JPH0351283B2 - - Google Patents

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、詳しくは耐
高温負荷特性および低温特性に優れた電気二重層
コンデンサに関するものである。 （従来の技術） このような電気二重層コンデンサに用いる電解
液としては従来、過塩素酸、６フツ化リン酸、４
フツ化ホウ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、アンモニウ
ム塩またはアルカリ金属塩などの電解質を、プロ
ピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセ
トニル、ジメチルアルムアミドなどの有機溶媒に
溶解させて得られる電解液が知られている（特開
昭48−50255号、特開昭49−68254号、特開昭59−
232409号などの公報）。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電気二重層コ
ンデンサにおいては、一般にユニツトセルの耐電
圧は1.8V前後であり、主な用途であるメモリバ
ツクアツプ電源として用いる際には5.5Vの耐電
圧が必要とされるので３セルを直列に積層した状
態で製品化されていた。ユニツトセルの耐電圧を
2.75V以上に向上させれば２セルの積層で済み、
コストの低減が可能になるが、一方、従来の電気
二重層コンデンサでは2.75V以上の電圧を印加す
ると電解液の溶媒の分解が起るためコンデンサの
容量が低下したり、ガスの発生によつて外装ケー
スが膨張するために内部抵抗が増大したり、さら
にには電解液がセルから漏れたりすることがあ
り、特に高温度の下で使用したとき、このような
劣化現象が顕著にあらわれるという問題点があつ
た。 （問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するため本発明は、分極性電
極と電解液との界面において形成される電気二重
層を利用する電気二重層コンデンサにおいて、電
解液の溶媒としてブチレンカーボネートよりなる
溶媒を用いることを特徴とする電気二重層コンデ
ンサを提供するものであり、このコンデンサは耐
高温負荷特性および低温特性が優れたものであ
る。 本発明において電解液の溶媒として使用される
ブチレンカーボネート（２−オキソ−４−エチル
−１，３−ジオキソラン）、好ましくは１−ブチ
レンカーボネートは、電気化学的に安定であり、
電解酸化あるいは電解還元を受けにくく、使用可
能な電位領域が最も広い溶媒の１つである。この
ため、ブチレンカーボネートは電気二重層コンデ
ンサの電解液の溶媒として好適であり、3V以上
の高い電圧を印加しても殆んど分解を起さず信頼
性の高い耐電圧特性の優れた電気二重層コンデン
サを提供し得るものである。 しかし、一方ではブチレンカーボネートは、生
産量が比較的少ないため、稍高価であるという欠
点があり、比較的廉価な溶媒であるスルホラン
（別名テトラメチレンスルホン）系溶媒を、ブチ
レンカーボネートに混合することにより、本発明
に用いられる好適な溶媒が得られる。スルホラン
系溶媒は、ブチレンカーボネートと同様に電気化
学的に安定な物質でありながら、凝固点が比較的
高いために単独では使用が制約されていたが、ブ
チレンカーボネートと混合して使用することによ
りこの欠点は解消される。このような混合溶媒と
して使用する場合、ブチレンカーボネートの混合
率としては10〜80容量％、好ましくは15〜60容量
％であり、さらに好ましくは20〜50容量％であ
る。 本発明における電解液の電解質としては、通常
使用されているもの、たとえばアルカリ金属、ア
ルカリ土類金属、テトラアルキルアンモニウム、
テトラアルキルホスホニウムなどのカチオンと、
４塩化アルミン酸、４フツ化ホウ酸、６フツ化リ
ン酸、６フツ化ヒ酸、過塩素酸、パーフルオロメ
タンスルホン酸などのアニオンとを組合せてなる
塩が好適に使用される。これらの塩の中で、溶媒
に対する溶解度、溶液の電気伝導度および電気化
学的安定性の点で、テトラアルキルホスホニウム
またはテトラアルキルアンモニウムの４フツ化ホ
ウ酸塩、６フツ化リン酸塩、６フツ化ヒ酸塩、過
塩素酸塩またはトリフルオロメタンスルホン酸塩
などは好適な電解質である。 本発明において使用する分極電極の材質につい
ては、特に限定されないが、電解液に対して電気
化学的に不活性で、かつ比表面積の大きな活性炭
あるいは活性炭繊維を使用するのが好ましい。特
に、活性炭にポリテトラフルオロエチレン
（PTFE）等の結着剤を添加し、ロール成型して
シート化し、また必要に応じて延伸処理等を施し
た電極は、単位体積当たりの容量、強度、長期信
頼性に優れており好ましい。 （実施例） 次に、実施例および比較例を図面に基づいて具
体的に説明する。 本発明の実施例および比較的に共通したものと
して第１図に示すようなコイン型の電気二重層コ
ンデンサのユニツトセル（直径20mm、厚み2.0mm）
を次のようにして作製した。まず、活性炭粉末
（比表面積約2000m²／ｇ）に10重量％のポリテト
ラフルオロエチレンを添加して湿式混練によつて
シート化した。このようにして得られたシートを
円板状に打ち抜いて分極性電極１（直径15mm、厚
さ0.7mm）とし、分極性電極１とこれと同一の組
成、形状を有する分極電極２とをポリプロピレン
繊維不織布よりなるセパレータ３介してステンレ
ス鋼製のキヤツプ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。次に、ユニツト
セル中に所定の電解液を注入して分極性電極１，
２およびセパレータ３中にこの電解液を充分に含
浸させた後、ポリプロピレン製パツキング６を介
してキヤツプ４および缶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
サのユニツトセルを使用し、第１表に示すような
１−ブチレンカーボネートを使用する種々の電解
液を用いた各セルについて、2.8Vの電圧を印加
したときの初期容量（Fo）および内部抵抗を測
定した後、引続いてこのセルに2.8Vの電圧を印
加しながら70℃で1000時間貯蔵した後の容量を測
定し、初期容量（Fo）から容量劣化率（％）を
算出した。内部抵抗は、交流二端子法（周波数
1KHz）によつて20℃および−25℃において測定
した。実施例１〜７および比較例１、２における
測定結果は第１表に示した。

