JPH05315188A - 伝導性ポリマーをベースとするスーパコンデンサ - Google Patents
伝導性ポリマーをベースとするスーパコンデンサInfo
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- JPH05315188A JPH05315188A JP4331908A JP33190892A JPH05315188A JP H05315188 A JPH05315188 A JP H05315188A JP 4331908 A JP4331908 A JP 4331908A JP 33190892 A JP33190892 A JP 33190892A JP H05315188 A JPH05315188 A JP H05315188A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 理論上可能な値に近い電圧を有する伝導性ポ
リマーベースのスーパコンデンサを提供する。 【構成】 ｐドープした電子伝導性ポリマーをベースと
する陽極と、やはりｐドープした電子伝導性ポリマーを
ベースとする陰極と、電解液とを含んでおり、更に、前
記電解液に溶解する有機化合物からなる電気化学的物質
を１０-3モル／リットル以上の割合で含んでおり、この
電気化学的物質のレドックス電位が前記電子伝導性ポリ
マーの非容量ゾーン内にあり、この電気化学的物質が、
電極の電位が許せば可逆的に陰極で還元され且つ陽極で
酸化される。このスーパコンデンサは、サイクル中に、
図２の曲線Ｃ１が示すような電圧変化を示す。
リマーベースのスーパコンデンサを提供する。 【構成】 ｐドープした電子伝導性ポリマーをベースと
する陽極と、やはりｐドープした電子伝導性ポリマーを
ベースとする陰極と、電解液とを含んでおり、更に、前
記電解液に溶解する有機化合物からなる電気化学的物質
を１０-3モル／リットル以上の割合で含んでおり、この
電気化学的物質のレドックス電位が前記電子伝導性ポリ
マーの非容量ゾーン内にあり、この電気化学的物質が、
電極の電位が許せば可逆的に陰極で還元され且つ陽極で
酸化される。このスーパコンデンサは、サイクル中に、
図２の曲線Ｃ１が示すような電圧変化を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、伝導性ポリマー（ｐｏ
ｌｙｍｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｕｒ）をベースとする
スーパコンデンサ（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｕ
ｒ）に関する。
ｌｙｍｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｕｒ）をベースとする
スーパコンデンサ（ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｕ
ｒ）に関する。
【０００２】ｐドープした電子伝導性ポリマー、例えば
ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンは、電気
化学的には擬似容量型の挙動（ｃｏｍｐｏｒｔｅｍｅｎ
ｔｄｅ ｔｙｐｅ ｐｓｅｕｄｏ−ｃａｐａｃｉｔｉ
ｆ）を示す。即ち、この種の物質中に貯蔵される電気量
は印加電圧に比例する。この性質は、ポリマーが脱ドー
プ（ｄｅｄｏｐｅ）されて絶縁性になると消滅する。
ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンは、電気
化学的には擬似容量型の挙動（ｃｏｍｐｏｒｔｅｍｅｎ
ｔｄｅ ｔｙｐｅ ｐｓｅｕｄｏ−ｃａｐａｃｉｔｉ
ｆ）を示す。即ち、この種の物質中に貯蔵される電気量
は印加電圧に比例する。この性質は、ポリマーが脱ドー
プ（ｄｅｄｏｐｅ）されて絶縁性になると消滅する。
【０００３】これらの伝導性ポリマーは約２００Ｆ／ｇ
の極めて大きい比容量を有する。これは、活性炭タイプ
の炭素含有化合物について得られる比容量を遥かに上回
る。従ってこの種の物質は、スーパコンデンサで電極活
物質として有利に使用することができる。
の極めて大きい比容量を有する。これは、活性炭タイプ
の炭素含有化合物について得られる比容量を遥かに上回
る。従ってこの種の物質は、スーパコンデンサで電極活
