JPH023532B2 - - Google Patents
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Description
産業上の利用分野
本発明は、炭素または活性炭素を電極として用
いるキヤパシタ、電池の電極材料に関するもので
ある。 従来例の構成とその問題点 炭素または活性炭を電極として用いるキヤパシ
タ、電池はそれぞれ第１図、第２図に示す構成の
ものが知られている。第１図のものは、活性炭繊
維布を分極性電極に用いた電気二重層キヤパシタ
である。すなわち、活性炭繊維布から構成された
一対の分極性電極１，２と、この電極の片側にプ
ラズマ溶射法によつて形成されたアルミニウム集
電層３，４、これらの電極間のセパレータ５、ガ
スケツトリング６、ケース７，８とから成り、活
性炭繊維布より成る分極性電極１，２には電解液
が含浸されている。 また第２図のものは、炭素繊維とニツケル酸化
物とをそれぞれ負、正極に用いた電池の構成図で
ある。すなわち、炭素繊維布から成る負極１０、
焼結型ニツケル極１１の間にポリプロピレン製セ
パレータ１２が存在し、電解液としてか性カリ水
溶液１３を用いたものである。１４はアクリル樹
脂製のケースである。 このような、活性炭や炭素、特に活性炭繊維や
炭素繊維を電極に用いたキヤパシタ、電池は近年
その安定性、コストの点から活発に開発実用化が
進められている。 ところで例えば、上記のキヤパシタを例にとる
と、用いられている活性炭の利用率は必ずしも満
足なものでない。以下に、上記キヤパシタを例に
挙げて、具体的にその改善すべき点について述べ
る。 第３図は、電気二重層キヤパシタの基本構成原
理を示す図である。すなわち、一対の分極性電極
２０，２１とこの間の電解液２２とから成る系に
外部から電界を印加すると、分極性電極２０，２
１と電解液２２との界面に電気二重層２３が形成
される。この時電気二重層の厚さをδ、電解液の
誘電率をε、分極性電極の表面積をＳとすると、
この系に蓄積される電気量Ｃは(1)式で表わされ
る。 Ｃ＝∫ε／4πδ・dS ……(1) ただし２４は直流電源、２５はスイツチであ
る。 この式からわかるように、電気量Ｃは分極性電
極の表面積Ｓに比例するものであるが、その表面
の利用率は次のように非常に小さい。(1)式で求め
られる電気二重層の理論容量は約30μF／cm2であ
る。一方前述のキヤパシタで比表面積約2000m2／
ｇの活性炭繊維を用いたものでは目付200ｇ／m2
の電極１cm2当たり約2Fのものが得られる。この
電極の有する表面積は40m2であり、得られる理論
容量値は6Fである。すなわち理論容量を考慮す
ると、表面の有効利用率は約３割強である。 このような活性炭の表面の有効利用を妨げる要
因としては活性炭表面の細孔径、活性炭表面の電
解液との「ぬれ」「親和性」の２点が考えられる。 第１の細孔径の点については、特願昭58−
46310に詳述してあるが、電気二重層の厚さが３
〜４Åであることを考慮すると、細孔径が20Å以
上であることが細孔の有効利用に好ましい結果を
与える。 第２の活性炭表面を電解液との「親和性」の問
題は、細孔径とともに電気二重層形成に関し重要
な影響を有する。一般に炭素繊維、活性炭繊維の
表面には、末端に−OH基、−COOH基を有する
炭素原子が存在するが、実使用時は、空中浮遊物
や、人体の皮脂などから飛来した有機物汚れが存
在している。このような汚れでおおわれている炭
素表面は電解液との相互作用が妨げられ、その結
果この部分は電気二重層形成に寄与しなくなり、
既述のように炭素表面の有効利用率が低くなる。
一般にこのように汚れた炭素表面の水、プロピレ
ンカーボネートなどの溶媒に対する接触角は20〜
40゜である。 電池の電極として炭素を用いる時も、その表面
が有機物の汚れによりおおわれている時は、電極
としての活性点を減少し、その結果、単位容積あ
たりの出力値も小さくなることは当然予想され
る。 このような有機物汚れは、例えば硝酸、塩酸な
どの酸や、アルコール、アセトンなどのような有
機溶剤によつてもある程度除去可能であるが、除
去能力が不完全なこと、Cl-、NO3 -イオンの残
留、さらには炭素、活性炭素自身の変質などをき
