JPH03192716A - 電気二重層キヤパシタの製造方法 - 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、小形で静電容量の大きい電気二重層キャパシ
タの製造方法に関し、もつと詳しくは、分極性電極であ
る活性炭層を用いた電気二重層キャパシタの製造方法に
関する。

従来の技術 近年マイクロコンピュータなどの電子機器に超ＬＳＩ（
大規模集積回路）が用いられるようになってきており、
既存電池はど大容量ではないが、既存電池よりも使用温
度範囲が広く、しかもメンテナンスフリーの観点から交
換の必要のないような電源の需要が高まっている。また
ＩＣ（集積回路）のメモリ部分くすなわちランダムアク
セスメモリ）の電源断に対するバックアップ用電源の需
要も高まっている。そこでこれらに応えるものとして電
気二重層キャパシタが研究開発され、製品化されている
。

典型的な先行技術では、繊維状活性炭層の相互間にイオ
ン透過性の電気絶縁性セパレータを介在し、活性炭層と
セパレータとを電解液に浸漬した電気二重層キャパシタ
が構成されている。

この電気二重層キャパシタに貯蔵される静電容量Ｃは、 Ｃ＝ｆε／（４πδ）ｄＳ　　　　・・・（１）で表さ
れる。上式において、εは電解液の誘電率、δは電極表
面からイオン中心までの距離、Ｓは分極界面の表面積で
ある。上式のように静電容量Ｃは、分極界面の表面積に
比例して増加するため、分極性電極として比表面積の大
きな繊維状活性炭素が用いられる。

このように電極として繊維状活性炭層を用いた電気二重
層キャパシタにおいて、正負の画電極として用いられて
いる繊維状活性炭層の間が、セパレータにおいて完全に
電気的に絶縁されていなければならない、ところが電極
の端部には、活性炭繊維のくずおよび細い繊維の毛羽立
った部分などがセパレータを越えて存在することがある
。このとき、たとえばセパレータであるポリプロピレン
不織布などを越えて画電極が接触し、したがって画電極
を完全に電気的に絶縁することができないという問題が
ある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、セパレータの両側にある繊維状活性炭
層から成る電極を相互に完全に電気的に絶縁することが
できろうようにした電気二重層キャパシタの製造方法を
提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、繊維状活性炭層の相互間にイオン透過性の電
気絶縁性セパレータを介在し、活性炭層とセパレータと
を電解液に浸漬した電気二重層キャパシタにおいて、 セパレータの両側にある活性炭層間に高電圧を印加し、
これによってセパレータを越えて活性炭層間を短絡して
いる繊維状活性炭を焼き切ることを特徴とする電気二重
層キャパシタの製造方法である。

作　　用 本発明に従えば、セパレータの両側にある電極である繊
維状活性炭層の相互間に高電圧、たとえば１００Ｖの商
用交流電源などの交流または直流の電源からの電圧を印
加する。これによって、セパレータを越えて再活性炭層
の間を短絡している繊維状活性炭にジュール熱が発生し
、その短絡している繊維状活性炭が焼き切られる。

この印加される電圧は高電圧であるので、セパレータを
越えて活性炭層間を短絡している繊維状活性炭は、極め
て短時間に温度が上昇して焼き切られてしまうので、発
生するジュール熱によってセパレータおよび活性炭層が
影響を受けることはない。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の電気二重層キャパシタの
断面図である。繊維状活性炭層１と集電層２とによって
一方の分極性電極３を構成し、またもう１つの繊維状活
性炭層４と集電層５によって他方の分極性電極６を構成
する。これらの電極３．６間には、電解液を含浸したイ
オン透過性のセパレータ７を介在し、こうして電解液に
活性炭層１，４が浸漬した状態となる。集電層２．５は
、金属製のケース８．９に接触し、一方のケース８の周
縁部は、もう１つのケース８に、電気絶縁性のゴムなど
から成るガスゲット１０を介在して封止す為。

繊維状活性炭層１．４はフェルト状に構成し、これによ
って電極の比表面積を大きくすることができ、したがっ
て静電容量が大きい電気二重層キャパシタを実現するこ
とができる。繊維状活性炭の原料としては、粒状活性炭
および粉末活性炭や活性炭素繊維が適用される０粒状活
性炭および粉末活性炭の材料としては、石油系、石炭系
、椰子殻系等が使用される。活性炭素繊維としては、レ
ーヨン系、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系、フェノ
ール樹脂系、石炭ピッチ系、石油ピッチ系などいずれで
もよい、この活性炭層１．４は、静電容量を大きくする
ために、比表面積は１５００ｍ”／ｇ以上であることが
好ましい。

セパレータ７は、ポリプロピレンまたはポリエチレンな
どの材料から成り、不織布またはシート状に成型し、電
解液としての硫酸またはプロピレンカーボネートなどに
溶解しない材料であることが必要である。

