JPH05101980A - 電気二重層コンデンサの製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの製造方法Info
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- JPH05101980A JPH05101980A JP3287223A JP28722391A JPH05101980A JP H05101980 A JPH05101980 A JP H05101980A JP 3287223 A JP3287223 A JP 3287223A JP 28722391 A JP28722391 A JP 28722391A JP H05101980 A JPH05101980 A JP H05101980A
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- JP
- Japan
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- double layer
- electric double
- layer capacitor
- activated carbon
- internal resistance
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- 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
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- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性炭により構成される分極性電極を用いた
電気二重層コンデンサに関する。セルの内部抵抗を低減
し、大きな放電電流を取り出せるようにし、高レートの
放電でも充電電気量を効率よく取り出せるようにする。 【構成】 電極材料である活性炭を還元処理して表面酸
化物を除去し、その還元処理後の活性炭で分極性電極５
を構成する。
電気二重層コンデンサに関する。セルの内部抵抗を低減
し、大きな放電電流を取り出せるようにし、高レートの
放電でも充電電気量を効率よく取り出せるようにする。 【構成】 電極材料である活性炭を還元処理して表面酸
化物を除去し、その還元処理後の活性炭で分極性電極５
を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、各種の電子機器ある
いは電気機械の補助電源などとして使用される小型で大
容量の電気二重層コンデンサの製造方法の改良に関す
る。
いは電気機械の補助電源などとして使用される小型で大
容量の電気二重層コンデンサの製造方法の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近では各種のケーシング構造の電気二
重層コンデンサが開発されているが、その一例として偏
平形ケーシング構造の電気二重層コンデンサの構成を図
１に示している。
重層コンデンサが開発されているが、その一例として偏
平形ケーシング構造の電気二重層コンデンサの構成を図
１に示している。
【０００３】図１の電気二重層コンデンサのケーシング
構造は、基本的に、内面側に導電性フィルム１が接着さ
れた２枚の金属板２の周縁部間にプラスチック製の枠体
３を挟み込むことによって形成される偏平な空間内に、
セパレータ４で２層に分割された分極性電極５を積層状
態で密封したものである。導電性フィルム１は分極性電
極５に密着し、集電体として機能する。金属板２はケー
シング構造の主体であるとともに、外部接続用の端子板
として機能する。枠体３は２枚の金属板２の周縁部間に
あってコンデンサ・セルを密封する封口ガスケットとし
て機能する。分極性電極５は活性炭の粉体を偏平な長方
形ペレット状に成形したものであり、これに硫酸などの
電解液を含浸させている。セパレータ４はポリプロピレ
ンなどのイオン透過性の多孔性フィルムからなる。
構造は、基本的に、内面側に導電性フィルム１が接着さ
れた２枚の金属板２の周縁部間にプラスチック製の枠体
３を挟み込むことによって形成される偏平な空間内に、
セパレータ４で２層に分割された分極性電極５を積層状
態で密封したものである。導電性フィルム１は分極性電
極５に密着し、集電体として機能する。金属板２はケー
シング構造の主体であるとともに、外部接続用の端子板
として機能する。枠体３は２枚の金属板２の周縁部間に
あってコンデンサ・セルを密封する封口ガスケットとし
て機能する。分極性電極５は活性炭の粉体を偏平な長方
形ペレット状に成形したものであり、これに硫酸などの
電解液を含浸させている。セパレータ４はポリプロピレ
ンなどのイオン透過性の多孔性フィルムからなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記の例の分極性電極
５は活性炭をペレット状に成形したものであるが、ケー
シング構造によってはペースト状の活性炭をケーシング
とセパレータで仕切られた空間内に充填して分極性電極
としたものもある。この発明で取り上げている技術課題
は、電気二重層コンデンサの内部抵抗をできるだけ小さ
くすることにある。電気二重層コンデンサをメモリバッ
クアップ用電源として使用するような場合、放電電流は
非常に小さいのでコンデンサ・セルの内部抵抗はあまり
問題にならない。しかし電気機械の補助電源として電気
二重層コンデンサでモータを駆動するような場合、非常
に大きな放電電流を取り出す必要があるが、この場合に
コンデンサ・セルの内部抵抗が問題となる。従来の電気
二重層コンデンサの内部抵抗はあまり小さくはなく、低
レートの放電（例えば電流密度０．０５Ａ／ｃｍ2 ）で
は、コンデンサに充電した電気量をほぼ１００％放電す
ることができるものの、高レートの放電（例えば電流密
度０．５０Ａ／ｃｍ2 ）では、放電開始直後のＩＲドロ
ップ（内部抵抗による電圧降下）が大きく、充電した電
気量を効率よく放電することができない。したがって大
きな放電電流を必要とする高出力の用途にはあまり適し
てはいなかった。
５は活性炭をペレット状に成形したものであるが、ケー
シング構造によってはペースト状の活性炭をケーシング
とセパレータで仕切られた空間内に充填して分極性電極
としたものもある。この発明で取り上げている技術課題
は、電気二重層コンデンサの内部抵抗をできるだけ小さ
くすることにある。電気二重層コンデンサをメモリバッ
クアップ用電源として使用するような場合、放電電流は
