JPH05258995A - 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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- JPH05258995A JPH05258995A JP4053539A JP5353992A JPH05258995A JP H05258995 A JPH05258995 A JP H05258995A JP 4053539 A JP4053539 A JP 4053539A JP 5353992 A JP5353992 A JP 5353992A JP H05258995 A JPH05258995 A JP H05258995A
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- Japan
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- electric double
- layer capacitor
- activated carbon
- polarizable electrode
- double layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- 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】
【構成】 鉄のような重金属を１ｗｔ％〜５ｗｔ％含有
した活性炭を分極性電極２に使用し、かつ電解液として
水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムの水溶液のよう
なアルカリ水溶液を使用する。 【効果】 重金属を含有させることにより、内部抵抗を
小さくでき、その含有量を１〜５ｗｔ％に選ぶことによ
り、静電容量を高くすることができ、電解液としてアル
カリ水溶液を用いることにより、重金属の電解液中への
溶出を防止でき、自己放電の増大を防止することができ
る。
した活性炭を分極性電極２に使用し、かつ電解液として
水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムの水溶液のよう
なアルカリ水溶液を使用する。 【効果】 重金属を含有させることにより、内部抵抗を
小さくでき、その含有量を１〜５ｗｔ％に選ぶことによ
り、静電容量を高くすることができ、電解液としてアル
カリ水溶液を用いることにより、重金属の電解液中への
溶出を防止でき、自己放電の増大を防止することができ
る。
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、そこに用いられる分極性電極
および電解液の改良に関するものである。
サに関するもので、特に、そこに用いられる分極性電極
および電解液の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来の電気二重層コンデンサの
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
【０００３】図１に示した電気二重層コンデンサ１は、
中心部に配置された１対の分極性電極２と、その中間部
を分離するセパレータ３と、円環状のガスケット４と、
ガスケット４の上下に熱接着された１対の集電体５とに
より構成されている。
中心部に配置された１対の分極性電極２と、その中間部
を分離するセパレータ３と、円環状のガスケット４と、
ガスケット４の上下に熱接着された１対の集電体５とに
より構成されている。
【０００４】上記分極性電極２は、活性炭を主とする固
型状炭素質成形体からなり、電気絶縁性のセパレータ３
により隔離されている。セパレータ３は、ポリオレフィ
ン系の微孔性フィルム、不織布または抄紙よりなり、そ
の周縁部に立上がりが形成されている。この立上がり部
分によって、一方の分極性電極２を包み込み、１対の分
極性電極２が互いに周囲で短絡するのを防止している。
また、分極性電極２とセパレータ３とは、対向面の一部
において、接着剤６により互いに固定され、それによっ
て機械的に一体化されている。分極性電極２およびセパ
レータ３は、通常、５０ｗｔ％硫酸などの電解液が含浸
された状態で、ガスケット４内に収納される。ガスケッ
ト４は、エチレン−プロピレン加硫ゴムからなる基体７
の両面に、低密度ポリエチレンからなる層８を一体的に
形成している。また、集電体５は、カーボン・ブラック
などの炭素材料により導電性を付与したポリエチレンフ
ィルムから構成されており、分極性電極２の集電手段と
して作用するだけでなく、分極性電極２およびセパレー
タ３をガスケット４内に気密的に封止する機能をも果た
している。
型状炭素質成形体からなり、電気絶縁性のセパレータ３
により隔離されている。セパレータ３は、ポリオレフィ
ン系の微孔性フィルム、不織布または抄紙よりなり、そ
の周縁部に立上がりが形成されている。この立上がり部
分によって、一方の分極性電極２を包み込み、１対の分
極性電極２が互いに周囲で短絡するのを防止している。
また、分極性電極２とセパレータ３とは、対向面の一部
において、接着剤６により互いに固定され、それによっ
て機械的に一体化されている。分極性電極２およびセパ
レータ３は、通常、５０ｗｔ％硫酸などの電解液が含浸
された状態で、ガスケット４内に収納される。ガスケッ
ト４は、エチレン−プロピレン加硫ゴムからなる基体７