【表】 第１表から明らかなように、本発明によるブチ
レンカーボネートを溶媒とする電解液を用いた場
合、高温下において2.75V以上の電圧を印加して
も、従来のものと比較して容量の劣化が少なく、
かつ内部抵抗の温度依存性が小さい高信頼性の電
気二重層コンデンサを提供することができる。ま
た、スルホラン系溶媒とブチレンカーボネートと
の混合溶媒を用いることにより、コンデンサの低
温特性は著しく改善され比較的廉価な溶媒で高信
頼性のセルが得られる。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、高温条件
下での容量劣化が少なく、内部抵抗の温度依存性
が小さい高信頼性の電気二重層コンデンサが得ら
れる。

【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
……キヤツプ、５……缶、６……パツキング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分極性電極と電解液との界面において形成さ
   れる電気二重層を利用する電気二重層コンデンサ
   において、電解液の溶媒としてブチレンカーボネ
   ートよりなる溶媒を用いることを特徴とする電気
   二重層コンデンサ。 ２ 前記電解液の溶媒が、スルホラン、３−メチ
   ルスルホランおよび２，４−ジメチルスルホラン
   から選ばれた少なくとも一種類の溶媒と、ブチレ
   ンカーボネートとの混合溶媒である特許請求の範
   囲第１項記載の電気二重層コンデンサ。 ３ 前記混合溶媒におけるブチレンカーボネート
   の含有率が、10〜80容量％である特許請求の範囲
   第２項記載の電気二重層コンデンサ。 ４ 電解液の溶質が、テトラアルキルホスホニウ
   ムまたはテトラアルキルアンモニウムよりなるカ
   チオンと、４フツ化ホウ酸、６フツ化リン酸、６
   フツ化ヒ酸、過塩素酸およびトリフルオロメタン
   スルホン酸から選ばれたアニオンとを組合せたも
   のである特許請求の範囲第１項、第２項または第
   ３項記載の電気二重層コンデンサ。