JPH0414209A - 電気二重層キャパシタおよびその製造法 - 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 本発明は活性炭を分極性電極に用いる電気二重層キャパ
シタおよびその製造法に関する。

従来の技術 電気二重層キャパシタは分極性電極として活性炭を用し
＼　活性炭と電解液との界面電気二重層に蓄積される電
気二重層容量を利用した大容量コンデンサである。この
ような電気二重層キャパシタには従来大別して次の２種
類が存在する。すなわち硫酸水溶液のような水溶液系電
解液を用いたものと、プロピレンカーボネートのような
有機溶媒に電解質を添加した有機溶液系電解液を用いた
ものである。第３図および第４図は　それぞれ両者の代
表例の構成を示すものであａ　第３図に示すようＬＱ　
　セパレータ５０を介して、活性炭粉末電極５１．５２
が対向上　絶縁ゴムケース５３，５４と導電電極５５．
５６よりなる。活性炭粉末電極５１．５２は活性炭粉末
を濃硫酸水溶液でベレット状に成型したもので硫酸水溶
液はバインダの役目もする。

−Ｘ　　有機電解液系キャパシタは第４図に示す構成を
有する。活性炭繊維の織布などからなる分極性電極６０
，６１、アルミニウム溶射電極層６２．６３、セパレー
タ６４を配置し　これにプロピレンカーボネートとテト
ラエチルアンモニウムバークロレートとの混合溶液を含
浸してコイン型ケース６５．６６と絶縁性ガスケットリ
ング６７でハウジングしたものである。

発明が解決しようとする課題 従来の二つの電解液系のキャパシタにはそれぞれ次のよ
うな特徴がある。水溶液系の長所は電解液の電気抵抗が
低く大電流負荷放電に適することであり、短所は電解液
の分解電圧に左右されるキャパシタの使用耐電圧が高々
１．０■までしか得られないことである。高電圧での使
用の時は多くのキャパシタの直列接続を余儀なくされ　
長期の使用信頼性の点で問題がある。有機溶液系の長所
は電解液の耐電圧が高い（〜３Ｖ）ために水溶液系のも
のよりも高電圧使用が可能であも　短所（よ　電解液の
電気抵抗のためにキャパシタの内部抵抗か水溶液系のそ
れと比較して５−１０倍になり大電流負荷の用途での使
用は困難であっに 本発明の目的は　従来の二つの種類の電解液のキャパシ
タのそれぞれの長所を合わせ持ったキャパシタを実現し
ようとすることである。すなわち使用耐電圧が高く内部
抵抗の低いキャパシタを得ることである。

課題を解決するための手段 本発明（よ　上記目標を達成するためのもので、活性炭
繊維の職へ　不織布　フェルト、抄紙のいずれかと水溶
性バインダとから構成される分極性電極と、導電性電板
　セパレー久　電解液とから成る電気二重層キャパシタ
である。

まｔへ　活性炭繊維の織へ　不織布　フェルト、抄紙の
いずれかに　メチルセルロー人　カルボキシメチルセル
ロー人　エチルセルロー人　カルボキシエチルセルロー
人　ヒドロキシメチルセルロー人　ヒドロキシプロピル
セルロースの水溶液を、含浸、塗布　スプレィなどの方
法で担持乾燥して分極性電極とし　前記分極性電極上に
導電性電極を形成よ　セパレータを介して一対の分極性
電極を配置し電解液を含浸することを特徴とする電気二
重層キャパシタの製造法である。

作用 本発明によれば　主に活性炭繊維から構成される分極性
電極に　カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）層また
はＣＭＣと活性炭、導電性付与剤とからなる層を担持す
るためへ　電気抵抗が低く、かつ高容量の分極性電極が
得られる。この分極性電極と有機電解液とからなるキャ
パシタは従来の水溶液系キャパシタと同等の低抵抗を示
すとともに　有機系キャパシタの高耐圧をあわせ持った
優れたキャパシタとなる。また直流抵抗も大幅に低くで
きるためにキャパシタの長期信頼性（容量、抵抗値の経
時変化）が優れる。

実施例 次に本発明の具体的な実施例について述べる。

（実施例１） 活性炭粉末（比表面積：　　１７００　ｍ２７ｇ、　　
平均粒径：　２μｍ）１０重量部とアセチレンブラック
２重量部とを水とメタノールに均一に混合分散する。カ
ルボキシメチルセルロース（ＣＭ　Ｃ，カルボキシル基
のプロトンの一部をＮａイオンで置換した物）２重量部
を水に溶解する。両方の液を更に混合撹　して活性炭ス
ラリーとする。この活性炭スラリーに　フェノール樹脂
系活性炭繊維（直径１０：　μ凪　比表面積：　　２０
００　ｍａ／ｇ）からなる織布（目付け：１４０ｇ／ｍ
２．　　平織り）をデイツプし引き上げ乾燥する。さら
に織布の片面にプラズマ溶射法により１００μｍ厚さの
アルミニウム層を形成する。直径１０ｍｍの円型に打ち
抜き第４図に示すと同じようにセパレータを介して二つ
の分極性電極を配置する。これにプロピレンカーボネー
ト液にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
トを含浸し外装ケースとガスケットリングでコイン型キ
ャパシタとする。第１図は　本実施例の分極性電極の拡
大模式図である力（活性炭繊維またはその東１の表面に
ＣＭＣをマトリクスとする活性炭層２が担持されている
。

（実施例２） 実施例１と同じ構成で、アセチレンブラックを省いた （実施例３） 実施例１と同じ構成で、活性炭粉末を省いな（実施例４
） 実施例１と同じで活性炭繊維織布に予めアルミニウムの
プラズマ溶射電極を形成したものを活性炭スラリーにデ
イツプし九 （実施例５） 活性炭粉末（比表面積：　　１７００　ｍ２／ｇ、、平
均粒径：２μｍ）　１０重量部とケッチエンブラック２
重量部とを水とメタノールに均一に混合分散する。カル
ボキシメチルセルロース（ＣＭＣＮ、　　カルボキシル
基のプロトンの一部をアンモニウムイオンで置換した物
）２重量部を水に溶解する。両方の液を更に混合撹　し
て活性炭スラリーとする。この活性炭スラリー置　フェ
ノール樹脂系活性炭素繊維チョップ（直径：１０μ亀　
長さ：１ｍｒｎ　　比表面積：２０００　ｍ２／ｇ）と
ピッチ系炭素織縁　セルロース繊維から抄造した紙（目
付け：　　２００８７ｍ２、このうち１６０８７ｍ２が
活性炭繊維で２０８７ｍ２が炭素繊維　残りかセルロー
ス繊維）をデイツプし引き上げ乾燥する。

さらにこの紙の片面にプラズマ溶射法により１００μｍ
厚さのアルミニウム層を形成する。直径６ｍｍの円型に
打ち抜き実施例−１と同じ要領でコイン型キャパシタと
する。第２図は　本実施例の分極性電極の断面拡大模式
図で活性炭繊維５、炭素繊維６、セルロース繊維７、Ｃ
ＭＣＮ層８とがら構成される。デイツプ条件によっては
分極性電極の全体の隙間を活性炭スラリーの乾燥した層
で充填することになる。

以上の実施例で得られたキャパシタの特性を比較例とな
らべて表に示す。但し　比較例１、比較例２はそれぞれ
第４図で示した従来例のキャパシタの構造で、外装後の
体積を同じにし九本実施例で（よ　分極性電極基体とし
て活性炭繊維の織布を例にあげた力ｔ　不織布　フェル
トでも可能である。導電性付与剤として、カーボンブラ
ッ久　ケッチエンブラック　黒鉛粉太　酸化ルテニウへ
　炭素繊維も使用できる。抄紙バインダとして、ガラス
繊維、金属繊維、活性炭粉末も本発明の範囲である。Ｃ
ＭＣ以外にメ呼ルセルロース、エチルセルロース、カル
ボキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリド
ンも使用可能である。アルミニウムの代わりにタンタル
、チタンなども導電性電極になる。分散を良くするため
にアンモニアの添加も効果的である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、有機電解液の特徴である
耐電圧を高く保持しながら水溶液系電解液を用いたキャ
パシタと同等以上の内部抵抗と容量特性を得ることがで
き、インピーダンスの周波数依存性も非常に小さくなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例のキャパシタの
構成図、第３図および第４図は従来例のキャパシタの構
成図である。 １・・活性炭繊維、２・・ＣＭＣ層、５・・活性炭繊維
、６・・炭素繊維、７・・セルロース繊維、８・・ＣＭ
ＣＮ層。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）活性炭繊維のと水溶性バインダとから構成される
   分極性電極と、導電性電極セパレータ、電解液を構成要
   素とする電気二重層キャパシタ。
2. （２）分極性電極が、カーボンブラック、アセチレンブ
   ラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末、炭素繊維、酸
   化ルテニウム、などの導電性付与剤を含むことを特徴と
   する請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
3. （３）活性炭繊維からなる抄紙と、セルロース繊維パル
   プ，ガラス繊維，炭素繊維，金属繊維，活性炭粉末のい
   ずれか一つ以上とから構成されることを特徴とする請求
   項１記載の電気二重層キャパシタ。
4. （４）水溶性バインダが、メチルセルロース、カルボキ
   シメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシエ
   チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
   キシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドンのうち
   の少なくとも一つ以上からなることを特徴とする請求項
   １記載の電気二重層キャパシタ。
5. （５）メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキ
   シメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒ
   ドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロ
   ースのカルボキシル基のプロトンの少なくとも一つが、
   Ｎａイオン、アンモニウムイオン、アルミニウムイオン
   のいずれかで置換されていること、または殆どすべての
   プロトンが金属イオンで置換されていないことを特徴と
   する請求項４記載の電気二重層キャパシタ。
6. （６）活性炭繊維の織布、不織布、フェルト、抄紙のい
   ずれかに、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
   ース、エチルセルロース、カルボキシエチルセルロース
   、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
   ルロースの水溶液を、含浸塗布、スプレイなどの方法で
   担持乾燥して分極性電極とし、前記分極性電極上に導電
   性電極を形成し、セパレータを介して一対の分極性電極
   を配置し電解液を含浸することを特徴とする電気二重層
   キャパシタの製造法。
7. （７）水溶液に導電性付与剤がふくまれることを特徴と
   する請求項６記載の電気二重層キャパシタの製造法。
8. （８）水溶液に、少なくともアルコール、アンモニアの
   どちらか一つを添加することを特徴とする請求項６記載
   の電気二重層キャパシタの製造法。