の両面に、低密度ポリエチレンからなる層８を一体的に
形成している。また、集電体５は、カーボン・ブラック
などの炭素材料により導電性を付与したポリエチレンフ
ィルムから構成されており、分極性電極２の集電手段と
して作用するだけでなく、分極性電極２およびセパレー
タ３をガスケット４内に気密的に封止する機能をも果た
している。
【０００５】上述のように構成された電気二重層コンデ
ンサ１は、通常、図２に示すように、定格電圧に合わせ
て必要数（たとえば６個）積層され、積層体９の周囲を
絶縁性の熱収縮チューブ１０により取囲み一体化された
後、加圧状態で缶ケース１１内に収納される。缶ケース
１１内には、また、電極構造体１２が配置される。電極
構造体１２は、突片部を端子として起こした金属板から
それぞれ形成される第１および第２の電極板１３および
１４、ならびにこれら電極板１３および１４を互いに電
気的に絶縁した状態で保持する絶縁板１５を備える。積
層体９の上面には導電板１６が接触し、第１の電極板１
３は、導電板１６を介して、積層体９の上面に電気的に
接続される。積層体９の下面には、導電板１７が接触
し、導電板１７は缶ケース１１の底面に接触する。した
がって、第２の電極板１４は、缶ケース１１および導電
板１７を介して積層体９の下面に電気的に接続される。
導電板１６および１７は、高導電性の樹脂またはゴムか
らなり、積層体９の上面と第１の電極板１３との間およ
び積層体９の下面と缶ケース１１の底面との間の各々の
接触抵抗を低下かつ安定させるなどの機能を有する。缶
ケース１１の開口部には、封孔樹脂１８が付与され、そ
れによって、缶ケース１１内を気密的に封止するととも
に、耐洗浄性が付与される。また、缶ケース１１の外周
部は、熱収縮チューブ１９によって絶縁被覆される。
ンサ１は、通常、図２に示すように、定格電圧に合わせ
て必要数（たとえば６個）積層され、積層体９の周囲を
絶縁性の熱収縮チューブ１０により取囲み一体化された
後、加圧状態で缶ケース１１内に収納される。缶ケース
１１内には、また、電極構造体１２が配置される。電極
構造体１２は、突片部を端子として起こした金属板から
それぞれ形成される第１および第２の電極板１３および
１４、ならびにこれら電極板１３および１４を互いに電
気的に絶縁した状態で保持する絶縁板１５を備える。積
層体９の上面には導電板１６が接触し、第１の電極板１
３は、導電板１６を介して、積層体９の上面に電気的に
接続される。積層体９の下面には、導電板１７が接触
し、導電板１７は缶ケース１１の底面に接触する。した
がって、第２の電極板１４は、缶ケース１１および導電
板１７を介して積層体９の下面に電気的に接続される。
導電板１６および１７は、高導電性の樹脂またはゴムか
らなり、積層体９の上面と第１の電極板１３との間およ
び積層体９の下面と缶ケース１１の底面との間の各々の
接触抵抗を低下かつ安定させるなどの機能を有する。缶
ケース１１の開口部には、封孔樹脂１８が付与され、そ
れによって、缶ケース１１内を気密的に封止するととも
に、耐洗浄性が付与される。また、缶ケース１１の外周
部は、熱収縮チューブ１９によって絶縁被覆される。
【０００６】上述したような電気二重層コンデンサ１に
よって例示されるように、工業的に製造されている電気
二重層コンデンサでは、分極性電極に活性炭を、電解液
に硫酸水溶液または非水有機溶液をそれぞれ使用してい
る。
よって例示されるように、工業的に製造されている電気
二重層コンデンサでは、分極性電極に活性炭を、電解液
に硫酸水溶液または非水有機溶液をそれぞれ使用してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、分極性電
極に活性炭を使用した電気二重層コンデンサでは、内部
抵抗（ＥＳＲ）が高いという問題があった。
極に活性炭を使用した電気二重層コンデンサでは、内部
抵抗（ＥＳＲ）が高いという問題があった。
【０００８】内部抵抗を低下させるためには、分極性電
極に導電材としてたとえば鉄のような金属を混入するこ
とが考えられる。ところが、電気二重層コンデンサの系
内に金属が存在すると、電解液中に溶出して自己放電が
増大するので、金属を導電材として単純に使用すること
はできない。また、このように導電材として使用する金
属の表面積は小さいので、分極性電極への混入によっ
て、静電容量も低下するという問題もあった。
極に導電材としてたとえば鉄のような金属を混入するこ
とが考えられる。ところが、電気二重層コンデンサの系
内に金属が存在すると、電解液中に溶出して自己放電が
増大するので、金属を導電材として単純に使用すること
はできない。また、このように導電材として使用する金
属の表面積は小さいので、分極性電極への混入によっ
て、静電容量も低下するという問題もあった。
【０００９】それゆえに、この発明の目的は、工業的に
製造される電気二重層コンデンサにおいて、静電容量を
低下させないで、内部抵抗を低く、かつ自己放電も小さ
くすることができるようにしようとすることである。
製造される電気二重層コンデンサにおいて、静電容量を
低下させないで、内部抵抗を低く、かつ自己放電も小さ
くすることができるようにしようとすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、分極性電極
と電解液との界面で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向けられるものであって、上述し
た技術的課題を解決するため、重金属を１ｗｔ％〜５ｗ
