JPH0612745B2 - 電気二重層キヤパシタ - Google Patents
電気二重層キヤパシタInfo
- Publication number
- JPH0612745B2 JPH0612745B2 JP59121150A JP12115084A JPH0612745B2 JP H0612745 B2 JPH0612745 B2 JP H0612745B2 JP 59121150 A JP59121150 A JP 59121150A JP 12115084 A JP12115084 A JP 12115084A JP H0612745 B2 JPH0612745 B2 JP H0612745B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- fluorocarbon
- double layer
- electric double
- layer capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型大容量の電気二重層キャパシタに関するも
のである。
のである。
従来例の構成とその問題点 この種のキャパシタの一構成例を第１図に示す。分極性
電極体１として活性炭繊維布を用い、また集電体２とし
てアルミニウムやチタン等の金属層、または導電性樹脂
層を形成している。そして、集電体２が形成された分極
性電極体１をセパレータ３を介して配置し、電解液を注
入した後、ガスケット４で正，負極を絶縁した状態でコ
イン型ケース５と封口板６を用いてケーシングすること
により構成されている。
電極体１として活性炭繊維布を用い、また集電体２とし
てアルミニウムやチタン等の金属層、または導電性樹脂
層を形成している。そして、集電体２が形成された分極
性電極体１をセパレータ３を介して配置し、電解液を注
入した後、ガスケット４で正，負極を絶縁した状態でコ
イン型ケース５と封口板６を用いてケーシングすること
により構成されている。
次に従来の構成法では問題となるキャパシタの耐電圧に
ついて述べる。耐電圧は使用する集電体材料と電解質お
よびケーシング材料に大きく依存する。特に電解液が、
水系電解液、非水系電解液かで耐電圧は大きく左右
されるため、，の場合について述べる。
ついて述べる。耐電圧は使用する集電体材料と電解質お
よびケーシング材料に大きく依存する。特に電解液が、
水系電解液、非水系電解液かで耐電圧は大きく左右
されるため、，の場合について述べる。
水系電解液を用いた場合 水系電解液は、非水系電解液に比べ２桁導電率が高く強
放電に適したキャパシタが得られる。しかしながら酸ま
たは塩基の水溶液では電解質の種類に関係せず分解電圧
がほとんど一定の値約１．７Ｖを示す。すなわち、この
電圧でアノードでは、 ４ＯＨ−→Ｏ２↑＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ………(a) の反応により酸素がカソードでは ２Ｈ＋＋２ｅ→Ｈ２↑………(b) の反応で水素が発生する。
放電に適したキャパシタが得られる。しかしながら酸ま
たは塩基の水溶液では電解質の種類に関係せず分解電圧
がほとんど一定の値約１．７Ｖを示す。すなわち、この
電圧でアノードでは、 ４ＯＨ−→Ｏ２↑＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ………(a) の反応により酸素がカソードでは ２Ｈ＋＋２ｅ→Ｈ２↑………(b) の反応で水素が発生する。
しかし、１気圧における上記反応は酸素，水素を発生す
る両電極の可逆電位差は約1.23Ｖであり、1.7Ｖという
値はこれより大きく、電極が大きく分極していることが
わかる。
る両電極の可逆電位差は約1.23Ｖであり、1.7Ｖという
値はこれより大きく、電極が大きく分極していることが
わかる。
実際には、1.7Ｖ付近の分解電圧に近づくにつれ残余電
流がしだいに大きくなり、1.23Ｖ以下にキャパシタの印
加電圧を制御しないと漏えい電流が大きくなり、信頼性
を始めとするキャパシタ特性が著しく低下する。
流がしだいに大きくなり、1.23Ｖ以下にキャパシタの印
加電圧を制御しないと漏えい電流が大きくなり、信頼性
を始めとするキャパシタ特性が著しく低下する。
非水系電解液を用いた場合 プロピレンカーボネート，ガンマブチルラクトン等の溶
媒に、過塩素酸テトラエチルアンモニウムやホウフッ化
ナトリウム等の溶質を溶解させた有機電解液は、水系の
電解液より導電率は低いが耐電圧が高くなる。しかしな
がら、上記の系において2.3Ｖ以上の耐電圧は得にく
く、溶媒の分解により、一酸化炭素や、微量含有されて
いる水が分解し酸素，水素が発生する。
媒に、過塩素酸テトラエチルアンモニウムやホウフッ化
ナトリウム等の溶質を溶解させた有機電解液は、水系の
電解液より導電率は低いが耐電圧が高くなる。しかしな
がら、上記の系において2.3Ｖ以上の耐電圧は得にく
く、溶媒の分解により、一酸化炭素や、微量含有されて