物質として有利に使用することができる。
【０００４】
【従来の技術】欧州特許ＥＰ−Ａ−３００３３０号及び
仏国特許ＦＲ−Ａ−８９１０９５２号には、ポリピロー
ルを使用したスーパコンデンサが開示されている。しか
しながら、この種のスーパコンデンサは、蓄積されるエ
ネルギ（１／２ ＣＶ2）が余り大きくない。なぜな
ら、この種のスーパーコンデンサは電圧が低い（１．２
〜１．３ボルト）からである。この低電圧の原因は、電
極の平均電位の滑り（ｇｌｉｓｓｅｍｅｎｔ）にある。
仏国特許ＦＲ−Ａ−８９１０９５２号には、ポリピロー
ルを使用したスーパコンデンサが開示されている。しか
しながら、この種のスーパコンデンサは、蓄積されるエ
ネルギ（１／２ ＣＶ2）が余り大きくない。なぜな
ら、この種のスーパーコンデンサは電圧が低い（１．２
〜１．３ボルト）からである。この低電圧の原因は、電
極の平均電位の滑り（ｇｌｉｓｓｅｍｅｎｔ）にある。
【０００５】例えば、ＣｌＯ4 -イオンをドープしたポリ
ピロール（ｐｐｙ）をベースとする電極を有するスーパ
コンデンサの場合は、放電機能を下記の反応式で表すこ
とができる。
ピロール（ｐｐｙ）をベースとする電極を有するスーパ
コンデンサの場合は、放電機能を下記の反応式で表すこ
とができる。
【０００６】陰極：ｐｐｙ＋ｘＣｌＯ4 - → ｐｐｙx+
（ＣｌＯ4 -）x＋Ｘｅ- 陽極：ｐｐｙ2x+＋（ＣｌＯ4 -）2x＋ｘｅ- → ｐｐｙ
x+（ＣｌＯ4 -）x＋ｘＣｌＯ4 - 陰極はドープされ、陽極は脱ドープされる。
（ＣｌＯ4 -）x＋Ｘｅ- 陽極：ｐｐｙ2x+＋（ＣｌＯ4 -）2x＋ｘｅ- → ｐｐｙ
x+（ＣｌＯ4 -）x＋ｘＣｌＯ4 - 陰極はドープされ、陽極は脱ドープされる。
【０００７】高電位での漏洩電流、電極の小さい電解収
率又は大きな過電圧に起因して、陰極が陽極により非容
量ゾーン方向に「押し動かされる（ｐｏｕｓｓｅｅ）」
ことが確認される。これは、コンデンサの容量損失（単
極サイクル（ｃｙｃｌａｇｅｕｎｉｐｏｌａｉｒｅ）の
場合には決定的な容量損失）につながる。
率又は大きな過電圧に起因して、陰極が陽極により非容
量ゾーン方向に「押し動かされる（ｐｏｕｓｓｅｅ）」
ことが確認される。これは、コンデンサの容量損失（単
極サイクル（ｃｙｃｌａｇｅｕｎｉｐｏｌａｉｒｅ）の
場合には決定的な容量損失）につながる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の欠点を解消して、理論上可能な値に近い電圧、例えば
ポリピロールの場合には２ボルトに近い電圧を有するよ
うな伝導性ポリマーベースのスーパコンデンサを実現す
ることにある。
の欠点を解消して、理論上可能な値に近い電圧、例えば
ポリピロールの場合には２ボルトに近い電圧を有するよ
うな伝導性ポリマーベースのスーパコンデンサを実現す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｐドープした
電子伝導性ポリマーをベースとする陽極と、やはりｐド
ープした電子伝導性ポリマーをベースとする陰極と、電
解液とを含むスーパコンデンサであって、更に、前記電
解液に溶解する有機化合物からなる電気化学的物質（ｎ
ａｖｅｔｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｑｕｅ）を１
０-3モル／リットル以上の割合で含んでおり、この電気
化学的物質のレドックス電位が前記電子伝導性ポリマー
の非容量ゾーン内にあり、この電気化学的物質が、電極
の電位が許せば可逆的に陰極で還元され且つ陽極で酸化
されることを特徴とするスーパコンデンサを提供する。
電子伝導性ポリマーをベースとする陽極と、やはりｐド
ープした電子伝導性ポリマーをベースとする陰極と、電
解液とを含むスーパコンデンサであって、更に、前記電
解液に溶解する有機化合物からなる電気化学的物質（ｎ
ａｖｅｔｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｑｕｅ）を１
０-3モル／リットル以上の割合で含んでおり、この電気
化学的物質のレドックス電位が前記電子伝導性ポリマー
の非容量ゾーン内にあり、この電気化学的物質が、電極
の電位が許せば可逆的に陰極で還元され且つ陽極で酸化
されることを特徴とするスーパコンデンサを提供する。