ｔ％含有した活性炭を分極性電極に使用し、かつ電解液
としてアルカリ水溶液を使用したことを特徴としてい
る。
と電解液との界面で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向けられるものであって、上述し
た技術的課題を解決するため、重金属を１ｗｔ％〜５ｗ
ｔ％含有した活性炭を分極性電極に使用し、かつ電解液
としてアルカリ水溶液を使用したことを特徴としてい
る。
【００１１】
【作用】この発明において、分極性電極に使用される活
性炭に重金属を含有させることにより、内部抵抗を低く
することができる。
性炭に重金属を含有させることにより、内部抵抗を低く
することができる。
【００１２】また、自己放電は、電解液中に重金属イオ
ンが溶出する場合に増大する。したがって、電解液とし
てアルカリ水溶液を用いれば、重金属を溶出させないよ
うにすることができる。
ンが溶出する場合に増大する。したがって、電解液とし
てアルカリ水溶液を用いれば、重金属を溶出させないよ
うにすることができる。
【００１３】また、重金属の含有量を１ｗｔ％〜５ｗｔ
％に選ぶことにより、静電容量の低下を防止することが
できる。
％に選ぶことにより、静電容量の低下を防止することが
できる。
【００１４】
【発明の効果】したがって、この発明によれば、静電容
量を低下させないで、内部抵抗が低く、かつ自己放電も
小さい電気二重層コンデンサを得ることができる。
量を低下させないで、内部抵抗が低く、かつ自己放電も
小さい電気二重層コンデンサを得ることができる。
【００１５】
【実施例】この発明において、電解液となるアルカリ水
溶液としては、好ましくは、水酸化カリウム水溶液また
は水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。このような水
酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液のよ
うなアルカリ水溶液を電解液に用いた系では、重金属が
系内に存在していても、自己放電は増大しない。
溶液としては、好ましくは、水酸化カリウム水溶液また
は水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。このような水
酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液のよ
うなアルカリ水溶液を電解液に用いた系では、重金属が
系内に存在していても、自己放電は増大しない。
【００１６】そこで、内部抵抗（ＥＳＲ）を低く、かつ
自己放電も小さくするために、導電材として重金属を活
性炭に添加する方法を詳細に検討した。
自己放電も小さくするために、導電材として重金属を活
性炭に添加する方法を詳細に検討した。
【００１７】重金属としては、鉄を用い、鉄の含有量を
０．１〜５０ｗｔ％に調整した活性炭を分極性電極に使
用し、電解液として水酸化カリウム水溶液または水酸化
ナトリウム水溶液を用いた電気二重層コンデンサの特性
を調べた。
０．１〜５０ｗｔ％に調整した活性炭を分極性電極に使
用し、電解液として水酸化カリウム水溶液または水酸化
ナトリウム水溶液を用いた電気二重層コンデンサの特性
を調べた。
【００１８】それによれば、鉄の含有量が１ｗｔ％未満
の場合、電気二重層コンデンサのＥＳＲは、鉄を添加し
ない場合と同じ約１００Ωであったが、１ｗｔ％以上に
なると、ＥＳＲは約４０Ωに急激に低下し、５０ｗｔ％
まで約４０Ωのままであった。
の場合、電気二重層コンデンサのＥＳＲは、鉄を添加し
ない場合と同じ約１００Ωであったが、１ｗｔ％以上に
なると、ＥＳＲは約４０Ωに急激に低下し、５０ｗｔ％
まで約４０Ωのままであった。
【００１９】また、自己放電については、鉄添加の有無
に関係なく、２４時間での保持電圧が５Ｖから４．３〜
４．７Ｖに低下した程度であり、硫酸水溶液（鉄未添
加）の場合の３．５〜３．８Ｖに比べると、明らかに小
さくなっている。
に関係なく、２４時間での保持電圧が５Ｖから４．３〜
４．７Ｖに低下した程度であり、硫酸水溶液（鉄未添
加）の場合の３．５〜３．８Ｖに比べると、明らかに小
さくなっている。
【００２０】他方、静電容量は、鉄の添加とともに低下
することが予想されるが、その含有量が１ｗｔ％〜５ｗ
ｔ％の範囲では、静電容量は逆に増加した。静電容量が
増加したのは、活性炭中に鉄が添加されて電気二重層コ
ンデンサの内部抵抗が低下し、活性炭の利用率が向上し
たためと考えられる。すなわち、鉄含有量が１〜５ｗｔ
％の範囲では、鉄の添加による活性炭量の減少効果より
も、活性炭の利用率向上効果の方が上回ったものと考え
られる。
することが予想されるが、その含有量が１ｗｔ％〜５ｗ
ｔ％の範囲では、静電容量は逆に増加した。静電容量が
増加したのは、活性炭中に鉄が添加されて電気二重層コ
ンデンサの内部抵抗が低下し、活性炭の利用率が向上し
たためと考えられる。すなわち、鉄含有量が１〜５ｗｔ
％の範囲では、鉄の添加による活性炭量の減少効果より
も、活性炭の利用率向上効果の方が上回ったものと考え
られる。
【００２１】このように、活性炭中に鉄を１〜５ｗｔ％
含有させると、内部抵抗（ＥＳＲ）が低く、かつ自己放
電も小さく、静電容量が増加した電気二重層コンデンサ
を得ることができた。
含有させると、内部抵抗（ＥＳＲ）が低く、かつ自己放
電も小さく、静電容量が増加した電気二重層コンデンサ
を得ることができた。
【００２２】なお、鉄以外でも、クロムまたはニッケル