非常に小さいのでコンデンサ・セルの内部抵抗はあまり
問題にならない。しかし電気機械の補助電源として電気
二重層コンデンサでモータを駆動するような場合、非常
に大きな放電電流を取り出す必要があるが、この場合に
コンデンサ・セルの内部抵抗が問題となる。従来の電気
二重層コンデンサの内部抵抗はあまり小さくはなく、低
レートの放電（例えば電流密度０．０５Ａ／ｃｍ2 ）で
は、コンデンサに充電した電気量をほぼ１００％放電す
ることができるものの、高レートの放電（例えば電流密
度０．５０Ａ／ｃｍ2 ）では、放電開始直後のＩＲドロ
ップ（内部抵抗による電圧降下）が大きく、充電した電
気量を効率よく放電することができない。したがって大
きな放電電流を必要とする高出力の用途にはあまり適し
てはいなかった。
【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、セルの内部抵抗をより小さ
くして大きな放電電流を取り出すことができ、充電した
電気量を効率よく放電することができるようにした電気
二重層コンデンサを実現することにある。
されたもので、その目的は、セルの内部抵抗をより小さ
くして大きな放電電流を取り出すことができ、充電した
電気量を効率よく放電することができるようにした電気
二重層コンデンサを実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは電気二重層
コンデンサの内部抵抗について詳細に分析した結果、ケ
ーシング構造の改良による内部抵抗の低減降下には限界
があり、活性炭により構成される分極性電極自体が内部
抵抗の発生源として無視できないことをつきとめた。電
極材料である活性炭の粉粒体の表面には酸化物が被膜状
に存在しており、これが内部抵抗増大の原因になってい
る。
コンデンサの内部抵抗について詳細に分析した結果、ケ
ーシング構造の改良による内部抵抗の低減降下には限界
があり、活性炭により構成される分極性電極自体が内部
抵抗の発生源として無視できないことをつきとめた。電
極材料である活性炭の粉粒体の表面には酸化物が被膜状
に存在しており、これが内部抵抗増大の原因になってい
る。
【０００７】そこでこの発明では、電極材料である活性
炭を還元処理して表面酸化物を除去し、その還元処理後
の活性炭で分極性電極を構成するようにした。
炭を還元処理して表面酸化物を除去し、その還元処理後
の活性炭で分極性電極を構成するようにした。
【０００８】
【作用】還元処理して表面酸化物を除去した活性炭でも
って分極性電極を構成することにより粉粒状の活性炭同
士の接触抵抗が非常に小さくなり、したがってコンデン
サ・セルの内部抵抗を低減することができる。
って分極性電極を構成することにより粉粒状の活性炭同
士の接触抵抗が非常に小さくなり、したがってコンデン
サ・セルの内部抵抗を低減することができる。
【０００９】
【実施例】この発明の製造方法は、どのようなケーシン
グ構造の電気二重層コンデンサにも適用することができ
る。分極性電極の材料となる活性炭粉体を還元処理する
には、次のようないくつかの方法がある。 窒素雰囲気中で高温処理する。 水素ガス雰囲気中で高温処理する。 高温減圧処理を行なう。 塩酸−フッ化水素酸で処理する。
グ構造の電気二重層コンデンサにも適用することができ
る。分極性電極の材料となる活性炭粉体を還元処理する
には、次のようないくつかの方法がある。 窒素雰囲気中で高温処理する。 水素ガス雰囲気中で高温処理する。 高温減圧処理を行なう。 塩酸−フッ化水素酸で処理する。
【００１０】具体的には、窒素雰囲気中で９００℃の温
度で６時間熱処理した活性炭と、この還元処理をしてい
ない活性炭とを比較したところ、Ｂｏｅｈｍの方法によ
り測定した表面酸化物濃度は、未処理の活性炭で２．１
８ｇ当量／ｇ、還元処理した活性炭では０．６９ｇ当量
／ｇであり、還元処理により表面酸化物濃度は３分の１
以下になった。この還元処理後の活性炭と、未処理の活
性炭とをそれぞれ用いた同じケーシング構造の電気二重
層コンデンサを製作し、その放電時の電流密度特性を比
較したところ、図２に示すような特性が得られた。図２
では本発明品の電流密度０．０５Ａ／ｃｍ2 における放
電特性を１００として示した。還元処理後の活性炭を用
いたコンデンサでは、高レートの放電（例えば電流密度
０．５０Ａ／ｃｍ2 ）を行なっても放電容量が大きく低
下することはないが、未処理の活性炭を用いた従来のコ
ンデンサでは放電容量が大きく低下してしまう。また、
内部抵抗は本発明によるコンデンサでは０．１１Ω、従
来のコンデンサでは０．１６Ωであった。したがって本
発明によるコンデンサの方がより大きな放電電流を取り
出すことができる。
度で６時間熱処理した活性炭と、この還元処理をしてい
ない活性炭とを比較したところ、Ｂｏｅｈｍの方法によ
り測定した表面酸化物濃度は、未処理の活性炭で２．１
８ｇ当量／ｇ、還元処理した活性炭では０．６９ｇ当量
／ｇであり、還元処理により表面酸化物濃度は３分の１
以下になった。この還元処理後の活性炭と、未処理の活
性炭とをそれぞれ用いた同じケーシング構造の電気二重
層コンデンサを製作し、その放電時の電流密度特性を比
較したところ、図２に示すような特性が得られた。図２
では本発明品の電流密度０．０５Ａ／ｃｍ2 における放
電特性を１００として示した。還元処理後の活性炭を用
いたコンデンサでは、高レートの放電（例えば電流密度
０．５０Ａ／ｃｍ2 ）を行なっても放電容量が大きく低
下することはないが、未処理の活性炭を用いた従来のコ
ンデンサでは放電容量が大きく低下してしまう。また、
内部抵抗は本発明によるコンデンサでは０．１１Ω、従
来のコンデンサでは０．１６Ωであった。したがって本
発明によるコンデンサの方がより大きな放電電流を取り
出すことができる。
【００１１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明で
は、電極材料である活性炭を還元処理して表面酸化物を
除去し、その還元処理後の活性炭を用いて電気二重層コ
ンデンサを構成したので、分極性電極の活性炭の接触抵
抗が非常に小さくなり、その結果分極性電極自体の抵抗
が小さく、したがってコンデンサ・セルの内部抵抗が従
来より小さくなる。そのためより大きな放電電流を取り
出すことができるし、高レートの放電でも充電した電気
量を効率よく放電することができ、高出力の用途に使用
することが可能となる。
は、電極材料である活性炭を還元処理して表面酸化物を
除去し、その還元処理後の活性炭を用いて電気二重層コ
ンデンサを構成したので、分極性電極の活性炭の接触抵
抗が非常に小さくなり、その結果分極性電極自体の抵抗
