JPH05304047A - 分極性電極およびその製造法 - Google Patents
分極性電極およびその製造法Info
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- JPH05304047A JPH05304047A JP4109684A JP10968492A JPH05304047A JP H05304047 A JPH05304047 A JP H05304047A JP 4109684 A JP4109684 A JP 4109684A JP 10968492 A JP10968492 A JP 10968492A JP H05304047 A JPH05304047 A JP H05304047A
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- activated carbon
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- polarized electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 電気二重層キャパシタや電池あるいはエレク
トロクロミックディスプレイなどに用いる分極性電極お
よびその製造法に関するものであり、強度、比抵抗、静
電容量、内部抵抗等を改善した分極性電極を実現するこ
とを目的とするものである。 【構成】 活性炭微粒子１１は活性炭と同じ出発原料か
ら得られる結合剤１２によって結合され、結合剤を加圧
成型し炭化することにより結合部１４のＣ／Ｃコンポジ
ットを強固にすることができる。
トロクロミックディスプレイなどに用いる分極性電極お
よびその製造法に関するものであり、強度、比抵抗、静
電容量、内部抵抗等を改善した分極性電極を実現するこ
とを目的とするものである。 【構成】 活性炭微粒子１１は活性炭と同じ出発原料か
ら得られる結合剤１２によって結合され、結合剤を加圧
成型し炭化することにより結合部１４のＣ／Ｃコンポジ
ットを強固にすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
や電池あるいはエレクトロクロミックディスプレイなど
に用いる分極性電極およびその製造法に関するものであ
る。
や電池あるいはエレクトロクロミックディスプレイなど
に用いる分極性電極およびその製造法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気二重層キャパシタは小型で大
容量の充電可能なコンデンサとして、マイコン、メモ
リ、タイマーのバックアップ用に広く用いられている。
活性炭と電解液との界面に生じる電気二重層を利用した
大容量コンデンサである電気二重層キャパシタは、活性
炭粉末もしくは活性炭繊維からなる分極性電極を備えて
いる。このような電気二重層キャパシタにはおおよそ次
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。
容量の充電可能なコンデンサとして、マイコン、メモ
リ、タイマーのバックアップ用に広く用いられている。
活性炭と電解液との界面に生じる電気二重層を利用した
大容量コンデンサである電気二重層キャパシタは、活性
炭粉末もしくは活性炭繊維からなる分極性電極を備えて
いる。このような電気二重層キャパシタにはおおよそ次
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。
【０００３】従来、粉末状活性炭を用いる場合は一般に
電解質としての希硫酸を混合し、スラリー状のペースト
にしてキャパシタに組み込んでいた。この場合、活性炭
の充填密度を上げまた活性炭どうしの接触抵抗を良好に
するために、電極を加圧して密封する必要があり、その
ため大きなケースが必要になり、製造プロセスが複雑に
なる、ハンドリング性が悪いなどの問題点があった。繊
維状活性炭を用いる場合は、粉末状活性炭よりもさらに
充填密度が低く、接触抵抗も大きい。
電解質としての希硫酸を混合し、スラリー状のペースト
にしてキャパシタに組み込んでいた。この場合、活性炭
の充填密度を上げまた活性炭どうしの接触抵抗を良好に
するために、電極を加圧して密封する必要があり、その
ため大きなケースが必要になり、製造プロセスが複雑に
なる、ハンドリング性が悪いなどの問題点があった。繊
維状活性炭を用いる場合は、粉末状活性炭よりもさらに
充填密度が低く、接触抵抗も大きい。
【０００４】そこで、構造が簡単でエネルギー密度が高
く、電極加圧手段を不要とするような分極性電極として
固形状の活性炭電極の開発が要望されている。
く、電極加圧手段を不要とするような分極性電極として
固形状の活性炭電極の開発が要望されている。
【０００５】図２は、圧力を印加した活性炭微粒子にパ
ルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発生させ焼結し
た多孔質焼結体からなる固形状電極（特開昭６２−２９