でも同様な特性が得られたが、コストの点から、鉄が好
ましい。
でも同様な特性が得られたが、コストの点から、鉄が好
ましい。
【００２３】次に、この発明の効果を確認するため行な
った実験例について紹介する。まず、フェノール樹脂を
原料とした活性炭を用意した。この活性炭を、磁製ポッ
トで粒度４μｍまで粉砕した。この時点において、活性
炭中の鉄分は０．０２ｗｔ％であり、これをそのままに
したものと、鉄粉を添加し、活性炭と混合して、鉄の含
有量を０．５ｗｔ％にしたものと、同じく３ｗｔ％にし
たものとの３種類の活性炭を用意した。
った実験例について紹介する。まず、フェノール樹脂を
原料とした活性炭を用意した。この活性炭を、磁製ポッ
トで粒度４μｍまで粉砕した。この時点において、活性
炭中の鉄分は０．０２ｗｔ％であり、これをそのままに
したものと、鉄粉を添加し、活性炭と混合して、鉄の含
有量を０．５ｗｔ％にしたものと、同じく３ｗｔ％にし
たものとの３種類の活性炭を用意した。
【００２４】次いで、これら３種類の活性炭を、それぞ
れ、直径４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのディスク状電極
に成形した。これらのディスク状電極を分極性電極とし
て、電解液に、３０ｗｔ％ＫＯＨまたは５０ｗｔ％Ｈ2
ＳＯ4 を用いて、各々、電気二重層コンデンサを作製し
た。
れ、直径４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのディスク状電極
に成形した。これらのディスク状電極を分極性電極とし
て、電解液に、３０ｗｔ％ＫＯＨまたは５０ｗｔ％Ｈ2
ＳＯ4 を用いて、各々、電気二重層コンデンサを作製し
た。
【００２５】これらの電気二重層コンデンサの特性を測
定したところ、次の表１に示すような結果が得られた。
定したところ、次の表１に示すような結果が得られた。
【００２６】
【表１】 上記表１において、「自己放電」は、５Ｖの電圧を１時
間印加した後、室温で放置し、２４時間後の保持電圧を
測定したものである。
間印加した後、室温で放置し、２４時間後の保持電圧を
測定したものである。
【００２７】上記表１からわかるように、この発明の範
囲内にある「電解液」として「３０ｗｔ％ＫＯＨ」を使
用し、「鉄含有量」が「３」ｗｔ％のものは、他のもの
に比べて、ＥＳＲが低く、容量が大きく、自己放電を評
価する保持電圧も高い値を示している。
囲内にある「電解液」として「３０ｗｔ％ＫＯＨ」を使
用し、「鉄含有量」が「３」ｗｔ％のものは、他のもの
に比べて、ＥＳＲが低く、容量が大きく、自己放電を評
価する保持電圧も高い値を示している。
【図１】従来の電気二重層コンデンサの一例を示す断面
図である。
図である。
【図２】図１に示した電気二重層コンデンサ１を定格電
圧に合わせて積層した状態を示す断面図である。
圧に合わせて積層した状態を示す断面図である。
１ 電気二重層コンデンサ ２ 分極性電極 ３ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日口 真人 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 分極性電極と電解液との界面で形成され
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、 重金属を１ｗｔ％〜５ｗｔ％含有した活性炭を分極性電
極に使用し、かつ電解液としてアルカリ水溶液を使用し
たことを特徴とする、電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4053539A JPH05258995A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4053539A JPH05258995A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05258995A true JPH05258995A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12945613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4053539A Withdrawn JPH05258995A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05258995A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022087050A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 位速科技股▲ふん▼有限公司 | 電解質水溶液と、蓄電装置、並びに蓄電装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP4053539A patent/JPH05258995A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022087050A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 位速科技股▲ふん▼有限公司 | 電解質水溶液と、蓄電装置、並びに蓄電装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |