JPH0362296B2

JPH0362296B2 -

Info

Publication number: JPH0362296B2
Application number: JP62151329A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morimoto; Kazuya Hiratsuka; Yasuhiro Sanada; Hiroshi Ariga
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1991-09-25
Also published as: JPS63316422A

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関する。（従来の技術）電気二重層コンデンサは、活性炭などよりなる
比表面積の大きい分極性電極と電解液との界面に
形成される電気二重層に電荷を蓄積することを原
理とするものであり、その他のコンデンサよりも
遥かに大きな静電容量が得られる点で注目されて
いる。第１図には電気二重層コンデンサのコイン形ユ
ニツトセルの一般的な構造が示されている。第１
図において、活性炭粉末を主成分とする円板状の
分極性電極１が、導電性接着層５によつて金属ケ
ース３に固着されており、同様に導電性接着層
５′によつて金属ケース４に固着された分極性電
極２が、多孔性セパレータ６を介して、分極性電
極１と対向して配置されている。セパレータ６お
よび分極性電極１，２に電解液を含浸させパツキ
ング材７を介して金属ケース３および４が、かし
めにより封口されてユニツトセル８が得られる。
分極性電極１としては、大きい比表面積を有する
活性炭粉末に、導電性を付与するためのカーボン
ブラツクを混合し、バインダーとしてポリテトラ
フルオロエチレンを添加して混練したものをシー
ト状に成形した後、円板上に打拔いたものが一般
に用いられている。ところで、このような電気二重層コンデンサに
おいては、JIS規格に適合する所定の容量値に合
致するよう、容量値を適宜コントロールする技術
が要求される。このような手法としては、(1)分極
性電極の直径を変化させる、(2)分極性電極の厚さ
を変化させる、(3)分極性電極の主成分である活性
炭の比表面積をコントロールするなどの手法が一
般的に採用されている。（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、(1)の手法においては、分極性電
極の直径を小さくすると電極有効面積が低下する
ため、コンデンサの内部抵抗が増加するという問
題点がある。また、(2)の手法においては、分極性
電極の厚みを薄くする場合、コイン型ユニツトセ
ルとしての厚みを維持するために、通常分極性電
極と金属ケースとの間に金属製集電体を介装した
り、あるいはセパレータの厚みを増加させたりす
る方法がとられる。しかしながら、前者の場合に
は、材料および製造時のコストの増加、後者の場
合には、内部抵抗の増加という新たな問題点があ
る。さらに、(3)の手法は、電気二重層の形成に寄
与する活性炭の比表面積を変化させることによつ
て容量をコントロールするものであるが、活性炭
の賦活工程を厳密に管理することによつて比表面
積を所定の範囲内におさめることは極めて困難で
あり、自在な対応が行えないという問題点があ
る。また、活性炭は、比表面積は小さくすると、
平均細孔径が小さい方へ移行するので、低温領域
におけるコンデンサの容量が著しく低下するとい
う問題点がある。本発明は、コンデンサの容量をコントロールす
る手法に伴う従来の問題点を解決して、容量が所
定の規格内に正確にコントロールされた電気二重
層コンデンサを得ることを目的とする。（問題点を解決するための手段）前記の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、前記分
極性電極が、活性炭粉末と、カーボンブラツク
と、電気化学的酸化・還元に対して不活性なセラ
ミツク粉末とよりなる混合物に、成形性を付与す
るためのバインダーを添加してなることを特徴と
する電気二重層コンデンサを提供するものであ
る。本発明で用いられるセラミツク粉末は、特に限
定されるものではないが、分極性電極中で正・負
の電圧を印加されるので、1.8〜2.8Vの印加電圧
の範囲で電気化学的な酸化・還元に対する安定性
の高い材料であることが好ましい。このようなセ
ラミツク粉末の材料としては、Al₂O₃，ZrO₂，
SiO₂，TiO₂，Ta₂O₅，Nb₂O₅，MgO，CaO，
SiC，BN，AlN，ZrB₂などが好適に用いられる。本発明で用いられる活性炭粉末は、特に限定さ
れるものではなく、石油コークス系、フエノール
系、ヤシガラ系その他の各種の活性炭よりなる粉
末が適宜使用される。本発明で分極性電極に導電性を付与するために
用いられるカーボンブラツクは、アセチレンブラ
ツク、チヤンネルブラツク、フアーネスブラツク
など各種のものが適宜使用されるが、特に、導電
性の優れたものが好ましい。本発明で分極性電極に成形性を付与するために
用いられるバインダーとしては、耐化学薬品性に
優れ、非水溶媒系電解液に対して安定なもの、た
とえばポリテトラフルオロエチレン（PTFE）な
どが好適に使用される。本発明で用いられる分極性電極の組成は、前記
のように活性炭粉末、カーボンブラツク、セラミ
ツク粉末、およびバインダーよりなるものであ
り、各成分の配合比率は特に限定されないが、電
極の電気伝導性、多孔度、電解液の吸収性および
機械的強度などについて良好な特性を得るために
カーボンブラツクの配合比率は少なくとも10重量
％、好ましくは15〜25重量％、バインダーの配合
比率は３〜20重量％、好ましくは５〜15重量％が
適当である。本発明で用いられる活性炭粉末の配合比率は、
セラミツク粉末の配合比率を適宜変化させること
によつて所望の値に調整することができる。以上のようにして配合された各成分の混合物を
混練して圧縮、押出し、もしくは圧延、またはこ
れらの手段を組合せることによつてシート状に成
形したものが好適に使用される。本発明で分極性電極と組合せて使用される電解
液としては、たとえば過塩素酸、６フツ化リン
酸、４フツ化ホウ酸、パーアルキルスルホン酸、
トリフルオロメタンスルホン酸などのテトラアル
キルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウ
ム塩、またはアミン塩などの溶質を、プロピレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、１，２−ジメトキ
シエタン、スルホラン、ニトロメタンなどの極性
有機溶媒に0.3〜1.5mol／程度溶解させたもの
があげられる。前述のシート状物をコンデンサの形状に合せて
加工・成形した電極間に多孔質のセパレータを挟
み、前記の電解液を含浸または満たして、これを
耐食性を有するケース中に密閉することにより電
気二重層コンデンサを得ることができる。多孔質セパレータとしては、たとえば、ポリプ
ロピレン繊維不織布、ガラス繊維混抄不織布など
が好適に使用できる。また、セパレータの厚味は
50〜200μmが適当であり、100〜150μmとするの
が特に好適である。（実施例）以下、本発明の実施例および比較例を図面を参
照して具体的に説明する。実施例１比表面積1700m²／ｇで500メツシユの粒度を有
する高純度のヤシガラ系活性炭粉末12重量％と、
フアーネスブラツク（高純度カーボンブラツク）
20重量％と、Al₂O₃粉末（純度99.9％、325メツシ
ユ）58重量％よりなる混合粉末にバインダーとし
てポリテトラフルオロエチレン（以下、RTFEと
略す）10重量％、湿潤剤として少量のエタノール
を添加して混練し、シート状に成形して250℃で
乾燥した後、打拔いて直径13.0mm、厚さ0.65mmの
円板状分極性電極を得た。この電極を用いて、第
１図に示すようなコイン型ユニツトセル（直径
18.4mm、厚さ2.0mm）を作製した。電解液として
は、テトラエチルホスホニウム・テトラフルオロ
ボレートをプロピレンカーボネートに1.0mol／
の濃度で溶解したものを用いた。このユニツト
セルを２個直列に積層して、5.5Vの耐電圧を有
する容量規格0.47F（許容差±10％）のメモリバツ
クアツプ用電気二重層コンデンサを得た。実施例２〜４セラミツク粉末として、Al₂O₃の代りにZrO₂
（純度99.6％、500メツシユ）、SiO₂（純度99.9％、
300メツシユ）、TiO₂（純度99.9％、500メツシユ）
を用いた場合を、それぞれ実施例２、３、４と
し、セラミツク粉末以外の組成その他は、実施例
１と同様にして分極性電極を作製し、２セル積層
型コンデンサを得た。比較例１比表面積1700m²／ｇで500メツシユの粒度を有
する高純度のヤシガラ系活性炭粉末70重量％と、
フアーネスブラツク20重量％と、PTFE10重量％
との混合物より実施例１と同様にして直径10.7
mm、厚さ0.65mmの円板状分極性電極を作製し、こ
れを用いて実施例１と同様のコンデンサを得た。比較例２高純度ヤシガラ系活性炭粉末として、比表面積
1000m²／ｇ、粒度500メツシユのものを用いた以
外は、実施例１と同様にして、直径13.0mm、厚さ
0.65mmの分極性電極を作製し、これを用いて実施
例１と同様のコンデンサを得た。以上のようにして得られた実施例１〜４および
比較例１、２のメモリーバツクアツプ用２セル積
層型コンデンサ（耐電圧5.5V）について、25℃
および−25℃における放電容量（Ｆ）と、交流二
端子法（周波数1KHz）による内部抵抗（Ω）を
測定して、その結果を第１表にまとめた。第１表から明らかなように本発明によれば、内
部抵抗の増加や低温特性の悪化を伴うことなく、
コンデンサの容量を自在に、しかも正確にコント
ロールすることができる。

【表】（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、セラミツ
ク粉末の配合比率を適宜変化させることによつ
て、電気二重層の容量形成に寄与する活性炭粉末
の含有量を自在に変化させることができるため、
電気二重層コンデンサの容量を正確にコントロー
ルすることができる。また、本発明におけるセラミツク粉末は、電解
液による濡れ性が良好なため、電解液の吸収性に
優れた分極性電極が得られ、電気二重層の形成も
速やかに進行する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気二重層コンデンサのコイン型ユニ
ツトセルの一般的な構造を示す部分断面図であ
る。１，２…分極性電極、３，４…金属ケース、
５，５′…導電性接着層、６…セパレータ、７…
パツキング、８…ユニツトセル。

Claims

【特許請求の範囲】１分極性電極と電解液との界面に形成される電
気二重層を利用する電気二重層コンデンサにおい
て、前記分極性電極が、活性炭粉末と、カーボン
ブラツクと、電気化学的酸化・還元に対して不活
性なセラミツク粉末とよりなる混合物に、成形性
を付与するためのバインダーを添加してなること
を特徴とする電気二重層コンデンサ。２前記セラミツク粉末が、Al₂O₃，ZrO₂，
SiO₂，TiO₂，Ta₂O₅，Nb₂O₅，MgO，CaO，
SiC，BN，AlN，ZrB₂よりなる群から選ばれた
ものよりなる特許請求の範囲第１項記載の電気二
重層コンデンサ。