２６１２号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１
は互いに結合しており、各微粒子間には空孔２がある。
ルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発生させ焼結し
た多孔質焼結体からなる固形状電極（特開昭６２−２９
２６１２号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１
は互いに結合しており、各微粒子間には空孔２がある。
【０００６】また一方、図３は、原料が特定されていな
い活性炭粉末あるいは活性炭繊維とフェノール樹脂との
混合物を、不活性ガス雰囲気下で加熱しフェノール樹脂
を炭化することにより活性炭粉末あるいは活性炭繊維と
炭素から構成される固形状電極（特開昭６３−２２６０
１９号公報）の断面を示している。活性炭微粒子1は結
合剤３によって結合され、その結合は結合剤を炭化する
ことにより結合部４によってより強固になる。各粒子間
には空孔２がある。
い活性炭粉末あるいは活性炭繊維とフェノール樹脂との
混合物を、不活性ガス雰囲気下で加熱しフェノール樹脂
を炭化することにより活性炭粉末あるいは活性炭繊維と
炭素から構成される固形状電極（特開昭６３−２２６０
１９号公報）の断面を示している。活性炭微粒子1は結
合剤３によって結合され、その結合は結合剤を炭化する
ことにより結合部４によってより強固になる。各粒子間
には空孔２がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の多孔
質焼結体からなる固形状電極の場合、活性炭どうし接着
はしているものの結合力が弱く、電気二重層キャパシタ
を構成した場合、電極と集電体の接触を良くするために
集電体の上から圧力をかけると、その力により電極が破
壊されてしまうことがある。
質焼結体からなる固形状電極の場合、活性炭どうし接着
はしているものの結合力が弱く、電気二重層キャパシタ
を構成した場合、電極と集電体の接触を良くするために
集電体の上から圧力をかけると、その力により電極が破
壊されてしまうことがある。
【０００８】また、フェノール樹脂を結合剤として用い
る方法で製造した電極の場合、活性炭どうしが結合剤に
よって結合しているものの、活性炭原料の種類により電
極の強度、容量密度、内部抵抗に大きな差が出てくる。
例えばピッチ系の活性炭粉末とフェノール樹脂より構成
される電極の場合、両者間の結合が弱く電極の強度が弱
い。また、内部抵抗も高くなる。
る方法で製造した電極の場合、活性炭どうしが結合剤に
よって結合しているものの、活性炭原料の種類により電
極の強度、容量密度、内部抵抗に大きな差が出てくる。
例えばピッチ系の活性炭粉末とフェノール樹脂より構成
される電極の場合、両者間の結合が弱く電極の強度が弱
い。また、内部抵抗も高くなる。
【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、強
度、内部抵抗、などに優れた分極性電極を提供すること
を目的としている。
度、内部抵抗、などに優れた分極性電極を提供すること
を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、分極性電極は、活性炭と前記活性炭と出発
原料が同じ結合剤とからなる構成である。また、加圧成
型した後、炭化させることを特徴とする分極性電極の製
造法である。
するために、分極性電極は、活性炭と前記活性炭と出発
原料が同じ結合剤とからなる構成である。また、加圧成
型した後、炭化させることを特徴とする分極性電極の製
造法である。
【００１１】
【作用】本発明は上記した構成により、結合剤を炭化し
た後の活性炭と結合剤との熱収縮率の違いによる歪がな
くなることや、Ｃ／Ｃコンポジットの親和性が高まるこ
とで、活性炭と結合剤が強固に結合する。また、加圧成
型することによって電極の強度が増し、また活性炭間の
接触抵抗が低減されるので内部抵抗が低くなり、急速充
電および大電流放電に適した信頼性の高い分極性電極を
実現することができる。
た後の活性炭と結合剤との熱収縮率の違いによる歪がな
くなることや、Ｃ／Ｃコンポジットの親和性が高まるこ
とで、活性炭と結合剤が強固に結合する。また、加圧成
型することによって電極の強度が増し、また活性炭間の
接触抵抗が低減されるので内部抵抗が低くなり、急速充
電および大電流放電に適した信頼性の高い分極性電極を
実現することができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例を図を参照しながら説明
する。
する。
【００１３】図１に、本発明の実施例による分極性電極
の断面図を示した。活性炭微粒子１は前記活性炭と同じ
出発原料から得られる結合剤５によって結合され、その
結合は結合剤５を炭化することにより結合部６によって
強固になっている。各粒子間には空孔２がある。
の断面図を示した。活性炭微粒子１は前記活性炭と同じ
出発原料から得られる結合剤５によって結合され、その