が小さく、したがってコンデンサ・セルの内部抵抗が従
来より小さくなる。そのためより大きな放電電流を取り
出すことができるし、高レートの放電でも充電した電気
量を効率よく放電することができ、高出力の用途に使用
することが可能となる。
【図１】電気二重層コンデンサのケーシング構造の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】この発明の効果を従来技術と比較して示す放電
電流密度の特性図である。
電流密度の特性図である。
１ 導電性フィルム ２ 金属板 ３ 枠体 ４ セパレータ ５ 分極性電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 光宏 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 山崎 龍也 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 高田 和夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 倉林 研 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 活性炭により構成される分極性電極を用
いた電気二重層コンデンサを製造するに際し、電極材料
である活性炭を還元処理して表面酸化物を除去し、その
還元処理後の活性炭で分極性電極を構成することを特徴
とする電気二重層コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287223A JPH05101980A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287223A JPH05101980A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05101980A true JPH05101980A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17714642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3287223A Pending JPH05101980A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05101980A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8198210B2 (en) | 2010-05-27 | 2012-06-12 | Corning Incorporated | Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors |
| US8482901B2 (en) | 2010-01-22 | 2013-07-09 | Corning Incorporated | Microporous activated carbon for EDLCS |
| US8524632B2 (en) | 2010-01-22 | 2013-09-03 | Corning Incorporated | High-capacitance and low-oxygen porous carbon for EDLCs |
| US8842417B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-09-23 | Corning Incorporated | High voltage electro-chemical double layer capacitor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189162A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極性電極の製造法 |
| JPS62117313A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-28 | 松下電器産業株式会社 | 分極性電極およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP3287223A patent/JPH05101980A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189162A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極性電極の製造法 |
| JPS62117313A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-28 | 松下電器産業株式会社 | 分極性電極およびその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8482901B2 (en) | 2010-01-22 | 2013-07-09 | Corning Incorporated | Microporous activated carbon for EDLCS |
| US8524632B2 (en) | 2010-01-22 | 2013-09-03 | Corning Incorporated | High-capacitance and low-oxygen porous carbon for EDLCs |
| US8198210B2 (en) | 2010-05-27 | 2012-06-12 | Corning Incorporated | Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors |
| US8329341B2 (en) | 2010-05-27 | 2012-12-11 | Corning Incorporated | Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors |
| US8842417B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-09-23 | Corning Incorporated | High voltage electro-chemical double layer capacitor |
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