JPH03274714A - 分極性電極とその製造方法 - 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） 本発明は電気二重層コンデンサに用いる分極性電極とそ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、電子装置のメモリーのバックアップ用電源として
大静電容量を有する電気二重層コンデンサが用いられ、
マイクロコンピュータや、ＩＣメモリなどに組込まれて
広く使用されている。

そして、この種の電気二重層コンデンサ素子の製造方法
として、特開昭６３−２１３９１５号公報に、カーボン
ペーストを充填する工程後、温度が２５℃、相対湿度が
５０％の雰囲気中で平衡になるまで過剰水分を除去し、
充填部分に生ずる凹部をカーボンペーストにて埋めてカ
ーボンペースト電極を形成する工程を有する提案が開示
され、小さな機械的圧力下で所定の等個直列抵抗値を得
ようとする提案が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の公開公報に示された提案では、活性炭粉末と希硫
酸などを混合したカーボンペーストの充横部分の凹みを
、新たなカーボンペーストにより埋めることで無くして
いるが、カーボンペーストに使用する活性炭粉末の原材
料が特定されておらず、また、上記の製造方法では雰囲
気と平衡するまで放置する必要があり、さらに生じた凹
みを充填する工程を繰返して行わねばならないため、そ
の放置や充填の繰返しにより製造工程に時間が掛るとい
う問題がある。

一方、分極性電極に使用する活性炭粉末の原材料として
、ピッチ系活性炭やフェノール系などがあるが、分極性
電極に含有させる希硫酸の濃度と活性炭の原材料との関
連がコンデンサ容量に如何に影響するかが解明されてい
なかった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は大静電容量が得られるような活性炭粉末の原
材料と、含有させる希硫酸濃度とを定め、さらに分極性
電極の製造時間を短縮しようとする分極性電極とその製
造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明によれは、焼結型に
収容した活性炭粉末を焼結せしめ、該焼結体に希硫酸か
らなる電解液を含有させて分極性電極として用いる電気
二重層コンデンサの分極性電極の製造方法において、前
記活性炭粉末に石油ピッチを原料としたピッチ系活性炭
を使用して焼結型に収容し、加圧しつつ電力の印加によ
り高温に保持して焼結させるステップと、該焼結体に濃
度が３５ｗｔ％乃至４０ｗｔ％の希硫酸を含ませるステ
ップとを有する分極性電極とその製造方法が提供される
。

（作用） 本発明では、焼結型により焼結される活性炭粉末として
石油ピッチ系の活性炭を使用し、焼結型にて圧力を印加
しながらパルス状電圧を印加して活性炭粉末間に放電を
生じさせ、これにより高温を保持して多孔性の焼結体に
焼成せしめるとともに、該焼結体に対し希硫酸濃度が３
５〜４０ｗｔ％の電解液を含有するように分極性電極を
製造する。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明にかかる分極性電極の製造方法の一実施
例に用いる焼結装置の構成を示すブロック図であり、第
２図は該焼結装置により焼結される１を棒体を分極性電
極に用いた電気二重層コンデンサの断面図である。

第１図において、１０は活性炭粉末を収容して焼結し、
多孔性の焼結電極体に焼成させる焼結型であり、肉厚の
円筒形に形成され、その中央部の穴は活性炭粉末を収容
する部分で、その内径は焼結される電極体の直径に対応
する寸法に形成されている。１１は内周壁の絶縁層で、
例えばセラ泉ツクス素材がコーティングされており、焼
結型１０の本体は高強度材のタングステン鋼などが使用
されている。

１２は上部パンチ、１３は下部パンチで、耐熱性で強度
のある鋼材が使用されて焼結型１０の穴に挿入されるも
ので、これらの両パンチの間に後述する活性炭粉末１゛
が封入されて加工されるものである。

１４．１５はそれぞれ電極で、図示していない油圧機構
によって矢印方向に圧力が加えられ、上部バンチ１２、
下部バンチ１３を介して封入された素材が加圧されるよ
うに構成されている。

また、電極１４．１５にはスイッチＳＷ１とＳＷ２およ
びコンデンサＣの直列回路が接続されており、該コンデ
ンサＣとスイッチＳＷ２の回路には可変電源１６と可変
抵抗Ｒの直列回路が接続されている。そして、可変電源
１６からの高電圧の電力が可変抵抗器Ｒと閉回路のスイ
ッチＳＷ２を介してコンデンサＣに充電され、この状態
にてスイッチＳＷ１が閉じられると、コンデンサＣに蓄
えられた電荷は電極１４．１５および上下のパンチ１２
．１３を通じて、封入され加圧された活性炭粉末に印加
され、粉末相互間に放電を生じ加熱されるように構成さ
れている。なお、このような放電の繰返しにより焼結型
１０の内部は高温度に保持されるものである。１７は制
御装置で、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２の開閉タイミングを
制御して、可変電源１６の電力をコンデンサＣに充電し
たり、コンデンサＣの蓄えた電荷を電極１４．１５にパ
ルスとして印加するように作動するものである。

つぎに、このように構成された焼結装置を用い電極体と
なる多孔性焼結体の製法について説明すると、まず第１
図に示す焼結型１０に下方から下部パンチ１３を所定位
置まで挿入する。

ついで、第１の試料として石油ピッチを原料とする活性
炭粉末の所定粒度のものを計量し、電極体の一信号とな
る分量を焼結型１０の穴上力から撒布して、挿入された
下部パンチ１３の上面に厚さが平均するように敷設し、
上部パンチ１２を穴上力から挿入する。

