JPH04233212A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH04233212A JPH04233212A JP2408585A JP40858590A JPH04233212A JP H04233212 A JPH04233212 A JP H04233212A JP 2408585 A JP2408585 A JP 2408585A JP 40858590 A JP40858590 A JP 40858590A JP H04233212 A JPH04233212 A JP H04233212A
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Links
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気二重層コンデン
サに関するもので、特に、電気二重層コンデンサに用い
られる電解液に含まれる電解質の改良に関するものであ
る。
サに関するもので、特に、電気二重層コンデンサに用い
られる電解液に含まれる電解質の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、分極性電極と
電解液との界面に生成する電気二重層に電荷を蓄積する
素子である。構造の一例を、図１を参照して説明する。
電解液との界面に生成する電気二重層に電荷を蓄積する
素子である。構造の一例を、図１を参照して説明する。
【０００３】活性炭等の炭素性素材からなる分極性電極
１，２が、セパレータ３を介して対向配置されている。 このセパレータ３および分極性電極１，２は、１対の金
属ケース部材４，５により挟持された状態で、これら金
属ケース部材４，５内に収納されている。金属ケース部
材４，５は、耐腐食性に優れたステンレスよりなり、そ
れぞれ、分極性電極１，２に電気的に接続されており、
集電極として機能するものである。金属ケース部材４，
５間は、絶縁性のガスケット６により電気的に絶縁され
ている。同時に、このガスケット６により、金属ケース
部材４，５で構成されるケース内が密封されている。
１，２が、セパレータ３を介して対向配置されている。 このセパレータ３および分極性電極１，２は、１対の金
属ケース部材４，５により挟持された状態で、これら金
属ケース部材４，５内に収納されている。金属ケース部
材４，５は、耐腐食性に優れたステンレスよりなり、そ
れぞれ、分極性電極１，２に電気的に接続されており、
集電極として機能するものである。金属ケース部材４，
５間は、絶縁性のガスケット６により電気的に絶縁され
ている。同時に、このガスケット６により、金属ケース
部材４，５で構成されるケース内が密封されている。
【０００４】上記のような電気二重層コンデンサは、用
いる電解液により水溶液系と非水溶液系とに大別される
。そのうち、非水系電解液としては、アルカリ金属もし
くは４級アンモニウムの過塩素酸塩、４弗化硼酸塩、ま
たは６弗化リン酸塩等の電解質を、プロピレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミドまた
はアセトニトリル等の非水系溶媒に溶解したものが用い
られる。一例が、特開昭５９−３９１４号に開示されて
いる。
いる電解液により水溶液系と非水溶液系とに大別される
。そのうち、非水系電解液としては、アルカリ金属もし
くは４級アンモニウムの過塩素酸塩、４弗化硼酸塩、ま
たは６弗化リン酸塩等の電解質を、プロピレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミドまた
はアセトニトリル等の非水系溶媒に溶解したものが用い
られる。一例が、特開昭５９−３９１４号に開示されて
いる。
【０００５】ところで、電気二重層コンデンサは、機器
のメモリ・バックアップ回路等で用いられる。メモリ・
バックアップ回路中で必要とされる耐電圧は、電気二重
層コンデンサ素子の耐電圧よりも高いのが普通である。 そのため、電気二重層コンデンサ素子を、複数個積層し
、直列接続してなる複合素子の形態で用いられることが
多い。しかしながら、積層により体積が増加し、かつ直
列接続により静電容量が低下するという問題があった。 よって、積層数は少ないほうが望ましく、積層数を少な
くするには、１個の電気二重層コンデンサ素子の耐電圧
を高めることが必要となる。
のメモリ・バックアップ回路等で用いられる。メモリ・
バックアップ回路中で必要とされる耐電圧は、電気二重
層コンデンサ素子の耐電圧よりも高いのが普通である。 そのため、電気二重層コンデンサ素子を、複数個積層し
、直列接続してなる複合素子の形態で用いられることが
多い。しかしながら、積層により体積が増加し、かつ直
列接続により静電容量が低下するという問題があった。 よって、積層数は少ないほうが望ましく、積層数を少な