たし、いずれも適当な処理方法ではない。 発明の目的 本発明は、電気二重層キヤパシタや、電池に用
いる電極として優れた性能を有する活性炭、炭素
の製造法を提供するものである。 発明の構成 本発明は、炭素または活性炭素に紫外線を照射
処理することを特徴とするキヤパシタまたは電池
用電極の製造方法である。 本発明によれば、炭素、活性炭素の表面に付着
して存在する有機化合物が紫外線により分解され
るとともに、紫外線により発生したオゾンの分解
過程における強力な酸化作用により有機化合物が
揮発生の物質に変化して汚染面より除去される。 さらに炭素、活性炭素の表面に存在する−
OH、−COOHなどの活性な基が、紫外線やオゾ
ン分解により供給される原子状の酸素によつて活
性化される。このため、電解液と電極との親和性
が良好に保たれ、電気二重層容量が形成される炭
素の有効利用面積が大巾に増大したり、電池電極
として電解液と炭素電極との界面の酸化還元反応
が速やかに進行するようになる。 これらのことから、本発明の炭素、活性炭素電
極は、高容量密度のキヤパシタ、電池を与える。 実施例の説明 まず最初に、本発明で用いる紫外線、オゾンに
よる炭素、活性炭素表面の洗浄、活性化について
詳しく説明する。 例えば、第４図に示すようにフエノール樹脂系
の繊維30をN2、H2O存在下、1000℃の雰囲気で
炭化・賦活すると、直径２〜20nｍの細孔３１が
多数形成され、賦活後、すぐにキヤパシタ電極に
供すれば、活性炭の表面が清浄に保たれたまま電
解液となじむため、ある程度の表面積の有効利用
が達成される。しかしながら、実際上は炭化・賦
活後、電極として供するためには、材料の円形打
抜き、集電極の付与など、一般雰囲気中で長時間
保つことを余儀なくされるため、第４図のｂに示
すように、その表面は、有機物のよごれ３２によ
つておおわれてしまう。この汚れとしては、人体
の皮脂、塵埃、油煙などが考えられる。 これらの有機物に紫外線を照射すると紫外線を
吸収し、光分解して、イオン、フリーラジカル、
励起状態の分子、中性分子などが形成される。低
圧水銀灯より放射される主な紫外線の波長は
184.9nｍ、253.7nｍであり、それぞれのモル当た
りのエネルギーは前者で647KJmole-1、後者で
472KJmole-1である。 空気中の酸素O2が184.9nｍの紫外線に照射され
ると紫外線を吸収し、式(2)の反応によつてオゾン
を発生する。 O2→Ｏ＋Ｏ Ｏ＋O2→O3 ……(2) またオゾンが253.7nｍの紫外線に照射されると
紫外線を吸収してO3を分解する。 このようなO3の生成・分解の過程において原
子状の酸素０が発生し、この原子状の酸素０が強
力な酸化力を有する。 有機物の種々な分子の結合エネルギーは、 Ｏ−Ｏ 138.5KJmole-1 Ｃ−Ｃ 347.7KJmole-1 Ｃ≡Ｎ 791KJmole-1 のように100〜800KJmole-1の範囲である。これ
らの結合エネルギーより強いエネルギーを照射す
ることにより有機化合物を分解することができ
る。 このように紫外線により励起された汚染物質あ
るいは光分解で生成した汚染物質のフリーラジカ
ルなどは、さらにオゾン分解によつて生成した原
子状の酸素と反応してCO2、H2O、N2、O2のよ
うな低分子量の分子となり炭素、活性炭素の表面
から除去される。 第５図は、本発明で用いる紫外線照射装置の概
要図である。ａは試料台４０と低圧水銀ランプ４
１、アルミニウム製反射板４２とから成り、外４
３内には紫外線分解により生成したオゾンが存在
する。ｂは試料台５０、低圧水銀ランプ５１、ア
ルミニウム製反射板５２から構成され、外枠５３
内には水銀ランプ５１部と試料室５４とがオゾン
レス石英板５５によつて隔離されており、試料に
紫外線５６のみが照射される構造になつている。
４４，５７は、いずれも被照射試料である。いず
れも紫外ランプと被照射物との距離は５〜10mmで
ある。 第６図は、炭素繊維を本装置ａ，ｂを用いて処
理した時の水の接触角を処理回数に対して示した
ものである。１回の処理時間は60秒である。図中
ａ，ｂはそれぞれ上記装置ａ，ｂを用いて処理し
た炭素繊維の接触角であるが、未処理の時30゜だ
つたものがａでは2゜、ｂでは5゜にまで減少してい
る。比較のため硝酸水溶液で処理した値をＣに示
したが、60秒浸漬を５回繰り返しても接触角は
20゜以下にはならなかつた。 以上の値は、炭素繊維−水の接触角であるが、
テトラエチルアンモニウムパークロレート、プロ
ピレンカーボネートのような有機系電解液と炭素
繊維との接触角に対する紫外線洗浄効果も上記と
同等のようになる。 第７図は、本発明の方法で処理した炭素繊維の
水に対する接触角の経時変化（空気中に試料を放
置した時）を示すものであるが、処理後１時間で
大きく劣化し、以後100時間で処理前の値にもど
る。このことから、本発明処理後、速やかに次工
程で進むことが望ましい。 なお紫外線照射するときの炭素、活性炭素は粉
末繊維の他、繊維で紡糸した糸を用いた織布、不
織布、フエルト、紙、あるいは発泡体、グラシツ
クカーボン、層間化合物でもよい。 次に本発明の具体的な実施例を示す。 実施例 １ 大きさ50mm×50mmのフエノール系活性炭繊維織
布（目付100ｇ／m2）を第５図に示す低圧水銀ラ
ンプ照射装置ａ，ｂを用いて60秒間処理した。こ
の処理を施した布を直径10mmの円形に打抜き電極
１，２とセパレータ５を介して第１図に示す構成
にキヤパシタを組立てた。なお電解液としてはプ
ロピレンカーボネートとテトラエチルアンモニウ
ムパークロレートとの混合液を用いた。第１図に
示すアルミニウムプラズマ溶射層３，４は、上記
処理を施した後、形成したものと、この層を有さ
ないものの２種類試作した。 さらに比較のために、活性炭繊維に何も処理を
施さなかつたもの、1mole／の硝酸水溶液で60
秒沸処理を行つたものの試作も行つた。第１表に
得られたキヤパシタ特性を列挙する。
いるキヤパシタ、電池の電極材料に関するもので
ある。 従来例の構成とその問題点 炭素または活性炭を電極として用いるキヤパシ
タ、電池はそれぞれ第１図、第２図に示す構成の
ものが知られている。第１図のものは、活性炭繊
維布を分極性電極に用いた電気二重層キヤパシタ
である。すなわち、活性炭繊維布から構成された
一対の分極性電極１，２と、この電極の片側にプ
ラズマ溶射法によつて形成されたアルミニウム集
電層３，４、これらの電極間のセパレータ５、ガ
スケツトリング６、ケース７，８とから成り、活
性炭繊維布より成る分極性電極１，２には電解液
が含浸されている。 また第２図のものは、炭素繊維とニツケル酸化
物とをそれぞれ負、正極に用いた電池の構成図で
ある。すなわち、炭素繊維布から成る負極１０、
焼結型ニツケル極１１の間にポリプロピレン製セ
パレータ１２が存在し、電解液としてか性カリ水
溶液１３を用いたものである。１４はアクリル樹
脂製のケースである。 このような、活性炭や炭素、特に活性炭繊維や
炭素繊維を電極に用いたキヤパシタ、電池は近年
その安定性、コストの点から活発に開発実用化が
進められている。 ところで例えば、上記のキヤパシタを例にとる
と、用いられている活性炭の利用率は必ずしも満
足なものでない。以下に、上記キヤパシタを例に
挙げて、具体的にその改善すべき点について述べ
る。 第３図は、電気二重層キヤパシタの基本構成原
理を示す図である。すなわち、一対の分極性電極
２０，２１とこの間の電解液２２とから成る系に
外部から電界を印加すると、分極性電極２０，２
１と電解液２２との界面に電気二重層２３が形成
される。この時電気二重層の厚さをδ、電解液の
誘電率をε、分極性電極の表面積をＳとすると、
この系に蓄積される電気量Ｃは(1)式で表わされ
る。 Ｃ＝∫ε／4πδ・dS ……(1) ただし２４は直流電源、２５はスイツチであ
る。 この式からわかるように、電気量Ｃは分極性電
極の表面積Ｓに比例するものであるが、その表面
の利用率は次のように非常に小さい。(1)式で求め
られる電気二重層の理論容量は約30μF／cm2であ
る。一方前述のキヤパシタで比表面積約2000m2／
ｇの活性炭繊維を用いたものでは目付200ｇ／m2
の電極１cm2当たり約2Fのものが得られる。この
電極の有する表面積は40m2であり、得られる理論
容量値は6Fである。すなわち理論容量を考慮す
ると、表面の有効利用率は約３割強である。 このような活性炭の表面の有効利用を妨げる要
因としては活性炭表面の細孔径、活性炭表面の電
解液との「ぬれ」「親和性」の２点が考えられる。 第１の細孔径の点については、特願昭58−