結合は結合剤５を炭化することにより結合部６によって
強固になっている。各粒子間には空孔２がある。
【００１４】（実施例１）フェノール系の樹脂を原料と
する活性炭粉末に、結合剤としてフェノール樹脂を重量
比で３０％混合し、プレス圧１２０kg/cm2、プレス温度
１８０℃の条件下でプレス成形して分極性電極の材料を
形成し、不活性ガス雰囲気下で８００℃で加熱しフェノ
ール系の結合剤を炭化することによって分極性電極を得
た。
する活性炭粉末に、結合剤としてフェノール樹脂を重量
比で３０％混合し、プレス圧１２０kg/cm2、プレス温度
１８０℃の条件下でプレス成形して分極性電極の材料を
形成し、不活性ガス雰囲気下で８００℃で加熱しフェノ
ール系の結合剤を炭化することによって分極性電極を得
た。
【００１５】（実施例２）ピッチ系の樹脂を原料とする
活性炭粉末と、ピッチ系の結合剤を用い、実施例１と同
様なプレス条件で分極性電極の材料を形成した後、実施
例１と同様な炭化条件でピッチ系の結合剤を炭化するこ
とによって分極性電極を得た。
活性炭粉末と、ピッチ系の結合剤を用い、実施例１と同
様なプレス条件で分極性電極の材料を形成した後、実施
例１と同様な炭化条件でピッチ系の結合剤を炭化するこ
とによって分極性電極を得た。
【００１６】（実施例３）ピッチ系の樹脂を原料とする
活性炭繊維と、ピッチ系の結合剤を用い、実施例１と同
様なプレス条件で分極性電極の材料を形成した後、実施
例１と同様な炭化条件でピッチ系の結合剤を炭化するこ
とによって分極性電極を得た。
活性炭繊維と、ピッチ系の結合剤を用い、実施例１と同
様なプレス条件で分極性電極の材料を形成した後、実施
例１と同様な炭化条件でピッチ系の結合剤を炭化するこ
とによって分極性電極を得た。
【００１７】（実施例４）ピッチ系の樹脂を原料とする
活性炭繊維にピッチ系の樹脂を原料とする活性炭粉末を
重量比で３０％混合し、それに対してピッチ系の結合剤
を重量比で３０％混合し、実施例１と同様なプレス条件
で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な炭
化条件でピッチ系の結合剤を炭化することによって分極
性電極を得た。
活性炭繊維にピッチ系の樹脂を原料とする活性炭粉末を
重量比で３０％混合し、それに対してピッチ系の結合剤
を重量比で３０％混合し、実施例１と同様なプレス条件
で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な炭
化条件でピッチ系の結合剤を炭化することによって分極
性電極を得た。
【００１８】各実施例で製造した分極性電極について、
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。ま
た、電気二重層キャパシタの電極としての特性を測るた
め、図４に示した電気二重層キャパシタの試験セルを試
作して、静電容量、内部抵抗を測定し、同時に（表１）
に示した。各実施例で製造した分極性電極を直径２０m
m、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分極性電
極７に電解液として３０wt%硫酸水溶液を含浸し、ポリ
エチレン製のセパレータ８を介して対向させ、集電体９
と絶縁性ガスケット１０を用いて電気二重層キャパシタ
を形成した。
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。ま
た、電気二重層キャパシタの電極としての特性を測るた
め、図４に示した電気二重層キャパシタの試験セルを試
作して、静電容量、内部抵抗を測定し、同時に（表１）
に示した。各実施例で製造した分極性電極を直径２０m
m、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分極性電
極７に電解液として３０wt%硫酸水溶液を含浸し、ポリ
エチレン製のセパレータ８を介して対向させ、集電体９
と絶縁性ガスケット１０を用いて電気二重層キャパシタ
を形成した。
【００１９】従来例との比較のため、以下に示した比較
例により製造した分極性電極についても同様に、曲げ強
度、比抵抗、および電気二重層キャパシタの電極として
静電容量、内部抵抗を測定し（表１）に示した。
例により製造した分極性電極についても同様に、曲げ強
度、比抵抗、および電気二重層キャパシタの電極として
静電容量、内部抵抗を測定し（表１）に示した。
【００２０】（比較例１）ピッチ系の活性炭粉末に５０
〜８００kgf/cm2の圧力を印加し、圧力を印加された活
性炭粉末にパルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発
生させながら、７００−１０００℃に保持して焼結する
ことによって、多孔質焼結体からなる分極性電極を得
た。
〜８００kgf/cm2の圧力を印加し、圧力を印加された活
性炭粉末にパルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発
生させながら、７００−１０００℃に保持して焼結する