くするには、１個の電気二重層コンデンサ素子の耐電圧
を高めることが必要となる。
【０００６】電気二重層コンデンサ素子の耐電圧は、電
荷移動反応である酸化還元反応が、正極および負極で起
こり始める電位によって規制される。金属ケース部材と
しては、従来より、耐腐食性に優れたステンレス系材料
が用いられているが、この場合には、電気二重層コンデ
ンサ素子の耐電圧を決定する反応は、正極におけるステ
ンレスケース部材の酸化反応と、負極における電解液の
還元分解反応である。
荷移動反応である酸化還元反応が、正極および負極で起
こり始める電位によって規制される。金属ケース部材と
しては、従来より、耐腐食性に優れたステンレス系材料
が用いられているが、この場合には、電気二重層コンデ
ンサ素子の耐電圧を決定する反応は、正極におけるステ
ンレスケース部材の酸化反応と、負極における電解液の
還元分解反応である。
【０００７】負極側では、電解質および溶媒の双方とも
、還元分解を受ける可能性がある。しかしながら、上述
したような非水系溶媒は、還元反応を起こしにくいため
、多くの場合、電解質中に含まれているカチオンの還元
電位が問題となる。
、還元分解を受ける可能性がある。しかしながら、上述
したような非水系溶媒は、還元反応を起こしにくいため
、多くの場合、電解質中に含まれているカチオンの還元
電位が問題となる。
【０００８】単体金属イオンの中では、アルカリ金属イ
オンの還元電位が最も低く、たとえば、リチウムイオン
は、プロピレンカーボネート中で−３．０Ｖ ｖｓ
ＳＣＥ付近に還元波を与える。このようなアルカリ金
属塩を、電気二重層コンデンサの電解質として用いるこ
とは、すでに報告されている（特開昭４８−５０２５５
号）。
オンの還元電位が最も低く、たとえば、リチウムイオン
は、プロピレンカーボネート中で−３．０Ｖ ｖｓ
ＳＣＥ付近に還元波を与える。このようなアルカリ金
属塩を、電気二重層コンデンサの電解質として用いるこ
とは、すでに報告されている（特開昭４８−５０２５５
号）。
【０００９】アルカリ金属塩を電解質として用いた場合
、過電圧が印加されると還元析出反応を生じ、デンドラ
イト結晶が成長することがある。デンドライト結晶は、
セパレータを貫通して、正極および負極を短絡し、電気
二重層コンデンサに回復不能な故障を引起こすことがあ
る。したがって、アルカリ金属塩は、電気二重層コンデ
ンサにはあまり用いられていない。
、過電圧が印加されると還元析出反応を生じ、デンドラ
イト結晶が成長することがある。デンドライト結晶は、
セパレータを貫通して、正極および負極を短絡し、電気
二重層コンデンサに回復不能な故障を引起こすことがあ
る。したがって、アルカリ金属塩は、電気二重層コンデ
ンサにはあまり用いられていない。
【００１０】他方、４級アンモニウムカチオンは、リチ
ウムイオンよりも還元されにくく、また過電圧が印加さ
れても析出しない。したがって、電気二重層コンデンサ
の電解質として多用されている（特開昭４９−６８２５
４号、特開昭５０−４４４６３号等）。
ウムイオンよりも還元されにくく、また過電圧が印加さ
れても析出しない。したがって、電気二重層コンデンサ
の電解質として多用されている（特開昭４９−６８２５
４号、特開昭５０−４４４６３号等）。
【００１１】また、４級アンモニウムカチオンは、アル
キル基を長くし、かさ高くすることによって、電極面に
近づきにくくなり、耐還元性を向上させる。そのため、
かさ高い分子構造を有するテトラブチルアンモニウム塩
やＮ，Ｎ−ジエチルピロリジニウム塩などが、電気二重
層コンデンサの耐電圧を向上させるために用いられてい
る（特開昭４９−６８２５４号、特開昭６３−１２７５
２０号）。
キル基を長くし、かさ高くすることによって、電極面に
近づきにくくなり、耐還元性を向上させる。そのため、
かさ高い分子構造を有するテトラブチルアンモニウム塩
やＮ，Ｎ−ジエチルピロリジニウム塩などが、電気二重
層コンデンサの耐電圧を向上させるために用いられてい
る（特開昭４９−６８２５４号、特開昭６３−１２７５
２０号）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなカチオンでは、分子構造が大きくなりすぎ、イ
オンの移動が阻害されるため、電導度が小さくなり、電
気二重層コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大す
る、という欠点があった。
たようなカチオンでは、分子構造が大きくなりすぎ、イ
オンの移動が阻害されるため、電導度が小さくなり、電
気二重層コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大す
る、という欠点があった。
【００１３】それゆえに、この発明の目的は、かさ高い