46310に詳述してあるが、電気二重層の厚さが３
〜４Åであることを考慮すると、細孔径が20Å以
上であることが細孔の有効利用に好ましい結果を
与える。 第２の活性炭表面を電解液との「親和性」の問
題は、細孔径とともに電気二重層形成に関し重要
な影響を有する。一般に炭素繊維、活性炭繊維の
表面には、末端に−OH基、−COOH基を有する
炭素原子が存在するが、実使用時は、空中浮遊物
や、人体の皮脂などから飛来した有機物汚れが存
在している。このような汚れでおおわれている炭
素表面は電解液との相互作用が妨げられ、その結
果この部分は電気二重層形成に寄与しなくなり、
既述のように炭素表面の有効利用率が低くなる。
一般にこのように汚れた炭素表面の水、プロピレ
ンカーボネートなどの溶媒に対する接触角は20〜
40゜である。 電池の電極として炭素を用いる時も、その表面
が有機物の汚れによりおおわれている時は、電極
としての活性点を減少し、その結果、単位容積あ
たりの出力値も小さくなることは当然予想され
る。 このような有機物汚れは、例えば硝酸、塩酸な
どの酸や、アルコール、アセトンなどのような有
機溶剤によつてもある程度除去可能であるが、除
去能力が不完全なこと、Cl-、NO3 -イオンの残
留、さらには炭素、活性炭素自身の変質などをき
たし、いずれも適当な処理方法ではない。 発明の目的 本発明は、電気二重層キヤパシタや、電池に用
いる電極として優れた性能を有する活性炭、炭素
の製造法を提供するものである。 発明の構成 本発明は、炭素または活性炭素に紫外線を照射
処理することを特徴とするキヤパシタまたは電池
用電極の製造方法である。 本発明によれば、炭素、活性炭素の表面に付着
して存在する有機化合物が紫外線により分解され
るとともに、紫外線により発生したオゾンの分解
過程における強力な酸化作用により有機化合物が
揮発生の物質に変化して汚染面より除去される。 さらに炭素、活性炭素の表面に存在する−
OH、−COOHなどの活性な基が、紫外線やオゾ
ン分解により供給される原子状の酸素によつて活
性化される。このため、電解液と電極との親和性
が良好に保たれ、電気二重層容量が形成される炭
素の有効利用面積が大巾に増大したり、電池電極
として電解液と炭素電極との界面の酸化還元反応
が速やかに進行するようになる。 これらのことから、本発明の炭素、活性炭素電
極は、高容量密度のキヤパシタ、電池を与える。 実施例の説明 まず最初に、本発明で用いる紫外線、オゾンに
よる炭素、活性炭素表面の洗浄、活性化について
詳しく説明する。 例えば、第４図に示すようにフエノール樹脂系
の繊維30をN2、H2O存在下、1000℃の雰囲気で
炭化・賦活すると、直径２〜20nｍの細孔３１が
多数形成され、賦活後、すぐにキヤパシタ電極に
供すれば、活性炭の表面が清浄に保たれたまま電
解液となじむため、ある程度の表面積の有効利用
が達成される。しかしながら、実際上は炭化・賦
活後、電極として供するためには、材料の円形打
抜き、集電極の付与など、一般雰囲気中で長時間
保つことを余儀なくされるため、第４図のｂに示
すように、その表面は、有機物のよごれ３２によ
つておおわれてしまう。この汚れとしては、人体
の皮脂、塵埃、油煙などが考えられる。 これらの有機物に紫外線を照射すると紫外線を
吸収し、光分解して、イオン、フリーラジカル、
励起状態の分子、中性分子などが形成される。低
圧水銀灯より放射される主な紫外線の波長は
184.9nｍ、253.7nｍであり、それぞれのモル当た
りのエネルギーは前者で647KJmole-1、後者で
472KJmole-1である。 空気中の酸素O2が184.9nｍの紫外線に照射され
ると紫外線を吸収し、式(2)の反応によつてオゾン
を発生する。 O2→Ｏ＋Ｏ Ｏ＋O2→O3 ……(2) またオゾンが253.7nｍの紫外線に照射されると
紫外線を吸収してO3を分解する。 このようなO3の生成・分解の過程において原
子状の酸素０が発生し、この原子状の酸素０が強
力な酸化力を有する。 有機物の種々な分子の結合エネルギーは、 Ｏ−Ｏ 138.5KJmole-1 Ｃ−Ｃ 347.7KJmole-1 Ｃ≡Ｎ 791KJmole-1 のように100〜800KJmole-1の範囲である。これ
らの結合エネルギーより強いエネルギーを照射す
