を促進すると細孔径が増大して低温特性は
改良されるが、一方では常温に部、ける容量が低下する
という問題点があった。

このほかにも、特開昭６１−１０２０２３号公報には、
同じく低温特性の改良を目的として、全細孔容積に対す
る直径２ｎｍ以上の細孔の占める容積の比率が４０％以
上の活性炭を用いることが記載されているが、この場合
にも低温特性は改良されるが依然として常温における容
量値としては不充分であった。

本発明は、このような問題点を解決して、初期容量が高
く、内部抵抗が低く、低温特性に優れた信頼性の高い電
気二重層コンデンサを提供することを目的とするもので
ある。

（問題点を解決するための手段）前記の問題点を解決するために、本発明は分極性電極に
用いる炭素系材料として球状活性炭粒子を用いたもので
ある。

本発明に係る分極性電極に使用される球状活性炭粒子は
１例えば粒径ｌ〜８０μｌで、比重１．３〜２．２ｇ／
ｃｍ’、灰分０，３％以下、電気比抵抗１．３００〜９
．０００ｕΩＣｍの球状炭素粒子を賦活処理して得たも
のである。このような球状活性炭粒子は、コールタール
やコールタールピッチ、石油系重質油等のれき青物を３
５０〜５００℃に加熱処理して得られた球状炭素粒子を
さらに表面賦活処理することによって得ることができる
。

本発明に係る活性炭の物性としては、比表面積２．００
０〜５．０００ｍ”７ｇ、好ましくは３．０００〜４．
５００ｍ”７ｇ、平均細孔径５〜２０人、好ましくは１
０〜１５人、全細孔容積に対する細孔径２ＯＡ以上の細
孔の占める容積の比率が２０〜６０％であるものが好ま
しい、活性炭の物性が前記の範囲から外れると、容量、
内部抵抗および低温特性の中で、いずれかの特性に悪影
響があるので好ましくない、また、比表面積を５．００
０ｍ”７ｇ以上に高めることは、収率の著しい低下を伴
うので実用的ではない。

この球状活性炭粒子は他の活性炭粒子、球状のカーボン
ブラックあるいは非球状のカーボンブラックと併用し、
もしくは単独で使用し、分極性電極を構成しても良い。

本発明で用いる電極としては、この活性炭粉末（活性炭
粒子）を電解液として、ペースト化したものを電極とし
て用いることも可能である。しかしながら、単位体積当
りの容量と機械的強度がさらに良好な電極としては、ポ
リテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略称する
）など耐化学薬品性の優れた結着剤を用いて活性炭粉末
をシート化してなる電極が挙げられる。このようなシー
ト状電極としては、まず活性炭粉末に対し好ましくは１
〜５０重量％、さらに好ましくは５〜３０重量％の好ま
しくはＰＴＦＥ分散液を混合し、得られた粘稠な混合物
を圧縮、押出もしくは圧延、またはこれらの手段を組合
せることによってシート状に成型したものが好適に使用
できる。

このシート状成型物は、さらに必要に応じて一軸方向、
または二輪方向に延伸処理される。この延伸処理は、２
０〜３８０℃好ましくは２０〜２００℃において、好ま
しくは原長の１．１〜５．０倍、特に好ましくは１．２
〜２．０倍になるように公知の方法（例えば、特開昭５
９−１６６５４１号公報）により行なわれる。このよう
にして得られた延伸処理物は、このまま使用することが
できるが、必要に応じて、さらにロール、プレスなどに
より圧延または圧延処理した後、焼成または半焼成処理
して使用する。

本発明の分極性電極と組合せて使用する電解液１ま特に
限定されるものではなく、電気二重層コンデンサ用とし
て使用可能なもの、すなわち非水溶媒系または水溶液系
の電解液が適宜使用される。

本発明で炭素系材料よりなる分極性電極と組合せて用い
られる非水溶媒系電解液としては、例えば過塩素酸、６
フツ化リン酸、４フツ化ホウ酸、パーアルキルスルホン
酸、またはトリフルオロメタンスルホン酸のテトラアル
キルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、
またはアミン塩などの電気化学的に安定な溶質を、プロ
ピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン、１．２−ジメトキシエタン。

スルホラン、ニトロメタンなどの極性有機溶媒に０．１
〜３．０Ｍ／β、好ましくは０．５〜１．５Ｍ／Ｉ２の
濃度で溶解されたものが挙げられる。

本発明で炭素系材料よりなる分極性電極と組合すて用い
られる水溶液系電解液としては、高い電、重任導性を有
する無機酸、無機塩基、または無機塩を溶質とするもの
が好適である。溶質としては、例えば硫酸、４フツ化ホ
ウ酸、硝酸などの酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化アンモニウムなどの塩基
、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩
化アンモニウムなどの塩化物、炭酸カリウム、炭酸ナト
リウム、炭酸カルシウム、炭酸アンモニウムなどの炭酸
塩等が好適に使用される。これらの電解質の中で硫酸、
４フッ化ホウ酸、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウ
ムはン高い電気伝導度が得られる点で特に好ましい。

