JPH0424850B2 - - Google Patents
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- JPH0424850B2 JPH0424850B2 JP60177925A JP17792585A JPH0424850B2 JP H0424850 B2 JPH0424850 B2 JP H0424850B2 JP 60177925 A JP60177925 A JP 60177925A JP 17792585 A JP17792585 A JP 17792585A JP H0424850 B2 JPH0424850 B2 JP H0424850B2
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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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、電気二重層キヤパシタ、などのエネ
ルギー貯蔵素子に用いる分極性電極およびその製
造方法に関するものであり、特に炭素繊維、活性
炭繊維を主成分とする高性能、高容量分極性電極
およびその製造方法に関するものである。 従来の技術 電気二重層キヤパシタなどのエネルギー貯蔵素
子に用いる炭素繊維、活性炭繊維電極としては、
次の三種類のものが考案されている。第１のもの
は、第３図に示すように活性炭粉末とバインダと
から成るペースト２０をアルミニウムネツトのよ
うな集電体２１の上に塗布乾燥したものであり、
これをセパレータ２２を介して捲回する型のもの
である（第２図ｂと同じ構成）。第２のものは、
第４図のように予め織布、フエルトなどの形に成
形した原料繊維をそのまま炭化、炭化賦活したも
ので、例えば活性炭繊維布３０とこの片面の集電
極（プラズマ溶射法により形成されたアルミニウ
ム層）３１とから成り、セパレータ３２を介して
コイン型の形状に組立てられる。３３，３４はケ
ース、３５は絶縁性ガスケツトである。第３のも
のは第５図に示すようにチヨツプ状の炭素繊維、
活性炭繊維と、天然パルプ、セルロース繊維、マ
ニラ麻などの繊維とを混合し抄造した紙状、シー
ト状の電極であり、これも電極シート４０上に金
属電極４１を形成して第２例の第４図と同じよう
にコイン型キヤパシタとして用いることができ
る。これら１〜３のものは、いずれもプロピレン
カーボネート・テトラエチルアルミニウムバーク
ロレート系、KOH、H2SO4水溶液系電解液を用
い、炭素繊維、活性炭繊維の表面に形成される電
気二重層を利用する。 発明が解決しようとする問題点 第１のものは活性炭粉末を用いるため、低価格
である特徴があるが、粉末の集電ネツトからの脱
落などによる経時特性の不安定性、製造時の繁雑
さ、活性炭粉末の比表面積が小さい（〜1000m2／
ｇ）ことに起因する低容量特性など、欠点も多く
存在する。 第２の例のものは、高比表面積（〜2500m2／
ｇ）の活性炭繊維を用いることができ、100％活
性炭繊維から構成することができるため、高容
量、安定寿命特性が得られる。しかしながら第１
のものよりコスト高になる。 第３のものは、高容量活性炭繊維をカレンダ加
工法などを用いることによつて第２法よりも高密
度に成形することが可能であり、３つの方法の中
で単位容積当たり最大の容量を得ることができ
る。また第２の方法のように原料繊維を予め織つ
たり、フエルト状に加工したりする工程が省ける
ためにコストを低くすることが可能である。しか
しながら、用いるバインダが天然パルプなど有機
物であるために、電解液の膨潤、電解液との反応
などに起因する、接触抵抗の増大、容量値の減少
など寿命特性に不安定な点が発生することはまぬ
がれない。 本発明はこのような従来の第１〜第３の方法の
電極をさらに特性改善しようとするものであり、
特に第３の構成の抄紙状電極の性能、寿命特性の
改善を目的とする新しい構成の分極性電極に関す
るものである。 問題点を解決するための手段 本発明、炭素繊維、活性炭繊維のいずれか、も
しくはこの両者と、セラミツク繊維、ガラス繊維
のいずれか、もしくはこの両者とから構成される
分極性電極である。また、上記繊維を分散混合、
抄造する分極性電極の製造方法に関するものであ
る。 作 用 本発明によれば、抄造電極のバインダとして、
セラミツク繊維、ガラス繊維などの無機繊維を用
いているために、これらバインダと電解液との反
応は全く起こらず、天然パルプのような有機繊維
の時に見られた電解液の膨潤も全く生じない。す
なわち、抄造された電極の自己保特性に非常に優
れ、耐熱性も良い。チヨツプ状活性炭繊維、炭素
繊維の充填密度が非常に大きいのは従来の第３の
方法と同じであり、本発明によれば、高性能高容
量で長期安定性に優れた分極性電極が得られる。 実施例 次に本発明の具体的実施例について述べる。 実施例 １ 比表面積2000m2／ｇで、直径10μｍ、長さ５mm
のフエノール系活性炭繊維とシリカ・アルミナ混
合繊維（混合比SiO2／Al2O3＝80／20繊維長1.5μ
ｍ、繊維径10μｍ）とを重量比で90：10の割合で
混合抄紙する。得られた電極は目付重量が100