ることにより有機化合物を分解することができ
る。 このように紫外線により励起された汚染物質あ
るいは光分解で生成した汚染物質のフリーラジカ
ルなどは、さらにオゾン分解によつて生成した原
子状の酸素と反応してCO2、H2O、N2、O2のよ
うな低分子量の分子となり炭素、活性炭素の表面
から除去される。 第５図は、本発明で用いる紫外線照射装置の概
要図である。ａは試料台４０と低圧水銀ランプ４
１、アルミニウム製反射板４２とから成り、外４
３内には紫外線分解により生成したオゾンが存在
する。ｂは試料台５０、低圧水銀ランプ５１、ア
ルミニウム製反射板５２から構成され、外枠５３
内には水銀ランプ５１部と試料室５４とがオゾン
レス石英板５５によつて隔離されており、試料に
紫外線５６のみが照射される構造になつている。
４４，５７は、いずれも被照射試料である。いず
れも紫外ランプと被照射物との距離は５〜10mmで
ある。 第６図は、炭素繊維を本装置ａ，ｂを用いて処
理した時の水の接触角を処理回数に対して示した
ものである。１回の処理時間は60秒である。図中
ａ，ｂはそれぞれ上記装置ａ，ｂを用いて処理し
た炭素繊維の接触角であるが、未処理の時30゜だ
つたものがａでは2゜、ｂでは5゜にまで減少してい
る。比較のため硝酸水溶液で処理した値をＣに示
したが、60秒浸漬を５回繰り返しても接触角は
20゜以下にはならなかつた。 以上の値は、炭素繊維−水の接触角であるが、
テトラエチルアンモニウムパークロレート、プロ
ピレンカーボネートのような有機系電解液と炭素
繊維との接触角に対する紫外線洗浄効果も上記と
同等のようになる。 第７図は、本発明の方法で処理した炭素繊維の
水に対する接触角の経時変化（空気中に試料を放
置した時）を示すものであるが、処理後１時間で
大きく劣化し、以後100時間で処理前の値にもど
る。このことから、本発明処理後、速やかに次工
程で進むことが望ましい。 なお紫外線照射するときの炭素、活性炭素は粉
末繊維の他、繊維で紡糸した糸を用いた織布、不
織布、フエルト、紙、あるいは発泡体、グラシツ
クカーボン、層間化合物でもよい。 次に本発明の具体的な実施例を示す。 実施例 １ 大きさ50mm×50mmのフエノール系活性炭繊維織
布（目付100ｇ／m2）を第５図に示す低圧水銀ラ
ンプ照射装置ａ，ｂを用いて60秒間処理した。こ
の処理を施した布を直径10mmの円形に打抜き電極
１，２とセパレータ５を介して第１図に示す構成
にキヤパシタを組立てた。なお電解液としてはプ
ロピレンカーボネートとテトラエチルアンモニウ
ムパークロレートとの混合液を用いた。第１図に
示すアルミニウムプラズマ溶射層３，４は、上記
処理を施した後、形成したものと、この層を有さ
ないものの２種類試作した。 さらに比較のために、活性炭繊維に何も処理を
施さなかつたもの、1mole／の硝酸水溶液で60
秒沸処理を行つたものの試作も行つた。第１表に
得られたキヤパシタ特性を列挙する。
【表】
実施例 ２
やしがら活性炭粉末を第５図ａの照射装置で60
秒間処理した。この時、粉末を振動撹拌し、粉末
全体の表面に均一に紫外線が照射されるようにし
た。このように処理した活性炭粉末を速やかにポ
リ４フツ化エチレン粉末とメタノールとに混ぜ、
粘稠性の物体をつくつた。次にアルミニウムネツ
ト上にこの粘稠性物体を塗布し乾燥した。このよ
うにしてできた電極２枚とセパレータとを捲回
し、プロピレンカーボネート、テトラエチルアン
モニウムパークロレートの混合溶液を含浸して、
さらにアルミケースで外装した。 第８図は、本実施例のキヤパシタの構造図であ
り、アルミニウムネツト上に形成した活性炭電極
７０，７１、セパレータ７２、リード７３，７
４、ケース７５、ゴムキヤツプ７６から構成され
る。なお用いたアルミニウムネツトの大きさは、
1.5cm×４cmである。 実施例 ３ やしがら活性炭粉末を第５図ａの照射装置で60
秒間処理した。この時粉末を振動撹拌し、粉末全
体の表面に均一に紫外線が照射されるようにし
た。このように処理した活性炭粉末を速やかに
1mole／の硫酸と混合し、第９図に示す構成で
組立てた。第９図で８０，８１は導電性樹脂電
極、８２はセパレータ、８３は絶縁性樹脂リング
であり、８４，８５は上記の活性炭粉末、硫酸の
混合物で粘稠性の分極性電極である。なお、用い
た分極性電極は直径10mm、厚さ１mmの円板状のも
のである。 第２表に、実施例２、３で試作したキヤパシタ
の特性を示す。比較のために、未処理活性炭粉末
を用いたキヤパシタの特性も併記する。
秒間処理した。この時、粉末を振動撹拌し、粉末
全体の表面に均一に紫外線が照射されるようにし
た。このように処理した活性炭粉末を速やかにポ
リ４フツ化エチレン粉末とメタノールとに混ぜ、
粘稠性の物体をつくつた。次にアルミニウムネツ
ト上にこの粘稠性物体を塗布し乾燥した。このよ
うにしてできた電極２枚とセパレータとを捲回
し、プロピレンカーボネート、テトラエチルアン
モニウムパークロレートの混合溶液を含浸して、
さらにアルミケースで外装した。 第８図は、本実施例のキヤパシタの構造図であ
り、アルミニウムネツト上に形成した活性炭電極
７０，７１、セパレータ７２、リード７３，７
４、ケース７５、ゴムキヤツプ７６から構成され
る。なお用いたアルミニウムネツトの大きさは、
1.5cm×４cmである。 実施例 ３ やしがら活性炭粉末を第５図ａの照射装置で60
秒間処理した。この時粉末を振動撹拌し、粉末全
体の表面に均一に紫外線が照射されるようにし
た。このように処理した活性炭粉末を速やかに
1mole／の硫酸と混合し、第９図に示す構成で
組立てた。第９図で８０，８１は導電性樹脂電
極、８２はセパレータ、８３は絶縁性樹脂リング
であり、８４，８５は上記の活性炭粉末、硫酸の
混合物で粘稠性の分極性電極である。なお、用い
た分極性電極は直径10mm、厚さ１mmの円板状のも
のである。 第２表に、実施例２、３で試作したキヤパシタ
の特性を示す。比較のために、未処理活性炭粉末
を用いたキヤパシタの特性も併記する。
【表】
実施例 ４
実施例１で述べたものと同じ形状のキヤパシタ
を組んだ。ただし、照射装置には第５図ａのもの
を用い、照射後、(1)速やかに組立てたもの、(2)１
時間室内に放置したもの、(3)５時間室内に放置し
たもの、(4)10時間室内に放置したもの、(5)100時
間室内に放置したもの、の５種類の活性炭繊維布
を用いてキヤパシタを組立てた。 第３表は、本実施例で得られたキヤパシタの特
性を示すものである。
を組んだ。ただし、照射装置には第５図ａのもの
を用い、照射後、(1)速やかに組立てたもの、(2)１
時間室内に放置したもの、(3)５時間室内に放置し
たもの、(4)10時間室内に放置したもの、(5)100時
間室内に放置したもの、の５種類の活性炭繊維布
を用いてキヤパシタを組立てた。 第３表は、本実施例で得られたキヤパシタの特
性を示すものである。
【表】
実施例 ４
ピツチ系炭素繊維（目付300ｇ／m2）を第５図
ａの装置で120秒間照射処理した。処理後、炭素
繊維を大きさ20mm×25mmの寸法にし、第１０図１
００に示すように正極とした。１０１はアクリル
樹脂製の保持材であり、電極取出しには炭素棒１
０２を用いた。一方１０３は焼結式ニツケル極で
あり、正極と同じ面積の穴１０４を有するアクリ
ル樹脂板１０５で保持した。１０６は白金線であ
り電極リードとして用いた。１０８はセパレータ
である。全体をアクリル樹脂の箱１０７に入れ、
か性カリ水溶液電解液を用いた。 第１１図は、この実施例で試作した電池の10ｍ
Ａ定電流放電特性であるａ。なお同図に本発明処
理を施さない炭素繊維布を用いた電池の放電特性
も併記したｂ。 なお実施例１に示す従来例の活性炭繊維処理な
しの試料は、プラズマ溶射アルミニウム電極を施
したものであるが、同じ実施例の本発明でアルミ
ニウムを有するものはインピーダンスが従来例よ
り非常に低い値を示している。このことは、紫外
線処理した炭素の表面が、プラズマ溶射アルミニ
ウム層との親和性が非常に良く、電気的、機械的
接触が改善されたため、低インピーダンスが達成
されたものと考えられ、この点からも本発明の効
果が期待される。 発明の効果 以上のように、本発明によれば炭素、活性炭の
表面の汚染有機物質が洗浄除去されるとともに、
構成物中の−OH基、−COOH基が紫外線や発生
期の酸素原子によつて活性化される。このため、
電解液と、炭素、活性炭素との親和性が改善さ
れ、両者間での電子の授受、酸化還元反応が活性
化されるとともに、径の小さな領域の細孔もこれ