第２図は、セバレータフの両側に電極３．６を配置した
構成を示す分解斜視図である。電極３゜６およびセパレ
ータ７は矩形のシート状であってもよく、あるいはまた
円形のシート状であってもよく、その他の形状を有して
いてもよい。

このような構成を有する電気二重層キャパシタの第１区
におけるケース８．９間に、１００Ｖの商用交流電源１
１を接続して１００■の高電圧を印加する。活性炭層１
．４の繊維のくずおよび細い繊維の毛羽立った部分など
のような繊維状活性炭が、セパレータ７を越えて、活性
炭層１．４を短絡している状態において、このような高
電圧が印加されると、セパレータ７を通り抜けている繊
維のぐずおよび前記毛羽立った部分には、第２式で示さ
れるジュール熱りが発生する。

Ｑ＝０．２４・■２　・ｔ／Ｒ・・・（２）ここでＱの
単位はｃａｌ、Ｖは電源１１の電圧であって、その単位
はボルト、ｔは電流を通じた時間であってその単位は秒
である。繊維状活性炭の電気抵抗値は、第３図に示され
るように、約１０１Ω・ｍ以上であるので、前述のよう
に電源１１の電圧が１００■であるとき、１秒あたりの
発熱量Ｑは、２．４ｋｃａｌ−ｍであって大きい値とな
る。したがって、ケース８．９間、したがって活性炭層
１．４間に１００■の高電圧を印加することによって、
セパレータ７を越えて活性炭層■、４を短終している繊
維状活性炭は焼き切られる。

活性炭層１．４は、たとえばセルロース系繊維状活性炭
フェルトであり、これを加熱したとき、第４図に示され
るように、窒素ガスの吸着量が減少する。この第４図に
おける窒素ガス吸着量は、繊維状活性炭１ｇあたりに吸
着される窒素ガス吸着量Ｅ単位ｍｇ］を表している。繊
維状活性炭を約５００℃以上に加熱すると、窒素ガス吸
着量が減少する。しかし本発明で印加する電圧は高電圧
であるので、ジュール熱が発生する時間は極めて短時間
であり、セパレータ７および活性炭層１゜４に、温度上
昇によって悪影響が生ずることはない。

本発明の他の実施例として活性炭層１．４間に高電圧を
印加する工程はセパレータ７に電解液が含浸していない
状態で行われてもよい、！気二重層キャパシタは、第１
図および第２図に示される構成のほかに他の構成を有し
ていてもよい。

本件発明の実験結果を述べる。第１図および第２図の電
気二重層キャパシタにおいて、炭素繊維層１．４として
、不織布状に成型した株式会社アドール製、繊維状活性
炭を用いた。その日付量は３００　ｇ　／　ｍ　２であ
り、縦１０ｃｍｘ横１０ｃｍのシート片に切断した。ま
たセパレータ７として、日本バイリーン社製、ポリプロ
ピレン不織布を用いて重ね合わせた。この２枚の活性炭
層１．４間の絶縁抵抗を、菊水電子工業株式会社製デジ
タルマルチメーター、商品名ＤＭＥ−１４００によって
測定したところ、３００にΩを示した０次に活性炭１１
．４に第１図に示されるように１００■の商用交流電源
の電圧を印加した後、前記デジタルマルチメータによっ
て絶縁抵抗を測定したところ、無限大の数値を示した。

これによって活性炭層１．４の電気的な絶縁が完全に行
われたことが確認された。

発明の効果 以上のように本発明によれば、セパレータの両側にある
活性炭層間に高電圧を印加することによって、セパレー
タを越えた繊維状活性炭を焼き切ることができるので、
画情性炭層を完全に電気的に絶縁することが可能になっ
た。また高電圧が印加されることによって、短絡してい
る繊維状活性炭に発生するジュール熱は短時間であり、
したがってそのジュール熱によるセパレータおよび活性
炭層への悪影響を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図に
おける活性炭層１，４およびセバレータフの分解斜視図
、第３１１１は繊維状活性炭の比表面積と抵抗率との関
係を示すグラフ、第４図は繊維状活性炭の温度と窒素ガ
ス吸着量との関係を示すグラフである。 １．４・・・繊維状活性炭層、２．５・・・集電層、３
゜６・・・電極、７・・・セパレータ、８，９・・・ケ
ース、１１・・・商用交流電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　繊維状活性炭層の相互間にイオン透過性の電気絶縁性
   セパレータを介在し、活性炭層とセパレータとを電解液
   に浸漬した電気二重層キャパシタにおいて、 セパレータの両側にある活性炭層間に高電圧を印加し、
   これによつてセパレータを越えて活性炭層間を短絡して
   いる繊維状活性炭を焼き切ることを特徴とする電気二重
   層キャパシタの製造方法。