構造とより高い移動度との両者を満足し得る非水系電解
液のための電解質を備え、それによって、耐電圧が高く
、かつＥＳＲの小さい、電気二重層コンデンサを提供し
ようとすることである。
構造とより高い移動度との両者を満足し得る非水系電解
液のための電解質を備え、それによって、耐電圧が高く
、かつＥＳＲの小さい、電気二重層コンデンサを提供し
ようとすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、セパレータ
と前記セパレータを介して対向された１対の分極性電極
と、前記セパレータおよび分極性電極を挟持するように
配置された１対の集電極と、前記集電極間に配置された
非水系電解液とを備える、電気二重層コンデンサに向け
られるものである。この発明では、上述した技術的課題
を解決するため、前記非水系電解液の電解質が次の一般
式（１）または（２）で表わされる塩であることを特徴
としている。
と前記セパレータを介して対向された１対の分極性電極
と、前記セパレータおよび分極性電極を挟持するように
配置された１対の集電極と、前記集電極間に配置された
非水系電解液とを備える、電気二重層コンデンサに向け
られるものである。この発明では、上述した技術的課題
を解決するため、前記非水系電解液の電解質が次の一般
式（１）または（２）で表わされる塩であることを特徴
としている。
【００１５】
【化２】
【００１６】ここで、Ｒ，Ｒ′は、Ｈ、炭素数１〜１５
のアルキル基もしくはアリル基、または炭素数６〜１５
のアリール基を示し、Ｘは、ＢＦ４ 、ＰＦ６ 、Ｃｌ
Ｏ４ 、ＡｓＦ６ 、ＳｂＦ６ 、ＡｌＣｌ４ 、また
はＲｆＳＯ３ （Ｒｆは炭素数１〜８のフルオロアルキ
ル基）を示す。
のアルキル基もしくはアリル基、または炭素数６〜１５
のアリール基を示し、Ｘは、ＢＦ４ 、ＰＦ６ 、Ｃｌ
Ｏ４ 、ＡｓＦ６ 、ＳｂＦ６ 、ＡｌＣｌ４ 、また
はＲｆＳＯ３ （Ｒｆは炭素数１〜８のフルオロアルキ
ル基）を示す。
【００１７】
【実施例】以下に、実施例に従って、この発明の詳細な
説明を行なう。
説明を行なう。
【００１８】図１に示した構造を有する電気二重層コン
デンサを用い、この発明を実施し、従来例との比較を行
なった。
デンサを用い、この発明を実施し、従来例との比較を行
なった。
【００１９】具体的には、それぞれ、負極および正極側
集電極となる金属ケース部材４，５をＳＵＳ４３０で構
成し、分極性電極１，２は、活性炭を粉砕し、バインダ
を加えてプレス成形したものにより構成した。分極性電
極１，２とケース部材４，５とは、それぞれ、カーボン
ペースト層７により接着した。
集電極となる金属ケース部材４，５をＳＵＳ４３０で構
成し、分極性電極１，２は、活性炭を粉砕し、バインダ
を加えてプレス成形したものにより構成した。分極性電
極１，２とケース部材４，５とは、それぞれ、カーボン
ペースト層７により接着した。
【００２０】表１に示すような種々の電解質を用いた。
これら電解質の各々を、濃度１Ｍ／リットルのプロピレ
ンカーボネート溶液とし、これら溶液すなわち非水系電
解液の各々を分極性電極１，２およびセパレータ３に含
浸させた電気二重層コンデンサを作製し、それぞれを従
来例１，２ならびに実施例１〜１０とした。
ンカーボネート溶液とし、これら溶液すなわち非水系電
解液の各々を分極性電極１，２およびセパレータ３に含
浸させた電気二重層コンデンサを作製し、それぞれを従
来例１，２ならびに実施例１〜１０とした。
【００２１】
【表１】
【００２２】このようにして得られた従来例１，２なら
びに実施例１〜１０の電気二重層コンデンサに対して、
８５℃にて２．８Ｖの負荷試験を１０００時間行なった
。表１には、初期ＥＳＲと負荷試験後のＥＳＲおよび初
期静電容量値を基準とする容量変化率とが示されている
。
びに実施例１〜１０の電気二重層コンデンサに対して、
８５℃にて２．８Ｖの負荷試験を１０００時間行なった
。表１には、初期ＥＳＲと負荷試験後のＥＳＲおよび初
期静電容量値を基準とする容量変化率とが示されている
。
【００２３】表１より、実施例１〜１０は、従来例１，
２に比べて、負荷試験後のＥＳＲおよび静電容量の変化
が小さいことがわかる。これは、実施例１〜１０で用い
た電解質の耐電圧が向上したことに起因すると考えられ
る。
２に比べて、負荷試験後のＥＳＲおよび静電容量の変化
が小さいことがわかる。これは、実施例１〜１０で用い
た電解質の耐電圧が向上したことに起因すると考えられ
る。
【００２４】なお、この発明において用いられ得る電解
液のための溶媒としては、どのようなものであってもよ
く、たとえば、プロピレンカーボネート、β−ブチロラ
クトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアｆド、スル
ホランなどを単独または適宜混合して有利に用いること
ができる。
液のための溶媒としては、どのようなものであってもよ
く、たとえば、プロピレンカーボネート、β−ブチロラ
クトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアｆド、スル
ホランなどを単独または適宜混合して有利に用いること
ができる。
【００２５】
【発明の効果】このように、この発明によれば、電気二
重層コンデンサの耐電圧性が向上するため、たとえば高
温負荷条件下での特性劣化が小さく、信頼性の高い電気
二重層コンデンサが得られる。
重層コンデンサの耐電圧性が向上するため、たとえば高
温負荷条件下での特性劣化が小さく、信頼性の高い電気
二重層コンデンサが得られる。
【００２６】したがって、たとえばメモリ・バックアッ
プ回路に用いた場合、電気二重層コンデンサ素子の積層
数を低減することができ、複合素子の体積を低減でき、
小型で大容量化された製品を提供することができる。
プ回路に用いた場合、電気二重層コンデンサ素子の積層
数を低減することができ、複合素子の体積を低減でき、
小型で大容量化された製品を提供することができる。
【００２７】また、この発明による電気二重層コンデン
サは、そのＥＳＲも低く抑えられる。
サは、そのＥＳＲも低く抑えられる。
【図１】電気二重層コンデンサの構造を説明するための
断面図である。
断面図である。
１，２ 分極性電極
３ セパレータ
４，５ 金属ケース部材（集電極）
６ ガスケット
７ カーボンペースト層
Claims (1)
- 【請求項１】 セパレータと、前記セパレータを介し
て対向された１対の分極性電極と、前記セパレータおよ
び分極性電極を挟持するように配置された１対の集電極
と、前記１対の集電極間に配置された非水系電解液とを
備える、電気二重層コンデンサにおいて、前記非水系電
解液の電解質が次の一般式（１）または（２）で表わさ
れる塩であることを特徴とする、電気二重層コンデンサ
。 【化１】 ここで、Ｒ，Ｒ′は、Ｈ、炭素数１〜１５のアルキル基
もしくはアリル基、または炭素数６〜１５のアリール基
を示し、Ｘは、ＢＦ４ 、ＰＦ６ 、ＣｌＯ４ 、Ａｓ
Ｆ６ 、ＳｂＦ６ 、ＡｌＣｌ４ 、またはＲｆＳＯ３
（Ｒｆは炭素数１〜８のフルオロアルキル基）を示す
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408585A JPH04233212A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408585A JPH04233212A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233212A true JPH04233212A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18518022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408585A Withdrawn JPH04233212A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04233212A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206594A (ja) * | 1994-12-21 | 2006-08-10 | Hydro Quebec | 疎水性液状塩とその生成法ならびに電気化学への応用 |
| CN107216275A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 中国科学院过程工程研究所 | 丁啶类离子液体及其制备方法和应用 |
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1990
- 1990-12-28 JP JP2408585A patent/JPH04233212A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206594A (ja) * | 1994-12-21 | 2006-08-10 | Hydro Quebec | 疎水性液状塩とその生成法ならびに電気化学への応用 |
| JP4504931B2 (ja) * | 1994-12-21 | 2010-07-14 | ハイドロ−ケベック | 疎水性液状塩とその生成法ならびに電気化学への応用 |
| CN107216275A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 中国科学院过程工程研究所 | 丁啶类离子液体及其制备方法和应用 |
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