ら反応に有効に寄与するため、表面の有効利用率
が増加する。これらの結果、本発明の炭素、活性
炭素をキヤパシタの分極性電極や、電池の正、負
極材料として用いると、従来より大巾に蓄積電荷
容量、放電容量が増加する。 また湿式処理と比較すると、処理による強度劣
化が小さいことも本発明の大きな効果のひとつで
ある。
ａの装置で120秒間照射処理した。処理後、炭素
繊維を大きさ20mm×25mmの寸法にし、第１０図１
００に示すように正極とした。１０１はアクリル
樹脂製の保持材であり、電極取出しには炭素棒１
０２を用いた。一方１０３は焼結式ニツケル極で
あり、正極と同じ面積の穴１０４を有するアクリ
ル樹脂板１０５で保持した。１０６は白金線であ
り電極リードとして用いた。１０８はセパレータ
である。全体をアクリル樹脂の箱１０７に入れ、
か性カリ水溶液電解液を用いた。 第１１図は、この実施例で試作した電池の10ｍ
Ａ定電流放電特性であるａ。なお同図に本発明処
理を施さない炭素繊維布を用いた電池の放電特性
も併記したｂ。 なお実施例１に示す従来例の活性炭繊維処理な
しの試料は、プラズマ溶射アルミニウム電極を施
したものであるが、同じ実施例の本発明でアルミ
ニウムを有するものはインピーダンスが従来例よ
り非常に低い値を示している。このことは、紫外
線処理した炭素の表面が、プラズマ溶射アルミニ
ウム層との親和性が非常に良く、電気的、機械的
接触が改善されたため、低インピーダンスが達成
されたものと考えられ、この点からも本発明の効
果が期待される。 発明の効果 以上のように、本発明によれば炭素、活性炭の
表面の汚染有機物質が洗浄除去されるとともに、
構成物中の−OH基、−COOH基が紫外線や発生
期の酸素原子によつて活性化される。このため、
電解液と、炭素、活性炭素との親和性が改善さ
れ、両者間での電子の授受、酸化還元反応が活性
化されるとともに、径の小さな領域の細孔もこれ
ら反応に有効に寄与するため、表面の有効利用率
が増加する。これらの結果、本発明の炭素、活性
炭素をキヤパシタの分極性電極や、電池の正、負
極材料として用いると、従来より大巾に蓄積電荷
容量、放電容量が増加する。 また湿式処理と比較すると、処理による強度劣
化が小さいことも本発明の大きな効果のひとつで
ある。
第１図は活性炭電極を用いた電気二重層キヤパ
シタの一例を示す縦断面図、第２図は活性炭電極
を用いた電池の一例を示す縦断面図、第３図は電
気二重層キヤパシタの構成原理を示す図、第４図
は活性炭繊維の表面汚染を模式的に示す図、第５
図は本発明で用いる紫外線照射装置の構成例を示
す図、第６図は紫外線照射した炭素繊維の水に対
する接触角を示すグラフ、第７図は紫外線処理後
の炭素繊維の水に対する接触角の経時変化を示し
た図、第８図は実施例のキヤパシタの要部欠截斜
視図、第９図は他の実施例を示すキヤパシタの縦
断面図、第１０図は他の実施例を示す電池の要部
欠截斜視図、第１１図は同電池の放電特性を示す
図である。
シタの一例を示す縦断面図、第２図は活性炭電極
を用いた電池の一例を示す縦断面図、第３図は電
気二重層キヤパシタの構成原理を示す図、第４図
は活性炭繊維の表面汚染を模式的に示す図、第５
図は本発明で用いる紫外線照射装置の構成例を示
す図、第６図は紫外線照射した炭素繊維の水に対
する接触角を示すグラフ、第７図は紫外線処理後
の炭素繊維の水に対する接触角の経時変化を示し
た図、第８図は実施例のキヤパシタの要部欠截斜
視図、第９図は他の実施例を示すキヤパシタの縦
断面図、第１０図は他の実施例を示す電池の要部
欠截斜視図、第１１図は同電池の放電特性を示す
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素または活性炭素に紫外線を照射処理する
ことを特徴とするキヤパシタまたは電池用電極の
製造法。 ２ 紫外線の照射を酸素分子の存在下で行う特許
請求の範囲第１項記載のキヤパシタまたは電池用
電極の製造法。 ３ 前記紫外線が、少なくとも184.9nｍ、253.7n
ｍに波長ピークを有するものである特許請求の範
囲第１項記載のキヤパシタまたは電池用電極の製
造法。 ４ 前記炭素または活性炭素が、粉末状または繊
維状である特許請求の範囲第１項記載のキヤパシ
タまたは電池用電極の製造法。 ５ 前記炭素または活性炭素が、活性炭繊維また
は炭素繊維で紡糸した糸を用いて織られた織布、
不織布、フエルトまたは紙である特許請求の範囲
第１項記載のキヤパシタまたは電池用電極の製造
法。 ６ 前記炭素または活性炭素が、炭素の発泡体、
黒鉛、グラツシーカーボンまた層間炭素化合物で
ある特許請求の範囲第１項記載のキヤパシタまた
は電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59005005A JPS60149114A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | キヤパシタまたは電池用電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59005005A JPS60149114A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | キヤパシタまたは電池用電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149114A JPS60149114A (ja) | 1985-08-06 |
| JPH023532B2 true JPH023532B2 (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=11599438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59005005A Granted JPS60149114A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | キヤパシタまたは電池用電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60149114A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62202463A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Kuraray Co Ltd | 電極材料 |
| JP3012240B2 (ja) * | 1987-09-25 | 2000-02-21 | 東洋紡績株式会社 | 分極性電極材の製造方法 |
| AUPQ253099A0 (en) * | 1999-08-30 | 1999-09-23 | Energy Storage Systems Pty Ltd | A charge storage device |
| JP2005272184A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 親水性カーボンナノチューブの製造方法 |
| JP4895083B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2012-03-14 | アイシン精機株式会社 | 黒鉛粒子の表面改質方法 |
| JP5721726B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2015-05-20 | 中村 八束 | 蓄電装置 |
| US9859064B2 (en) | 2013-02-26 | 2018-01-02 | Nippon Valqua Industries, Ltd. | Method for producing activated carbon sheet and method for improving impregnation of activated carbon sheet with electrolyte solution |
-
1984
- 1984-01-13 JP JP59005005A patent/JPS60149114A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149114A (ja) | 1985-08-06 |
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