この上部パンチ１２の挿入の後、上部パンチ１２と下部
パンチ１３に対し油圧機構によって圧力を加え、両パン
チ間の活性炭粉末１°に所定の圧力を印加する。そして
前述のように制御装置１７によるスイッチＳｗ１．Ｓｗ
２の開閉タイミングの制御によって、コンデンサＣに蓄
えた可変電源１６からの電気エネルギーを電極１４．１
５および両パンチ１２．１３を介し、パルス状の電流と
して繰返して所定時間の給電を行って、内部の活性炭粉
末１°を焼結体に焼成させる。

第２図はこのように焼結された活性炭粉末の焼結体を分
極性電極に用いた電気二重層コンデンサの断面図で、１
は分極性電極で、上述の焼結体に３０ｗｔ％の希硫酸を
滴下して含浸させ、その片面に集電体２を密着させたも
ので、集電体２には例えば導電性素材の粉末とブチルゴ
ムなどの混練による導電性薄板が使用されてこれにより
分極性の電荷を集電するものである。

３は一対の分極性電極の間に介在して両者を分離するセ
パレータで、例えばポリプロピレンからなるマイクロポ
ーラスフィルムに電解液を含浸させたものが用いられ、
該セパレータ３の外周部分はガスケット４の内壁の中央
部分に埋設されている。

ガスケット４は非導電性の合成樹脂素材からなり、筒状
に形成されて内部に一対の分極性電極１．１を収納する
容器となるもので、前記の集電体２．２の周縁部分は該
ガスケット４の上下の端面にそれぞれ接着されている。

第３図は分極性電極が含む希硫酸濃度と活性炭表面積当
りの静電容量との関連を、活性炭の原料の種類に分けて
記した曲線図である。

そして図示の丸印は上述の第１の試料に用いた石油ピッ
チを原料とした活性炭粉末の場合のデータで、そのＡは
石油ピッチ系活性炭の焼結体に前記のように３０ｗｔ％
濃度の希硫酸を含浸させた場合の静電容量を示してあり
、Ｂ、ＣおよびＤはそれぞれ希硫酸の濃度が４０．５０
および６０ｗｔ％になるように、例えば、オーブンに入
れて水分を除去した分極性電極を用いた電気二重層コン
デンサのデータである。

また同図における三角印の点は、第２の試料として、ヤ
シ殻を原料とした活性炭粉末を上述の焼結型を用いて焼
結体とし、これに希硫酸を含ませてそれぞれ横軸に示す
濃度とした場合のデータあり、前記のデータと比較する
と第１の試料の石油ピッチ系の場合の方が大静電容量の
コンデンサが得られることが明白であり、さらに、石油
ピッチ系の活性炭の場合でも、大静電容量を得るには含
有する希硫酸の濃度を４０ｗｔ％近傍に設定すると好結
果が得られることになる。

なお、本実施例では第１の試料の石油ピッチ系の活性炭
は、例えば大阪ガスＭ−３０を用い、第２の試料のヤシ
殻系のものは例えばクラレＹＰ−１７を使用してそれぞ
れ焼結させてデータをとったものである。

第４図は硫酸と発煙硫酸の凝固点を示す曲線図で、横軸
に硫酸濃度、縦軸に温度が示されている。

そして、同図から明らかなように硫酸濃度が３７ｗｔ％
前後のものは極めて凝固点が低く、３５〜４０ｗｔ％の
濃度の希硫酸の融点は約−６０℃であるため、分極性電
極の電解液に用いた場合、低温時の使用に際し電気二重
層コンデンサの静電容量が減することなく十分に耐え得
ることになる。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で、例えば上述の実施例と焼結法の異
なる焼結型を使用して焼結させるように種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から排除するものでは
ない。

（発明の効果） 上述のように本発明によれば、石油ピッチを原材料とす
る活性炭粉末を焼結型に収容し、加圧しつつパルス状電
圧を印加して粉末相互間に放電を生じさせ高温に保持し
て焼結体に焼成せしめ、該焼結体に希硫酸を含ませて、
希硫酸濃度が３５〜４０ｗｔ％の分極性電極として電気
二重層コンデンサに使用するので、従来のように雰囲気
と平衡するまで繰返して放置する必要がなくなり、焼結
体の製造工程に要する時間が短縮できるとともに、前記
の活性炭の種類や希硫酸濃度のデータから明白なように
大静電容量を有する電気二重層コンデンサが得られると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる分極性電極の製造古注の一実施
例に用いる焼結装置の構成を示すブロック図であり、第
２図は該焼結装置による電極体を分極性電極に用いた電
気二重層コンデンサの断面図、第３図は活性炭粉末の種
類に対する希硫酸濃度と静電容量との関連を示した曲線
図、第４図は硫酸と発煙硫酸の凝固点を示す曲線図であ
る。 １・・・分極性電極、１°・・・活性炭粉末、１０・・
・焼結型、１２・・・上部パンチ、１３・・・下部パン
チ、１６・・・可変電源、１７・・・制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結型に収容した活性炭粉末を焼結せしめ、該焼
   結体に希硫酸からなる電解液を含有させて分極性電極と
   して用いる電気二重層コンデンサの分極性電極の製造方
   法において、前記活性炭粉末に石油ピッチを原料とした
   ピッチ系活性炭を使用して焼結型に収容し、加圧しつつ
   電力の印加により高温に保持して焼結させるステップと
   、該焼結体に濃度が３５ｗｔ％乃至４０ｗｔ％の希硫酸
   を含ませるステップとを有することを特徴とする分極性
   電極の製造方法。
2. （２）活性炭粉末の焼結体に希硫酸からなる電解液を含
   有させる電気二重層コンデンサの分極性電極において、
   前記焼結体に含有させる希硫酸濃度は３５ｗｔ％乃至４
   ０ｗｔ％の範囲に設定したことを特徴とする分極性電極
   。