ことによって、多孔質焼結体からなる分極性電極を得
た。
【００２１】（比較例２）ピッチ系の活性炭粉末と、フ
ェノール系の結合剤を用い、実施例１と同様なプレス条
件で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な
炭化条件でフェノール系の結合剤を炭化することによっ
て分極性電極を得た。
ェノール系の結合剤を用い、実施例１と同様なプレス条
件で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な
炭化条件でフェノール系の結合剤を炭化することによっ
て分極性電極を得た。
【００２２】（比較例３）ピッチ系の活性炭繊維と、フ
ェノール系の結合剤を用い、実施例１と同様なプレス条
件で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な
炭化条件でフェノール系の結合剤を炭化することによっ
て分極性電極を得た。
ェノール系の結合剤を用い、実施例１と同様なプレス条
件で分極性電極の材料を形成した後、実施例１と同様な
炭化条件でフェノール系の結合剤を炭化することによっ
て分極性電極を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】（表１）から明らかなように、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して、曲げ強度が大きく比抵
抗が小さくなっていることがわかる。また、電気二重層
キャパシタの分極性電極として用いた場合、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して静電容量が大きく内部抵
抗が小さくなることがわかる。
分極性電極は従来例に比較して、曲げ強度が大きく比抵
抗が小さくなっていることがわかる。また、電気二重層
キャパシタの分極性電極として用いた場合、本実施例の
分極性電極は従来例に比較して静電容量が大きく内部抵
抗が小さくなることがわかる。
【００２５】なお、本実施例では活性炭が粉末状、繊維
状の場合について説明したが、活性炭が粒状の場合につ
いても同様の効果が得られる。
状の場合について説明したが、活性炭が粒状の場合につ
いても同様の効果が得られる。
【００２６】本実施例では、電気二重層キャパシタを用
いて説明したが、これは電池あるいはエレクトロクロミ
ックディスプレイ等にも使用できる分極性電極である。
いて説明したが、これは電池あるいはエレクトロクロミ
ックディスプレイ等にも使用できる分極性電極である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば活性炭と
結合剤を同じ出発材料とするため、活性炭と結合剤が強
固に結合するため、強度、内部抵抗などの優れた分極性
電極を提供できる。
結合剤を同じ出発材料とするため、活性炭と結合剤が強
固に結合するため、強度、内部抵抗などの優れた分極性
電極を提供できる。
【図１】本発明の一実施例の分極性電極の内部構成を示
す断面図
す断面図
【図２】本発明の分極性電極を用いた電気二重層キャパ
シタ試験セルの断面図
シタ試験セルの断面図
【図３】従来の分極性電極の内部構成を示す断面図
【図４】従来の分極性電極の内部構成を示す断面図
１ 活性炭微粒子 ２ 空孔 ３ 結合剤 ４ 結合部 ５ 結合剤 ６ 結合部 ７ 分極性電極 ８ セパレータ ９ 集電体 １０ ガスケット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】図３は、圧力を印加した活性炭微粒子にパ
ルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発生させ焼結し
た多孔質焼結体からなる固形状電極（特開昭６２−２９
２６１２号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１
は互いに結合しており、各微粒子間には空孔２がある。
ルス状電圧を印加して各粒子間に放電を発生させ焼結し
た多孔質焼結体からなる固形状電極（特開昭６２−２９
２６１２号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１
は互いに結合しており、各微粒子間には空孔２がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】また一方、図４は、原料が特定されていな
い活性炭粉末あるいは活性炭繊維とフェノール樹脂との
混合物を、不活性ガス雰囲気下で加熱しフェノール樹脂
を炭化することにより活性炭粉末あるいは活性炭繊維と
炭素から構成される固形状電極（特開昭６３−２２６０
１９号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１は結
合剤３によって結合され、その結合は結合剤を炭化する
ことにより結合部４によってより強固になる。各粒子間
には空孔２がある。