【００１０】例えば、充電中は、陰極の電位が前記電気
化学的物質のレドックス電位と同じか又はそれより小さ
くなると、前記電気化学的物質が還元される。この電気
化学的物質は次いで陰極での酸化により再生される。
化学的物質のレドックス電位と同じか又はそれより小さ
くなると、前記電気化学的物質が還元される。この電気
化学的物質は次いで陰極での酸化により再生される。
【００１１】その結果、ポリマーの非容量ゾーン方向へ
の陰極の電位の変位が制限される。非限定的具体例とし
て、電解液中の電気化学的物質の濃度は１０-3〜１モル
／リットルとし得る。
の陰極の電位の変位が制限される。非限定的具体例とし
て、電解液中の電気化学的物質の濃度は１０-3〜１モル
／リットルとし得る。
【００１２】この濃度は主に、電気化学的物質の溶解度
と、拡散定数と、交換電子数と、スーパコンデンサの幾
何学的条件とに依存する。
と、拡散定数と、交換電子数と、スーパコンデンサの幾
何学的条件とに依存する。
【００１３】前記ポリマーは、ポリピロール、ポリチオ
フェン、ポリアニリン及びこれらの物質の誘導体から選
択するのが好ましい。
フェン、ポリアニリン及びこれらの物質の誘導体から選
択するのが好ましい。
【００１４】電解液は非プロトン性であって大きな電気
活性領域（ｄｏｍａｉｎｅ ｄ’ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔ
ｉｖｉｔｅ）を有するのが好ましい。この電解液は、リ
チウムをベースとするセルで使用されるタイプの電解液
である。
活性領域（ｄｏｍａｉｎｅ ｄ’ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔ
ｉｖｉｔｅ）を有するのが好ましい。この電解液は、リ
チウムをベースとするセルで使用されるタイプの電解液
である。
【００１５】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基
づく以下の非限定的実施例の説明によって明らかにされ
よう。
づく以下の非限定的実施例の説明によって明らかにされ
よう。
【００１６】実施例１ 先行技術 各々１６ｍｇのポリピロールからなる２つの電極を用い
てスーパコンデンサを形成する。各電極には２０％のカ
ーボンブラックが存在する。ポリピロールはＦＲ−Ａ．
８９１０９５２号の方法で調製する。
てスーパコンデンサを形成する。各電極には２０％のカ
ーボンブラックが存在する。ポリピロールはＦＲ−Ａ．
８９１０９５２号の方法で調製する。
【００１７】電解液は炭酸プロピレンＬｉＣｌＯ4 １
Ｍ溶液である。
Ｍ溶液である。
【００１８】全体を、各ポリピロール電極の電位を測定
するためのリチウム製基準電極を含むテフロン製試験セ
ル内で組み立てる。組立て後に０〜２Ｖでサイクルにか
けた時の該スーパコンデンサの特性は下記の通りであ
る。
するためのリチウム製基準電極を含むテフロン製試験セ
ル内で組み立てる。組立て後に０〜２Ｖでサイクルにか
けた時の該スーパコンデンサの特性は下記の通りであ
る。
【００１９】有効電圧：１．１８Ｖ 容量：０．２２ｍＡｈ、０．６７Ｆ サイクル曲線は図１に示す（横座標にｍＡｈ、縦座標に
ボルトをプロットした）。
ボルトをプロットした）。
【００２０】曲線Ａは陰極の電位に対応し、曲線Ｂは陽
極の電位に対応し、曲線Ｃはセルの電圧に対応する。
極の電位に対応し、曲線Ｃはセルの電圧に対応する。
【００２１】実施例２ 実施例１のスーパコンデンサを使用する。サイクル中に
電解質溶液にトリニトロフルオレノンを６／１０００
（重量）で加える。
電解質溶液にトリニトロフルオレノンを６／１０００
（重量）で加える。
【００２２】この添加の後で測定された特性は下記の通
りである。
りである。
【００２３】有効電圧：１．４８Ｖ 容量：０．３６ｍＡｈ、０．８８Ｆ。
【００２４】サイクル曲線は図２に示す通りである。曲
線Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を実施例１の曲線Ａ、Ｂ、Ｃと比較
する。
線Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を実施例１の曲線Ａ、Ｂ、Ｃと比較
する。
【００２５】このスーパコンデンサのエネルギ（１／２
ＣＶ2）は実施例１のスーパコンデンサと比べて１０
７％増加していた。
ＣＶ2）は実施例１のスーパコンデンサと比べて１０
７％増加していた。
【００２６】実施例３ 先行技術 各電極のポリピロールの質量を１３ｍｇにして、実施例
１と同様に操作する。組立て後に測定された特性は下記
の通りである。
１と同様に操作する。組立て後に測定された特性は下記
の通りである。
【００２７】有効電圧：１．２６Ｖ 容量：０．１５ｍＡｈ、０．５Ｆ サイクル曲線は図３に符号Ａ’、Ｂ’及びＣ’で示し
た。
た。
【００２８】実施例４ 実施例１のスーパコンデンサを使用し、サイクル中に
９，１０−フェナントレンキノンを６／１０００（重
量）で加える。
９，１０−フェナントレンキノンを６／１０００（重
量）で加える。
【００２９】測定された特性は下記の通りである。
【００３０】有効電圧：１．６Ｖ 容量：０．４ｍＡｈ、０．９Ｆ サイクル曲線は図４に符号Ａ’１、Ｂ’１及びＣ’１で
示した。
示した。
【００３１】このスーパコンデンサのエネルギは１７０
％増加していた。
％増加していた。
【００３２】勿論、本発明は前述の実施例には限定され
ない。
ない。
【図１】先行技術のスーパコンデンサのサイクル曲線を
示すグラフ（ボルトアンペアグラフ）である。
示すグラフ（ボルトアンペアグラフ）である。
【図２】本発明のスーパコンデンサのサイクル曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】先行技術のスーパコンデンサに関する図１と類
似の曲線グラフである。
似の曲線グラフである。
【図４】本発明のスーパコンデンサに関する図２と類似
の曲線グラフである。
の曲線グラフである。
Ａ、Ａ１、Ａ’、Ａ’１ 陰極の電位に対応する曲線。 Ｂ、Ｂ１、Ｂ’、Ｂ’１ 陽極の電位に対応する曲線。 Ｃ、Ｃ１、Ｃ’、Ｃ’１ セルの電圧に対応する曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローランス・ケレヌー フランス国、91460・マルクシス、ルー ト・ドウ・ノゼ、アルカテル・アルスト ム・ルシエルシユ気付
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐドープした電子伝導性ポリマーをベー
スとする陽極と、やはりｐドープした電子伝導性ポリマ
ーをベースとする陰極と、電解液とを含んでおり、更
に、前記電解液に溶解する有機化合物からなる電気化学
的物質を１０-3モル／リットル以上の割合で含んでお
り、この電気化学的物質のレドックス電位が前記電子伝
導性ポリマーの非容量ゾーン内にあり、この電気化学的
物質が、電極の電位が許せば可逆的に陰極で還元され且
つ陽極で酸化されることを特徴とするスーパコンデン
サ。 - 【請求項２】 前記伝導性ポリマーが、ポリピロール、
ポリチオフェン、ポリアニリン及びこれらの誘導体から
選択したものであることを特徴とする請求項１に記載の
スーパコンデンサ。 - 【請求項３】 前記電解液が非プロトン性であることを
特徴とする請求項１に記載のスーパコンデンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9115521A FR2685122B1 (fr) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | Supercondensateur a base de polymere conducteur. |
| FR9115521 | 1991-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315188A true JPH05315188A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=9420043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4331908A Pending JPH05315188A (ja) | 1991-12-13 | 1992-12-11 | 伝導性ポリマーをベースとするスーパコンデンサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5442197A (ja) |
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