ｇ／m2であり厚さ0.3μｍ、密度0.25ｇ／c.c.であ
る。第１図はこの電極の拡大図であり、活性炭繊
維１の間にシリカ・アルミナ繊維２がからまつて
おり、外形は紙状を呈している。この電極３の片
面にプラズマ溶射法により厚さ100μｍのアルミ
ニウム集電層４を形成する。このようにしてでき
た電極（直径10mm）２枚をセパレータを介して第
４図と同じ構成のキヤパシタを得る。用いる電解
液は、プロピレンカーボネートに、テトラエチル
アンモニウムパークロレートを加えたものであ
る。 実施例 ２ 実施例１の活性炭繊維とシリカアルミナ繊維と
の混合比率を70：30にしたもの。 実施例 ３ 実施例１の活性炭繊維とシリカ・アルミナ繊維
との混合比を50：50にしたもの。 実施例 ４ 実施例１の電極抄造時に約２％のセルローズ繊
維を添加したもの。 実施例 ５ 実施例１と同じ構成で、電極組成を活性炭繊維
80％、炭素繊維10％、シリカ繊維５％、セルロー
ズ繊維５％にしたもの。 実施例 ６ 実施例１と同じ組成の電極で第２ａ，ｂに示す
ように片面にAl層を形成したものを３cm×５cm
の大きさに切断し、Al層１０に接して厚さ0.1μｍ
のAl箔１１をおしあててセパレータ１２を介し
て捲回する。電極リード１３はAl箔１１に予め
設けられていたものを用いる（捲き取り前の電極
リード１３′は図中では見えない。）。電解液は実
施例１と同じものを用い、ケースにAl缶１４を
用いゴムキヤツプ１５でかしめ封口する。 表に本発明実施例の結果を従来例と比較して示
す。
ルギー貯蔵素子に用いる分極性電極およびその製
造方法に関するものであり、特に炭素繊維、活性
炭繊維を主成分とする高性能、高容量分極性電極
およびその製造方法に関するものである。 従来の技術 電気二重層キヤパシタなどのエネルギー貯蔵素
子に用いる炭素繊維、活性炭繊維電極としては、
次の三種類のものが考案されている。第１のもの
は、第３図に示すように活性炭粉末とバインダと
から成るペースト２０をアルミニウムネツトのよ
うな集電体２１の上に塗布乾燥したものであり、
これをセパレータ２２を介して捲回する型のもの
である（第２図ｂと同じ構成）。第２のものは、
第４図のように予め織布、フエルトなどの形に成
形した原料繊維をそのまま炭化、炭化賦活したも
ので、例えば活性炭繊維布３０とこの片面の集電
極（プラズマ溶射法により形成されたアルミニウ
ム層）３１とから成り、セパレータ３２を介して
コイン型の形状に組立てられる。３３，３４はケ
ース、３５は絶縁性ガスケツトである。第３のも
のは第５図に示すようにチヨツプ状の炭素繊維、
活性炭繊維と、天然パルプ、セルロース繊維、マ
ニラ麻などの繊維とを混合し抄造した紙状、シー
ト状の電極であり、これも電極シート４０上に金
属電極４１を形成して第２例の第４図と同じよう
にコイン型キヤパシタとして用いることができ
る。これら１〜３のものは、いずれもプロピレン
カーボネート・テトラエチルアルミニウムバーク
ロレート系、KOH、H2SO4水溶液系電解液を用
い、炭素繊維、活性炭繊維の表面に形成される電
気二重層を利用する。 発明が解決しようとする問題点 第１のものは活性炭粉末を用いるため、低価格
である特徴があるが、粉末の集電ネツトからの脱
落などによる経時特性の不安定性、製造時の繁雑
さ、活性炭粉末の比表面積が小さい（〜1000m2／
ｇ）ことに起因する低容量特性など、欠点も多く
存在する。 第２の例のものは、高比表面積（〜2500m2／
ｇ）の活性炭繊維を用いることができ、100％活
性炭繊維から構成することができるため、高容
量、安定寿命特性が得られる。しかしながら第１
のものよりコスト高になる。 第３のものは、高容量活性炭繊維をカレンダ加
工法などを用いることによつて第２法よりも高密
度に成形することが可能であり、３つの方法の中
で単位容積当たり最大の容量を得ることができ
る。また第２の方法のように原料繊維を予め織つ
たり、フエルト状に加工したりする工程が省ける
ためにコストを低くすることが可能である。しか
しながら、用いるバインダが天然パルプなど有機
物であるために、電解液の膨潤、電解液との反応
などに起因する、接触抵抗の増大、容量値の減少
など寿命特性に不安定な点が発生することはまぬ
がれない。 本発明はこのような従来の第１〜第３の方法の
電極をさらに特性改善しようとするものであり、
特に第３の構成の抄紙状電極の性能、寿命特性の
改善を目的とする新しい構成の分極性電極に関す
るものである。 問題点を解決するための手段 本発明、炭素繊維、活性炭繊維のいずれか、も
しくはこの両者と、セラミツク繊維、ガラス繊維
のいずれか、もしくはこの両者とから構成される
分極性電極である。また、上記繊維を分散混合、
抄造する分極性電極の製造方法に関するものであ
る。 作 用 本発明によれば、抄造電極のバインダとして、
セラミツク繊維、ガラス繊維などの無機繊維を用
いているために、これらバインダと電解液との反
応は全く起こらず、天然パルプのような有機繊維
の時に見られた電解液の膨潤も全く生じない。す
なわち、抄造された電極の自己保特性に非常に優
れ、耐熱性も良い。チヨツプ状活性炭繊維、炭素
繊維の充填密度が非常に大きいのは従来の第３の
方法と同じであり、本発明によれば、高性能高容
量で長期安定性に優れた分極性電極が得られる。 実施例 次に本発明の具体的実施例について述べる。 実施例 １ 比表面積2000m2／ｇで、直径10μｍ、長さ５mm
のフエノール系活性炭繊維とシリカ・アルミナ混
合繊維（混合比SiO2／Al2O3＝80／20繊維長1.5μ
ｍ、繊維径10μｍ）とを重量比で90：10の割合で
混合抄紙する。得られた電極は目付重量が100
ｇ／m2であり厚さ0.3μｍ、密度0.25ｇ／c.c.であ
る。第１図はこの電極の拡大図であり、活性炭繊
維１の間にシリカ・アルミナ繊維２がからまつて
おり、外形は紙状を呈している。この電極３の片
面にプラズマ溶射法により厚さ100μｍのアルミ
ニウム集電層４を形成する。このようにしてでき
た電極（直径10mm）２枚をセパレータを介して第
４図と同じ構成のキヤパシタを得る。用いる電解
液は、プロピレンカーボネートに、テトラエチル
アンモニウムパークロレートを加えたものであ
る。 実施例 ２ 実施例１の活性炭繊維とシリカアルミナ繊維と
の混合比率を70：30にしたもの。 実施例 ３ 実施例１の活性炭繊維とシリカ・アルミナ繊維
との混合比を50：50にしたもの。 実施例 ４ 実施例１の電極抄造時に約２％のセルローズ繊
維を添加したもの。 実施例 ５ 実施例１と同じ構成で、電極組成を活性炭繊維
80％、炭素繊維10％、シリカ繊維５％、セルロー
ズ繊維５％にしたもの。 実施例 ６ 実施例１と同じ組成の電極で第２ａ，ｂに示す
ように片面にAl層を形成したものを３cm×５cm
の大きさに切断し、Al層１０に接して厚さ0.1μｍ
のAl箔１１をおしあててセパレータ１２を介し
て捲回する。電極リード１３はAl箔１１に予め
設けられていたものを用いる（捲き取り前の電極
リード１３′は図中では見えない。）。電解液は実
施例１と同じものを用い、ケースにAl缶１４を
用いゴムキヤツプ１５でかしめ封口する。 表に本発明実施例の結果を従来例と比較して示
す。
【表】
表中従来例１は、従来の技術の項で説明した粉
末活性炭を用いる第１の方法のものであり、従来
例２は、同じく第２の方法のものであり、従来例
３、４は、同じく第３の方法によるものである。 本発明ではバインダとしてシリカ・アルミナ繊
維についてその効果を述べたが、その他の無機繊
維すなわち、MgO、CaO、SiC、Ｂ、BN、ZrO、
チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、TiO2な
どの繊維、さらにはガラス繊維を使用しても良
い。また活性炭繊維、炭素繊維もフエノール系以
外のPAN系、ピツチ系、セルロース系などのも
のを用いることができ、分散剤、補助結合剤とし
てセルロース繊維以外にアクリル、フツ素、ビニ
ル、ポルエチレンオキサイドなども効果を有す
る。 また、本発明分極性電極と、リチウムを吸蔵し
たウツド合金のような非分極性電極とから成る構
成のキヤパシタについても寿命、特性の点で同じ
ような優れた効果が得られる。 発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、活性炭繊
維、炭素繊維などの充填密度が高く、なおかつ無
機バインダを用いるため電極の化学的、物理的、
電気的安定性が高いことにより、優れた長期寿命
特性を持つた高容量、高安定の分極性電極が得ら
れる。さらに炭素繊維、活性炭繊維をセラミツク
繊維、ガラス繊維と、例えば湿式混合し抄造する
ことにより容易にこの両者から構成された抄紙状
電極を得ることができる。これを用いたキヤパシ
タなどは高性能、高寿命特性を有し、その工業的
価値は非常に優れたものである。
末活性炭を用いる第１の方法のものであり、従来
例２は、同じく第２の方法のものであり、従来例
３、４は、同じく第３の方法によるものである。 本発明ではバインダとしてシリカ・アルミナ繊
維についてその効果を述べたが、その他の無機繊
維すなわち、MgO、CaO、SiC、Ｂ、BN、ZrO、
チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、TiO2な
どの繊維、さらにはガラス繊維を使用しても良
い。また活性炭繊維、炭素繊維もフエノール系以
外のPAN系、ピツチ系、セルロース系などのも
のを用いることができ、分散剤、補助結合剤とし
てセルロース繊維以外にアクリル、フツ素、ビニ
ル、ポルエチレンオキサイドなども効果を有す
る。 また、本発明分極性電極と、リチウムを吸蔵し
たウツド合金のような非分極性電極とから成る構
成のキヤパシタについても寿命、特性の点で同じ
ような優れた効果が得られる。 発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、活性炭繊
維、炭素繊維などの充填密度が高く、なおかつ無
機バインダを用いるため電極の化学的、物理的、
電気的安定性が高いことにより、優れた長期寿命
特性を持つた高容量、高安定の分極性電極が得ら
れる。さらに炭素繊維、活性炭繊維をセラミツク
繊維、ガラス繊維と、例えば湿式混合し抄造する
ことにより容易にこの両者から構成された抄紙状
電極を得ることができる。これを用いたキヤパシ
タなどは高性能、高寿命特性を有し、その工業的
価値は非常に優れたものである。
第１図は本発明の一実施例における分極性電極
の拡大模式図、第２図ａ，ｂは同分極性電極を用
いたキヤパシタの斜視図および断正面図、第３
図、第４図、第５図は従来例の分極性電極、およ
びキヤパシタの代表的な構成を示す斜視図および
断面図である。 １……活性炭繊維、２……シリカ・アルミナ繊
維、３……抄紙電極、４……アルミニウム集電
層。
の拡大模式図、第２図ａ，ｂは同分極性電極を用
いたキヤパシタの斜視図および断正面図、第３
図、第４図、第５図は従来例の分極性電極、およ
びキヤパシタの代表的な構成を示す斜視図および
断面図である。 １……活性炭繊維、２……シリカ・アルミナ繊
維、３……抄紙電極、４……アルミニウム集電
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維、活性炭繊維のいづれか、もしくは
この両者と、セラミツク繊維、ガラス繊維のいづ
れか、もしくはこの両者とから構成された分極性
電極。 ２ セラミツク繊維が、SiO2、Al2O3、MgO、
CaO、SiC、Ｂ、BN、ZrO、チタン酸カリウム、
チタン酸バリウム、TiO2から選ばれたものの繊
維であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の分極性電極。 ３ 炭素繊維、活性炭繊維がフエノール系繊維を
炭化、炭化賦活して得られたものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の分極性電
極。 ４ 炭素繊維、活性炭繊維、セラミツク繊維、ガ
ラス繊維にさらに補助結合剤、分散剤を加えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分極
性電極。 ５ 補助結合剤、分散剤がセルロース、アクリル
樹脂、ふつ素樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレンオ
キサイドの少なくとも一つ以上の繊維または粉末
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の分極性電極。 ６ 少なくとも炭素繊維、活性炭繊維のいづれ
か、もしくはこの両者と、セラミツク繊維、ガラ
ス繊維のいづれか、もしくはこの両者とを抄造す
ることを特徴とする分極性電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177925A JPS6240011A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 分極性電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177925A JPS6240011A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 分極性電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240011A JPS6240011A (ja) | 1987-02-21 |
| JPH0424850B2 true JPH0424850B2 (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=16039462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60177925A Granted JPS6240011A (ja) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | 分極性電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240011A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63211714A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-02 | 松下電器産業株式会社 | 分極性電極の製造法 |
| JP2002289481A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Kyocera Corp | 活性炭質構造体およびそれを用いた電気二重層コンデンサ |
| JP5269390B2 (ja) * | 2006-11-02 | 2013-08-21 | 住友化学株式会社 | 電極膜、電極及びその製造方法、ならびに電気二重層キャパシタ |
| JP4957373B2 (ja) * | 2006-11-13 | 2012-06-20 | 三菱電機株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
-
1985
- 1985-08-13 JP JP60177925A patent/JPS6240011A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240011A (ja) | 1987-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |