JPH02847B2 - - Google Patents
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- JPH02847B2 JPH02847B2 JP55129766A JP12976680A JPH02847B2 JP H02847 B2 JPH02847 B2 JP H02847B2 JP 55129766 A JP55129766 A JP 55129766A JP 12976680 A JP12976680 A JP 12976680A JP H02847 B2 JPH02847 B2 JP H02847B2
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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
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
本発明は電気二重層キヤパシタに関するもので
あり、詳しくは従来にない高耐電圧で安定な特性
を得ることを目的とするものである。 一般に、電気二重層キヤパシタは、分極性電極
と電解質（液）との界面に形成される電気二重層
を利用したフアラツドオーダーの超大静電容量を
持つたキヤパシタであり、最近ガス安全弁瞬時保
持用、頑具用電源、メモリーバツクアツプ用など
に広く用いられるようになつてきた。 この電気二重層キヤパシタの基本的な構成は第
１図のようなものであり、すなわち１，１′は分
極性電極、２は電解質（液）を含んだ微孔性のセ
パレータである。 また、実用的には、第２図のようにアルミニウ
ム、タンタル、チタン等の弁作用金属からなる集
電体３に分極性電極４を担持させ、それに引出し
リード５を接続して電極体とし、そしてこの電極
体を第３図のように間にセパレータを介在させて
巻回して巻回ユニツト６とし、その巻回ユニツト
６に電解液を含浸した後アルミニウムケース７内
に収納してゴムパツキング８、封口樹脂９により
封口することにより構成されている。 また、第４図に示すように電極体１０，１０′
間にセパレータ１１を介在させて対向させた扁平
ユニツトを導電性樹脂フイルム１２，１２′と絶
縁性リング１３とで外装し、扁平状にしたものも
考えられている。 ところで、この電気二重層キヤパシタは超大静
電容量性であることは前述したが、耐電圧が低い
ことが最大の欠点である。これは、電極−電解液
系に電圧を印加した時、電流が大きく流れだす電
圧（分解電圧）以下でしか使用できないからであ
る。そして、それは、含水電解液においては、
1.23V以下、非水電解液では3.0V程度であり、他
のコンデンサの耐電圧に比べて大きく劣るもので
ある。 現実には、長時間寿命をはじめ、各種マージン
により、含水電解液では1V程度、非水電解液で
2V程度が最大印加電圧である。 ところが、電気二重層キヤパシタの最大の用途
はメモリーバツクアツプ用であり、その駆動電圧
は、今後5Vに集約されつつあるのに対して、現
在の耐電圧では３個以上の直列接続が必要となつ
てくる。このことは、２個直列では体積が２倍と
なり、静電容量が1/2となるし、３個直列では体
積は３倍となり、静電容量が1/3となり、コスト
およびスペースにおいて、非常に不利である。 本発明はこのような問題点に鑑み、より高い耐
電圧化をめざし、種々の検討を行なつた結果、見
出したものであり、以下本発明の内容について説
明する。 電気二重層キヤパシタの対向する電極は、全く
同じものを使用している。これは、それぞれの電
極と電解液との界面に存在する電気二重層容量が
直列接続された形となり、その合成容量が利用さ
れるためであり、同一容量値の電極体の使用が最
も大きな静電容量が得られることになることか
ら、採用されているのである。なお、巻回ユニツ
トを用いる場合、内側電極と外側電極を完全に対
向させるには、内側電極がやや短かくなつてい
る。 まず、本発明者らは、同一ロツトの製品を作製
し、70℃中で印加電圧を2V、2.5V、3V、と変え
て印加し、その静電容量と内部抵抗の経時変化を
調べる実験を行つたところ、電圧の上昇とともに
変化が急激に大きくなつた。さらに、試験中およ
び試験後の両電極の分解調査によると、印加電圧
が高い程、側に印加された電極体の変化（電解
液の乾燥および変質）が著しいという結果を得
た。これに対して側に印加された電極体は、あ
まり変化していなかつた。 この原因について、本発明者らは側電極と電
解液との界面において、水の分解、さらには電解
液材料の分解が起こり、それが高電圧程、著しく
なるのでと判断した。 この結果を基にして、本発明者らは、集電体に
担持させる分極性電極を種々変えた電極体を作製
し、従来のものと比較検討した結果、3Vという
高電圧においても安定な特性を得る電極構成を見
い出したのである。 すなわち、本発明においては、直流電源の側