水溶液系電解液の濃度は１０〜９０重量％の範囲で適宜
選定することができ、一般に９０重量％以上の濃度にな
ると寒冷時に溶質が析出するなどの問題が発生し、また
１０重量％以下の濃度では、電導度が低下してコンデン
サの内部抵抗を増大させるので好ましくない。

前述のシート状物をコンデンサの形状に合せて加工・成
形した電極間に多孔質のセパレータを挟み、前記のよう
な電解液を含浸または満たしてケース中に密閉すること
によって本発明による電気二重層コンデンサが得られる
。

多孔質セパレータとしては１例えばポリプロピレン繊維
不織布、ガラス繊維混抄不織布などが好適に使用できる
。また、セパレータの厚さは５０〜２００μｍが適当で
あり、８０〜１５０μｍとするのが特に好適である。

（実施例）以下５本発明の実施例および比較例を図面な参照して具
体的に説明する。

第１表に示す種々の活性炭を、活性炭７０重量％、カー
ボンブラック２０重量％およびＰＴＦＥ粉末（粒子径０
．３μｍ）１０重量％よりなる粉末混合物１００重量％
に対して水２００重量％を添加し、Ｖ形ブレンダー中で
混和した。得られたペースト状混和物をロール成形機を
用いて圧延し、厚さ１．１ｎｍのシートとした。このシ
ートを３００℃に予熱した状態で一軸方向に１．１倍の
倍率で延伸処理して厚さ０．６ｍｍのシート状戸極材料
を得た。

このシート状電極材料を使用して、第１図に示すような
コイン型電気二重層コンデンサのユニットセル（直径２
０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ）を下記の手順で作製した。

前記シート状電極材料を円板状に打ち抜いて分極電極ｌ
および２（直径１５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）とし、この
分極性電極１．２をポリプロピレン繊維不織布よりなる
セパレータ３を介して互いに対向させてステンレス鋼製
のキャップ４およびステンレス鋼製の缶５からなる外装
容器中に収納する０次に、ユニットセル中に所定の電解
液（実施例１〜３と比較例１〜２においてはテトラエチ
ルホスホ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１．０Ｍ／１２の濃度で溶解したもの、実
施例４〜６と比較例３〜４においては３０％硫酸水溶液
）を注入して分極性電極１゜２およびセパレータ３中に
この電解液を十分に含、浸させた後、ポリプロピレン製
バッキング６を介してキャップ４および５缶５の端部を
かしめて封口し一体化した。

前述のようにして作製した電気二重層コンデンサのユニ
ットセルを使用し、２０℃において実施例１〜３と比較
例１〜２では２．８Ｖ、実施例４〜６と比較例３〜４で
は０．９ｖで３０分間定電圧充電を行ない、その後１ｍ
Ａ定電流放電し、放電時の端子間電圧がＯｖに至るまで
の時間を測定し初期容量（Ｆ）を算出した。

さらに、交流二端子法（周波数１　ｋＨｚ）で内部抵抗
を測定した。引続いて、このセルの−２５℃における容
量を前記と同様にして測定し、２０℃における容量値か
らの容量低下率（％）を算出した。

なお、比較例中の活性炭繊維布は直径１５ｍｍ、厚さ０
．６ｍｍに打ち抜き、その他は実施例と同様の操作およ
び評価を行なった。

第１表（実施例１〜６、比較例１〜４）から明らかなよ
うに１本発明による炭素系材料（球状活性炭粒子が主原
料）よりなる分極性電極を用いることにより、初期容量
、内部抵抗および低温特性について均衡のとれた電気二
重層コンデンサが得られる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、初期容量、内部抵
抗および低温特性について均衡のとれた信頼性に優れた
電気二重層コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気二重層コンデンサの一実施例
態様を示す部分断面図である。１．２・・・分極性電極、　　３・・・セパレータ、４
・・・キャップ、　　　　　　５・・・缶、６・・・パ
ラキング。特許出願人　　エルナー株式会社図面の浄書５容に変更なし）手続補正書（自発）平成元年４月１３日２゜発明の名称電気二重層コンデンサ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人郵便番号　２５１住　　所　神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号４゜補正の対象明細書の浄書（内容に変更なし）図面の浄書（内容に変更なし）５゜補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】

（１）球状活性炭粒子を使用してなる分極性電極。
（２）球状活性炭粒子を使用してなる分極性電極を用い
た電気二重層コンデンサ。
（３）コールタール、コールタールピッチなどの石油系
重質油のれき青物を加熱処理して得た球状炭素粒子をさ
らに表面賦活処理して得た球状活性炭粒子を使用してな
る分極性電極を用いた電気二重層コンデンサ。
（４）電解液として非水溶媒系電解液を用いることを特
徴とする特許請求の範囲（２）または（３）の電気二重
層コンデンサ。
（５）電解液として水溶媒系電解液を用いることを特徴
とする特許請求の範囲（２）または（３）の電気二重層
コンデンサ。