い活性炭粉末あるいは活性炭繊維とフェノール樹脂との
混合物を、不活性ガス雰囲気下で加熱しフェノール樹脂
を炭化することにより活性炭粉末あるいは活性炭繊維と
炭素から構成される固形状電極（特開昭６３−２２６０
１９号公報）の断面を示している。活性炭微粒子１は結
合剤３によって結合され、その結合は結合剤を炭化する
ことにより結合部４によってより強固になる。各粒子間
には空孔２がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】各実施例で製造した分極性電極について、
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。ま
た、電気二重層キャパシタの電極としての特性を測るた
め、図２に示した電気二重層キャパシタの試験セルを試
作して、静電容量、内部抵抗を測定し、同時に（表１）
に示した。各実施例で製造した分極性電極を直径２０m
m、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分極性電
極７に電解液として３０ｗｔ％硫酸水溶液を含浸し、ポ
リエチレン製のセパレータ８を介して対向させ、集電体
９と絶縁性ガスケット１０を用いて電気二重層キャパシ
タを形成した。
曲げ強度、および比抵抗を測定し（表１）に示した。ま
た、電気二重層キャパシタの電極としての特性を測るた
め、図２に示した電気二重層キャパシタの試験セルを試
作して、静電容量、内部抵抗を測定し、同時に（表１）
に示した。各実施例で製造した分極性電極を直径２０m
m、厚さ１．５mmの円柱状に切り出した１対の分極性電
極７に電解液として３０ｗｔ％硫酸水溶液を含浸し、ポ
リエチレン製のセパレータ８を介して対向させ、集電体
９と絶縁性ガスケット１０を用いて電気二重層キャパシ
タを形成した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】活性炭を結合剤で結合して構成され、前記
結合剤は前記活性炭原料と同一の原料であることを特徴
とする分極性電極。 - 【請求項２】原料がフェノール系の樹脂もしくはピッチ
系の樹脂であることを特徴とする請求項１記載の分極性
電極。 - 【請求項３】請求項１記載の活性炭と結合剤とを、加圧
成型した後炭化することを特徴とする分極性電極の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109684A JPH05304047A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 分極性電極およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109684A JPH05304047A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 分極性電極およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304047A true JPH05304047A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14516569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4109684A Pending JPH05304047A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 分極性電極およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05304047A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236406A (ja) * | 1994-12-29 | 1996-09-13 | Isuzu Motors Ltd | 電気二重層コンデンサ用電極およびその製法 |
| EP1027716A4 (en) * | 1996-12-12 | 2004-12-01 | Corning Inc | ACTIVATED CARBON ELECTRODES FOR DOUBLE LAYERED ELECTRICAL CAPACITORS |
| CN100420513C (zh) * | 2006-07-14 | 2008-09-24 | 李文华 | 粉状活性炭的成型方法及其产品 |
| CN114702999A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-05 | 陕西煤业新型能源科技股份有限公司神木分公司 | 一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4109684A patent/JPH05304047A/ja active Pending
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