となる電極体の分極性電極量ととなる電極体の
分極性電極量とを異ならせたものである。 次表に本発明による電気二重層キヤパシタと従
来の電気二重層キヤパシタとの各種特性を比較し
て示している。なお、この表に示す数値は、内側
の電極体の集電体の寸法を幅24mm、長さ65mm、外
側の電極体の集電体の寸法を幅24mm、長さ80mmと
し、かつセパレータとして幅27mm、長さ100mmの
ものを２枚使用し、さらに電解液として比電導度
が１×10-2／cmの非水電解液を使用した12.5mm
〓×35mmlの大きさの第３図に示す構造のキヤパシ
タによるものである。また、印加電圧は3Vであ
る。
あり、詳しくは従来にない高耐電圧で安定な特性
を得ることを目的とするものである。 一般に、電気二重層キヤパシタは、分極性電極
と電解質（液）との界面に形成される電気二重層
を利用したフアラツドオーダーの超大静電容量を
持つたキヤパシタであり、最近ガス安全弁瞬時保
持用、頑具用電源、メモリーバツクアツプ用など
に広く用いられるようになつてきた。 この電気二重層キヤパシタの基本的な構成は第
１図のようなものであり、すなわち１，１′は分
極性電極、２は電解質（液）を含んだ微孔性のセ
パレータである。 また、実用的には、第２図のようにアルミニウ
ム、タンタル、チタン等の弁作用金属からなる集
電体３に分極性電極４を担持させ、それに引出し
リード５を接続して電極体とし、そしてこの電極
体を第３図のように間にセパレータを介在させて
巻回して巻回ユニツト６とし、その巻回ユニツト
６に電解液を含浸した後アルミニウムケース７内
に収納してゴムパツキング８、封口樹脂９により
封口することにより構成されている。 また、第４図に示すように電極体１０，１０′
間にセパレータ１１を介在させて対向させた扁平
ユニツトを導電性樹脂フイルム１２，１２′と絶
縁性リング１３とで外装し、扁平状にしたものも
考えられている。 ところで、この電気二重層キヤパシタは超大静
電容量性であることは前述したが、耐電圧が低い
ことが最大の欠点である。これは、電極−電解液
系に電圧を印加した時、電流が大きく流れだす電
圧（分解電圧）以下でしか使用できないからであ
る。そして、それは、含水電解液においては、
1.23V以下、非水電解液では3.0V程度であり、他
のコンデンサの耐電圧に比べて大きく劣るもので
ある。 現実には、長時間寿命をはじめ、各種マージン
により、含水電解液では1V程度、非水電解液で
2V程度が最大印加電圧である。 ところが、電気二重層キヤパシタの最大の用途
はメモリーバツクアツプ用であり、その駆動電圧
は、今後5Vに集約されつつあるのに対して、現
在の耐電圧では３個以上の直列接続が必要となつ
てくる。このことは、２個直列では体積が２倍と
なり、静電容量が1/2となるし、３個直列では体
積は３倍となり、静電容量が1/3となり、コスト
およびスペースにおいて、非常に不利である。 本発明はこのような問題点に鑑み、より高い耐
電圧化をめざし、種々の検討を行なつた結果、見
出したものであり、以下本発明の内容について説
明する。 電気二重層キヤパシタの対向する電極は、全く
同じものを使用している。これは、それぞれの電
極と電解液との界面に存在する電気二重層容量が
直列接続された形となり、その合成容量が利用さ
れるためであり、同一容量値の電極体の使用が最
も大きな静電容量が得られることになることか
ら、採用されているのである。なお、巻回ユニツ
トを用いる場合、内側電極と外側電極を完全に対
向させるには、内側電極がやや短かくなつてい
る。 まず、本発明者らは、同一ロツトの製品を作製
し、70℃中で印加電圧を2V、2.5V、3V、と変え
て印加し、その静電容量と内部抵抗の経時変化を
調べる実験を行つたところ、電圧の上昇とともに
変化が急激に大きくなつた。さらに、試験中およ
び試験後の両電極の分解調査によると、印加電圧
が高い程、側に印加された電極体の変化（電解
液の乾燥および変質）が著しいという結果を得
た。これに対して側に印加された電極体は、あ
まり変化していなかつた。 この原因について、本発明者らは側電極と電
解液との界面において、水の分解、さらには電解
液材料の分解が起こり、それが高電圧程、著しく
なるのでと判断した。 この結果を基にして、本発明者らは、集電体に
担持させる分極性電極を種々変えた電極体を作製
し、従来のものと比較検討した結果、3Vという
高電圧においても安定な特性を得る電極構成を見
い出したのである。 すなわち、本発明においては、直流電源の側
となる電極体の分極性電極量ととなる電極体の
分極性電極量とを異ならせたものである。 次表に本発明による電気二重層キヤパシタと従
来の電気二重層キヤパシタとの各種特性を比較し
て示している。なお、この表に示す数値は、内側
の電極体の集電体の寸法を幅24mm、長さ65mm、外
側の電極体の集電体の寸法を幅24mm、長さ80mmと
し、かつセパレータとして幅27mm、長さ100mmの
ものを２枚使用し、さらに電解液として比電導度
が１×10-2／cmの非水電解液を使用した12.5mm
〓×35mmlの大きさの第３図に示す構造のキヤパシ
タによるものである。また、印加電圧は3Vであ
る。
【表】
さらに、第５図ａ，ｂに温度70℃の条件下で
3V印加した時における上記表の各試料の諸特性
の変化を示しており、第５図ａは静電容量変化
率、第５図ｂは内部抵抗値の変化を示す図であ
る。なお、漏れ電流については、顕著な差がでな
かつたので省略する。 以上の結果から明らかなように、従来、2.0V
以上では、大きな特性変化を起し、実用化できな
かつたものが、本発明によれば、3.0Vの耐電圧
に耐えるものを得ることができる。なお、本発明
では、若干、同一容積では静電容量が減じるが、
例えばメモリーバツクアツプ用への適用の場合に
は、6.0V用として、従来は2.0V用を３個直列接
続によつて対処していたので、10Fのもの３個、
すなわち6.0V、3.3F（cm3当りのCV値1.54）となる
のに対し、本発明のものでは、3V用を２個直列
に接続すればよいから、上記表のNo.２の電極体の
もので6.0V、4.3F（cm3値当りのCV値3.01）No.３の
もので6.0V、3.7F（cm3値当りのCV値2.59）No.４の
もので6.0V、2.8F（cm3値当りのCV値1.96）No.５の
もので6.0V、1.6F（cm3値当りのCV値1.12）とな
り、CV値を従来とほぼ同等または２倍とするこ
とができる。さらに、製品コストも2/3とはなら
ないものの、それに近いコストダウンが可能とな
る。 ここで、電極体の分極性電極量を異ならせる場
合、実用的には、側となる電極体の分極性電極
量ａと側となる電極体の分極性電極量ｂの比
ａ／ｂを２／３以下にするのがよい。 以上のように本発明によれば、電気二重層キヤ
パシタの電極にかかる電圧は中性点に対して
ほぼ1/2に分圧されるが、電極、電解液材料によ
つて若干ずれ、また電解液の分解電圧が側と
側で異なることを見出し、側と側で電極量を
異ならせることにより、最適な電極電位にバラン
スをとつたもので、結果として、耐電圧を3V程
度に上げることができ、これによつてメモリーバ
ツクアツプ用等に使用する場合における価格を低
下させることができるとともに、必要とするスペ
ースを小さくすることができるという極めて優れ
たものである。
3V印加した時における上記表の各試料の諸特性
の変化を示しており、第５図ａは静電容量変化
率、第５図ｂは内部抵抗値の変化を示す図であ
る。なお、漏れ電流については、顕著な差がでな
かつたので省略する。 以上の結果から明らかなように、従来、2.0V
以上では、大きな特性変化を起し、実用化できな
かつたものが、本発明によれば、3.0Vの耐電圧
に耐えるものを得ることができる。なお、本発明
では、若干、同一容積では静電容量が減じるが、
例えばメモリーバツクアツプ用への適用の場合に
は、6.0V用として、従来は2.0V用を３個直列接
続によつて対処していたので、10Fのもの３個、
すなわち6.0V、3.3F（cm3当りのCV値1.54）となる
のに対し、本発明のものでは、3V用を２個直列
に接続すればよいから、上記表のNo.２の電極体の
もので6.0V、4.3F（cm3値当りのCV値3.01）No.３の
もので6.0V、3.7F（cm3値当りのCV値2.59）No.４の
もので6.0V、2.8F（cm3値当りのCV値1.96）No.５の
もので6.0V、1.6F（cm3値当りのCV値1.12）とな
り、CV値を従来とほぼ同等または２倍とするこ
とができる。さらに、製品コストも2/3とはなら
ないものの、それに近いコストダウンが可能とな
る。 ここで、電極体の分極性電極量を異ならせる場
合、実用的には、側となる電極体の分極性電極
量ａと側となる電極体の分極性電極量ｂの比
ａ／ｂを２／３以下にするのがよい。 以上のように本発明によれば、電気二重層キヤ
パシタの電極にかかる電圧は中性点に対して
ほぼ1/2に分圧されるが、電極、電解液材料によ
つて若干ずれ、また電解液の分解電圧が側と
側で異なることを見出し、側と側で電極量を
異ならせることにより、最適な電極電位にバラン
スをとつたもので、結果として、耐電圧を3V程
度に上げることができ、これによつてメモリーバ
ツクアツプ用等に使用する場合における価格を低
下させることができるとともに、必要とするスペ
ースを小さくすることができるという極めて優れ
たものである。
第１図は電気二重層キヤパシタの基本構造を示
す概略図、第２図はそのキヤパシタの電極体の一
例を示す斜視図、第３図および第４図はそれぞれ
電気二重層キヤパシタの具体例を示す断面図、第
５図ａ，ｂは本発明による電気二重層キヤパシタ
の効果を説明するための特性図である。 １，１′，４……分極性電極、２，１１……セ
パレータ、３……集電体、１０，１０′……電極
体。
す概略図、第２図はそのキヤパシタの電極体の一
例を示す斜視図、第３図および第４図はそれぞれ
電気二重層キヤパシタの具体例を示す断面図、第
５図ａ，ｂは本発明による電気二重層キヤパシタ
の効果を説明するための特性図である。 １，１′，４……分極性電極、２，１１……セ
パレータ、３……集電体、１０，１０′……電極
体。
Claims (1)
- １ 活性炭、アセチレンブラツクおよび若干のバ
インダーからなる分極性電極を集電体に担持させ
た電極体を電解液を含浸させたセパレータを間に
介在させて対向させて構成した電気二重層キヤパ
シタにおいて、直流電源の側となる電極体の分
極性電極量と側となる電極体の分極性電極量と
を異ならせたことを特徴とする電気二重層キヤパ
シタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55129766A JPH02847B2 (ja) | 1980-09-16 | 1980-09-16 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55129766A JPH02847B2 (ja) | 1980-09-16 | 1980-09-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5753923A JPS5753923A (ja) | 1982-03-31 |
| JPH02847B2 true JPH02847B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15017669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55129766A Expired - Lifetime JPH02847B2 (ja) | 1980-09-16 | 1980-09-16 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02847B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068494B2 (en) | 2004-06-15 | 2006-06-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| US9269504B2 (en) | 2011-05-25 | 2016-02-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electrode, method for producing electrode, and energy device, electronic device, and transportation device including electrode |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0665206B2 (ja) * | 1985-03-07 | 1994-08-22 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
| US7317607B2 (en) | 2003-10-20 | 2008-01-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| JP2012009806A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| AU2011362798A1 (en) * | 2011-03-18 | 2013-08-29 | Cnrs | Electrochemical capacitor |
-
1980
- 1980-09-16 JP JP55129766A patent/JPH02847B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068494B2 (en) | 2004-06-15 | 2006-06-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| US9269504B2 (en) | 2011-05-25 | 2016-02-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electrode, method for producing electrode, and energy device, electronic device, and transportation device including electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5753923A (ja) | 1982-03-31 |
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