いる水が分解し酸素，水素が発生する。
以上，で述べたようにキャパシタの耐電圧を大きく
規制するひとつの要因は電極上での電解液の分解であ
る。そして分解電圧に近づくにつれ、残余電流が大きく
なり、わずかなガス発生をともなうため、分解電圧ぎり
ぎりまで電圧を印加すると長期にわたる安定性が保障で
きなくなる。
規制するひとつの要因は電極上での電解液の分解であ
る。そして分解電圧に近づくにつれ、残余電流が大きく
なり、わずかなガス発生をともなうため、分解電圧ぎり
ぎりまで電圧を印加すると長期にわたる安定性が保障で
きなくなる。
具体的には、キャパシタ内部におけるガス発生が起こる
と、次のような問題が生じる。まず、発生したガスが、
正極，負極間にたまり、互いの接触が悪くなるため、内
部抵抗が増大すると共に、二重層形成面積が小さくな
る。内部抵抗が増大すると、放電特性が著しく妨害さ
れ、ガスが更に増え、内部の圧力が１０〜２０気圧に達
すると、キャパシタの膨張もしくはガスケット部分のゆ
るみによる漏液が発生してくる。更に６０〜７０気圧に
達すると、ガスケット部分にゆるみが生じなかった場
合、ハウジングの一部が破れ、いわゆる破裂が生じて、
最も危険な状態になる。
と、次のような問題が生じる。まず、発生したガスが、
正極，負極間にたまり、互いの接触が悪くなるため、内
部抵抗が増大すると共に、二重層形成面積が小さくな
る。内部抵抗が増大すると、放電特性が著しく妨害さ
れ、ガスが更に増え、内部の圧力が１０〜２０気圧に達
すると、キャパシタの膨張もしくはガスケット部分のゆ
るみによる漏液が発生してくる。更に６０〜７０気圧に
達すると、ガスケット部分にゆるみが生じなかった場
合、ハウジングの一部が破れ、いわゆる破裂が生じて、
最も危険な状態になる。
発明の目的 本発明は高耐圧，長期信頼性の優れた電気二重層キャパ
シタを得ることを目的とするものである。
シタを得ることを目的とするものである。
発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するものであり、キャパシ
タ内部において発生したガスを特異吸着する物質を構成
物の一部に混合したものである。
タ内部において発生したガスを特異吸着する物質を構成
物の一部に混合したものである。
実施例の説明 具体的実施例を述べる前に本発明に用いるガスを特異吸
着しうる物質について触れておく。
着しうる物質について触れておく。
酸素、水素、一酸化炭素、二酸化炭素を特異吸着しうる
物質としては、例えば人工血液材料の主成分として用い
られているフルオロカーボンがある。１００ｇのフルオ
ロカーボンは１気圧、２５℃の条件下で上記ガスを５〜
２００ml溶解することができる。フルオロカーボンとは
（英国ＩＳＣケミカル社によって開発された商品名“フ
ルテック”）粘性の非常に小さな無色透明の液体であ
り、炭素原子とフッ素原子のみから構成された化学構造
を示す。このフルオロカーボンは、その構造から予測さ
れる通り強アルカリ、強酸および酸化剤、還元剤に対し
きわめて安定である。
物質としては、例えば人工血液材料の主成分として用い
られているフルオロカーボンがある。１００ｇのフルオ
ロカーボンは１気圧、２５℃の条件下で上記ガスを５〜
２００ml溶解することができる。フルオロカーボンとは
（英国ＩＳＣケミカル社によって開発された商品名“フ
ルテック”）粘性の非常に小さな無色透明の液体であ
り、炭素原子とフッ素原子のみから構成された化学構造
を示す。このフルオロカーボンは、その構造から予測さ
れる通り強アルカリ、強酸および酸化剤、還元剤に対し
きわめて安定である。
しかし、フルオロカーボンは、水、有機溶媒とほとんど
相溶性がなくキャパシタ構成物中に混合するためには、
特別の工夫がいる。
相溶性がなくキャパシタ構成物中に混合するためには、
特別の工夫がいる。
すなわち、フルオロカーボンと電解液を、後述するよう
な所定の配合比で採取し、ディスパージョンミルや超音
波発生槽の如き、２種以上の相溶性のない液体を分散、
懸濁させる装置を用いて混合し、この混合液を電解液と
同じ容領で注液するとよい。その他の方法としては、フ
ルオロカーボンを分極性電極に直接注液するか、あるい
はキャパシタ構成物をフルオロカーボン中に浸漬したの
ちに、キャパシタを構成し、密封した後、超音波発生槽
に入れ、キャパシタ内部において電解液と混合したりす
ることも可能である。フルオロカーボンは、電解液と相
溶性が無に等しいので、キャパシタ内部の一個所に局在
化させないようにすることが大切である。
な所定の配合比で採取し、ディスパージョンミルや超音
波発生槽の如き、２種以上の相溶性のない液体を分散、
懸濁させる装置を用いて混合し、この混合液を電解液と
同じ容領で注液するとよい。その他の方法としては、フ
ルオロカーボンを分極性電極に直接注液するか、あるい
はキャパシタ構成物をフルオロカーボン中に浸漬したの
ちに、キャパシタを構成し、密封した後、超音波発生槽
に入れ、キャパシタ内部において電解液と混合したりす
ることも可能である。フルオロカーボンは、電解液と相
溶性が無に等しいので、キャパシタ内部の一個所に局在
化させないようにすることが大切である。
フルオロカーボンの電解液への含有率は0.01〜２０％程
度がよく、あまり含有率を多くすると、電解液の電導度
に影響をあたえるだけではなく、分極性電極表面がフル
オロカーボンにより被覆されてしまい、電解質の電極表
面への接近を妨害することになり、したがって二重層形
成面積の低下をもたらす。
度がよく、あまり含有率を多くすると、電解液の電導度
に影響をあたえるだけではなく、分極性電極表面がフル
オロカーボンにより被覆されてしまい、電解質の電極表
面への接近を妨害することになり、したがって二重層形
成面積の低下をもたらす。
（実施例１） 分極性電極に比表面積2000m2/g，２〜４nmに細孔径の３
０％以上を有する活性炭繊維布（１４mm直径の円形）を
用い、第１図に示したものと同様なコイン型キャパシタ
を作製した。
０％以上を有する活性炭繊維布（１４mm直径の円形）を
用い、第１図に示したものと同様なコイン型キャパシタ
を作製した。
集電体２は分極性電極１の片端面にニッケルをプラズマ
スプレイ法を用い、およそ３００μｍ厚で形成した。電
解液には２０ｗｔ％の水酸化カリウムを用いた。
スプレイ法を用い、およそ３００μｍ厚で形成した。電
解液には２０ｗｔ％の水酸化カリウムを用いた。
電解液中に、(a)0.5wt%,(b)2wt%,(c)5wt%,(D)15wt%,(E)
20wt%,(F)0wt%のフルオロカーボン溶液を超音波発生槽
を使用し懸濁させキャパシタを構成した。なお、セパレ
ータ３にはポリプロピレン製の不織布を使用した。
20wt%,(F)0wt%のフルオロカーボン溶液を超音波発生槽
を使用し懸濁させキャパシタを構成した。なお、セパレ
ータ３にはポリプロピレン製の不織布を使用した。
上記(a)〜(F)のキャパシタ（(F)は従来品）に1.3Ｖ印加
し、1500時間後のインピーダンス，容量を初期値と共に
測定した結果を第１表にあげる。第１表より、(a),(b),
(c)すなわち0.5〜5wt%程度のフルオロカーボンをキャパ
シタ電解液に含むものが最初特性ならびに信頼性も優れ
ていることがわかる。
し、1500時間後のインピーダンス，容量を初期値と共に
測定した結果を第１表にあげる。第１表より、(a),(b),
(c)すなわち0.5〜5wt%程度のフルオロカーボンをキャパ
シタ電解液に含むものが最初特性ならびに信頼性も優れ
ていることがわかる。
これは、水酸化カリウム溶液の電気化学的分解により発
生した酸素，水素がフルオロカーボンに吸着溶解するた
めであると考えられる。またフルオロカーボンの含有率
が20wt%以上になると最期インピーダンスが大きくなり
好ましくない。
生した酸素，水素がフルオロカーボンに吸着溶解するた
めであると考えられる。またフルオロカーボンの含有率
が20wt%以上になると最期インピーダンスが大きくなり
好ましくない。
（実施例２） 分極性電極に比表面積2100m2/gのバインダーをまったく
使用していない気孔率５％の活性炭多孔体を用い、第２
図に示す大容量キャパシタを作製した。集電体２は５０
０μｍのアルミニウム層をプラズマ溶射法により作製し
た。セパレータ３には１mm厚のポリプロピレンを用い
た。第２図中７はリード線、８は集電体板、９は熱融着
性樹脂である。
使用していない気孔率５％の活性炭多孔体を用い、第２
図に示す大容量キャパシタを作製した。集電体２は５０
０μｍのアルミニウム層をプラズマ溶射法により作製し
た。セパレータ３には１mm厚のポリプロピレンを用い
た。第２図中７はリード線、８は集電体板、９は熱融着
性樹脂である。
電解液は第２表に示した組成の１モル溶液のものを使用
した。フルオロカーボンはいずれの場合も２％含有し
た。第２表中No.１〜６の電解液を含むキャパシタにつ
いて2.3Ｖ，1000時間印加後の初期値からの容量変化率
を同表右欄に示す。第２表より本実施例においてもフル
オロカーボンの効果があらわれていることがわかる。N
o.６はフルオロカーボンを含まない従来の構成例であ
る。なお、用いた電極の大きさは１００mm×５０mm×３
mm厚のものである。また、第２図ｂは第２図ａをａ−
ａ′で切断した断面図である。
した。フルオロカーボンはいずれの場合も２％含有し
た。第２表中No.１〜６の電解液を含むキャパシタにつ
いて2.3Ｖ，1000時間印加後の初期値からの容量変化率
を同表右欄に示す。第２表より本実施例においてもフル
オロカーボンの効果があらわれていることがわかる。N
o.６はフルオロカーボンを含まない従来の構成例であ
る。なお、用いた電極の大きさは１００mm×５０mm×３
mm厚のものである。また、第２図ｂは第２図ａをａ−
ａ′で切断した断面図である。
（実施例３） 正極分極性電極１に比表面積2000m2/gの活性炭繊維布を
用い、負極非分極性電極１０にリチウムを吸蔵したスズ
ーカドミウムーインジウム合金を用い、第３図に示すキ
ャパシタを構成した。集電体２はアルミニウムをプラズ
マ溶射法により形成した。電解液には過塩素酸リチウム
の１モルプロピレンカーボネート溶液を用いた。３はポ
リプロピレン製のセパレータであり、４はガスケット、
５，６はそれぞれケース、封口板である。
用い、負極非分極性電極１０にリチウムを吸蔵したスズ
ーカドミウムーインジウム合金を用い、第３図に示すキ
ャパシタを構成した。集電体２はアルミニウムをプラズ
マ溶射法により形成した。電解液には過塩素酸リチウム
の１モルプロピレンカーボネート溶液を用いた。３はポ
リプロピレン製のセパレータであり、４はガスケット、
５，６はそれぞれケース、封口板である。
本実施例のキャパシタは、３Ｖ以上の過充電、あるい
は、1.5Ｖ以下の過放電により電極反応がおこり、電解
液の分解により、一酸化炭素、二酸化炭素が発生し始め
る。そこでこの系に２％のフルオロカーボンを分散させ
たキャパシタを構成したところ3.1〜1.5Ｖの範囲で1000
回充放電をくり返したが初期値からの容量低下は約４％
程度であった。フルオロカーボンを含まない従来の系で
は２００回程度の充放電サイクルでインピーダンスが大
きくなりキャパシタとしての機能が著るしく減少した。
は、1.5Ｖ以下の過放電により電極反応がおこり、電解
液の分解により、一酸化炭素、二酸化炭素が発生し始め
る。そこでこの系に２％のフルオロカーボンを分散させ
たキャパシタを構成したところ3.1〜1.5Ｖの範囲で1000
回充放電をくり返したが初期値からの容量低下は約４％
程度であった。フルオロカーボンを含まない従来の系で
は２００回程度の充放電サイクルでインピーダンスが大
きくなりキャパシタとしての機能が著るしく減少した。
発明の効果 以上のように本発明によれば、従来のキャパシタに比べ
高耐圧でしかも高信頼性を有する小型大容量電気二重層
キャパシタが得られる。
高耐圧でしかも高信頼性を有する小型大容量電気二重層
キャパシタが得られる。
第１図は従来の電気二重層キャパシタの一構成例を示す
断面図、第２図ａ，ｂは本発明の電気二重層キャパシタ
の一実施例を示す平面図および断面図、第３図は本発明
の電気二重層キャパシタの他の実施例を示す断面図であ
る。 １……分極性電極体、２……集電体、３……セパレー
タ、１０……非分極性電極。
断面図、第２図ａ，ｂは本発明の電気二重層キャパシタ
の一実施例を示す平面図および断面図、第３図は本発明
の電気二重層キャパシタの他の実施例を示す断面図であ
る。 １……分極性電極体、２……集電体、３……セパレー
タ、１０……非分極性電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 康弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−80120（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】キャパシタ内部において発生したガスを特
異吸着するフルオロカーボンを構成物の一部に混合した
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121150A JPH0612745B2 (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 電気二重層キヤパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121150A JPH0612745B2 (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 電気二重層キヤパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263417A JPS60263417A (ja) | 1985-12-26 |
| JPH0612745B2 true JPH0612745B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=14804084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59121150A Expired - Fee Related JPH0612745B2 (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 電気二重層キヤパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612745B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2856162B2 (ja) * | 1996-07-30 | 1999-02-10 | 日本電気株式会社 | 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 |
| US8000084B2 (en) * | 2007-07-25 | 2011-08-16 | Honeywell International, Inc. | High voltage electrolytes |
| JP7297383B2 (ja) * | 2018-11-26 | 2023-06-26 | 株式会社日本触媒 | 電気化学キャパシタ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014500B2 (ja) * | 1979-12-05 | 1985-04-13 | マルコン電子株式会社 | 電気二重層キヤパシタ |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59121150A patent/JPH0612745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60263417A (ja) | 1985-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR940004941B1 (ko) | 이중층 캐패시터 | |
| EP0449145B1 (en) | Electric double layer capacitor and method for producing the same | |
| US5429893A (en) | Electrochemical capacitors having dissimilar electrodes | |
| Sarangapani et al. | Advanced double layer capacitors | |
| US4633372A (en) | Polyoxometalate-modified carbon electrodes and uses therefor in capacitors | |
| CN1552112A (zh) | 蓄电池 | |
| RU2185675C2 (ru) | Конденсатор с двойным электрическим слоем | |
| JPWO2005088656A1 (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ | |
| JP2001217150A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| US4604788A (en) | Method for making electrodes for double layer capacitors | |
| JP2003197487A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JPH0612745B2 (ja) | 電気二重層キヤパシタ | |
| JPH1097956A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JPH04162510A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JPS62200715A (ja) | 電気二重層コンデンサ | |
| KR101793938B1 (ko) | 전기화학 캐퍼시터 전극용 산화코발트-산화망가니즈-탄소 복합체 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 전기화학 캐퍼시터용 전극 조성물 | |
| Karunathilaka et al. | The impedance of the Leclanché cell. II. The impedance of the individual cell components | |
| JP2507125B2 (ja) | 電気二重層キャパシタおよびその製造法 | |
| JPH0266918A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JP2002158140A (ja) | 電気化学キャパシタ | |
| Amlie et al. | Adsorption of Hydrogen and Oxygen on Electrode Surfaces | |
| JPH06302472A (ja) | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 | |
| JPS61102023A (ja) | 電気二重層キヤパシタ | |
| JPH097897A (ja) | 電気二重層コンデンサ用電解液 | |
| RU2198446C2 (ru) | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |