JPH06275469A - 高分子固体電解質電気二重層コンデンサー - Google Patents

高分子固体電解質電気二重層コンデンサー

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JPH06275469A
JPH06275469A JP5101781A JP10178193A JPH06275469A JP H06275469 A JPH06275469 A JP H06275469A JP 5101781 A JP5101781 A JP 5101781A JP 10178193 A JP10178193 A JP 10178193A JP H06275469 A JPH06275469 A JP H06275469A
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Japan
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electric double
solid electrolyte
layer capacitor
electrolyte
double layer
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JP5101781A
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Yoshiharu Matsuda
好晴 松田
Masayuki Morita
昌行 森田
Masaji Ishikawa
正司 石川
Mitsuo Ihara
光男 伊原
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルキルアンモニウム塩などの電解質塩を充
分に溶解させることができ、しかも高い導電性を示す高
分子固体電解質を用いることにより、液漏れがなく、し
かも電解液を用いた系に匹敵する容量を持つ電気二重層
コンデンサーを提供する。 【構成】 ポリアクリロニトリル、またはポリエチレン
オキシド−グラフトポリメタクリル酸に、可塑剤として
非プロトン溶媒を加え、さらに電解質塩として、テトラ
アルキルアンモニウム塩を加えた高分子膜複合体を、対
接された分極性電極を持つ電気二重層コンデンサーの高
分子固体電解質に用いる。 【効果】 各種テトラアルキルアンモニウム塩を用いた
場合に高い伝導性を示す高分子固体電解質を、電気二重
層コンデンサーに用いる事により、液漏れの恐れがな
く、電解液を持つ同種のコンデンサーに匹敵する容量を
持つ系が構築できた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高分子固体電解質電気
二重層コンデンサーに関するものである。この高分子固
体電解質電気二重層コンデンサーは、分極性電極と電解
質との界面に形成される電気二重層を利用した静電容量
の大きい特性を有するものである。これは、コンピュー
ターメモリーのバックアップ用、あるいは電池の補助電
源、として用いられるものであり、また電気自動車の電
源として高エネルギー密度の二次電池と組み合わせて用
いられるものである。
【0002】
【従来の技術】これまでのこの種の電気二重層コンデン
サーは、電解質塩としてのアルキルアンモニウム塩をγ
−ブチロラクトンなどの有機溶媒に溶解させたものを電
解液として用いたものが知られている。このアルキルア
ンモニウム塩は、電気化学的に安定であり、電極表面へ
の電解質塩の物理的吸着により形成される電気二重層に
電荷を蓄積させるという目的には好適の物質である。従
って、これらの電解質塩を充分溶解せしめる有機溶媒と
してγ−ブチロラクトン等を用い、電解質を溶解させ電
解液として使用するのが常法であった。しかしながら、
従来の電気二重層コンデンサーは液体の電解液を用いて
いるため、長期使用に際しては液漏れの恐れがあり、長
期信頼性を確立するためにはシールを完全にせしめるた
めの構造が必要となり、重量自身も増大する結果とな
る。
【0003】有機電解液に代えて、固体電解質を用いる
ことにより液漏れが起こらない構造にでき、しかもセパ
レータも不要になると考えられるが、アルキルアンモニ
ウム塩などの電解質塩を充分に溶解させることができ、
しかも高い導電性を示す高分子固体電解質を選定するこ
とに難点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アル
キルアンモニウム塩などの電解質塩を充分に溶解させる
ことができ、しかも高い導電性を示す高分子固体電解質
を作成し、これを用いることにより、液漏れがなく、セ
パレータを用いる必要がないため構造が簡単になり、し
かも電解液を用いた電気二重層コンデンサーに匹敵する
容量を持つ高分子固体電解質電気二重層コンデンサーを
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアクリロ
ニトリル、またはポリエチレンオキシド−グラフトポリ
メタクリル酸に、可塑剤としてエチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、スルホラン、γ−ブチロラク
トンをそれぞれ単独で用いるか、あるいはこのうちの二
種の可塑剤を混合して用い、さらに電解質塩として、テ
トラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テト
ラエチルアンモニウムパークロレート、またはテトラブ
チルアンモニウムパークロレートを加えて得られた高分
子膜複合体を、電気二重層コンデンサーの高分子固体電
解質に用いるものである。
【0006】
【作用】本発明における高分子膜複合体は、電解液に匹
敵する濃度の電解質塩を均一に溶解でき、液体成分が漏
れないことが判明し、室温で高い導電性を示すことが確
認された。さらにこれら高分子膜複合体をカーボン材料
不織布として用いた電極二枚によりはさみ、コンデンサ
ーとしての特性を検討したところ、極間電位1Vと2V
間での充放電容量試験において、電解液を用いたコンデ
ンサーに匹敵する性能を示した。
【0007】
【比較例1】電解質塩としてのテトラエチルフルオロボ
レートを0.8moldm−3濃度でエチレンカーボネ
ートとスルホランの体積比1:1混合溶液に溶解し、伝
導度を測定しところ、298Kで4x10−3Scm
−1の伝導度を得た。この電解液を活性炭不織布にニッ
ケル網を集電体として溶着させた電極二枚ではさみ、極
間電位2Vから1V、電流1mAで充放電試験を行った
ところ、初回でみかけの電極表面積にたいし、0.40
Fcm−2の容量が得られた。
【0008】
【実施例1】ポリアクリロニトリル0.88gに、電解
質塩を0.44g溶解した可塑剤溶液10mlを混合し
た。この液体を393K、40mmHg減圧下で2時間
乾燥させ、さらに2時間真空中で放置することにより高
分子膜複合体を得た。なお、一連の操作は乾燥アルゴン
雰囲気下で行った。ここで電解質塩としてテトラエチル
アンモニウムテトラフルオロボレートを用い、可塑剤に
プロピレンカーボネートを用いると、高分子膜複合体は
298Kで4x10−3Scm−1の伝導度を示した。
これを活性炭不織布にニッケル網を集電体として溶着さ
せた電極二枚ではさみ、極間電位2Vから1V、電流1
mAで充放電試験を行ったところ、初回でみかけの電極
表面積にたいし、0.60Fcm−2の容量が得られ
た。この高分子膜複合体は、フレキシブルであり、充放
電試験を行う前後いずれにおいても、液体成分の漏出は
何ら見られなかった。
【0009】
【実施例2】目的高分子のプレポリマーとしてメトキシ
ポリ(エチレングリコール)モノメタクリレートとポリ
(エチレングリコール)ジメタクリレートをモル比3:
1で混合し、電解質塩を0.8moldm−3濃度で溶
解した可塑剤溶液をプレポリマー混合溶液に体積比1:
1で混合した。さらにここに光重合開始剤として2、2
−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンを少量加
え、紫外光照射を行い、高分子膜複合体を得た。なお、
一連の操作は乾燥アルゴン雰囲気下で行った。ここで電
解質塩としてテトラエチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートを用い、可塑剤溶液にエチレンカーボネートと
スルホランの体積比1:1混合溶液を用いると、高分子
膜複合体は298Kで9x10−4Scm−1の伝導度
を示した。これを活性炭不織布にニッケル網を集電体と
して溶着させた電極二枚ではさみ、極間電位2Vから1
V、電流1mAで充放電試験を行ったところ、初回でみ
かけの電極表面積にたいし、0.38Fcm−2の容量
が得られた。この高分子膜複合体は、フレキシブルであ
り、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液体成分
の漏出は何ら見られなかった。
【0010】
【実施例3】実施例2の方法で高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここでは電解質塩として
テトラエチルアンモニウムパークロレートを用いた。こ
の場合、298Kにおける伝導度は6x10−4Scm
−1であった。コンデンサーとしての容量は0.30F
cm−2であった。この高分子膜複合体は、フレキシブ
ルであり、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液
体成分の漏出は何ら見られなかった。
【0011】
【実施例4】実施例2の方法で高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここでは電解質塩として
テトラブチルアンモニウムパークロレートを用いた。こ
の場合、298Kにおける伝導度は5x10−4Scm
−1であった。コンデンサーとしての容量は0.06F
cm−2であった。この高分子膜複合体は、フレキシブ
ルであり、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液
体成分の漏出は何ら見られなかった。
【0012】
【実施例5】実施例2の方法で高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここでは電解質塩として
テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを用
い、可塑剤としてプロピレンカーボネートを用いた。こ
の場合、298Kにおける伝導度は3x10−3Scm
−1であった。コンデンサーとしての容量は0.42F
cm−2であった。この高分子膜複合体は、フレキシブ
ルであり、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液
体成分の漏出は何ら見られなかった。
【0013】
【実施例6】実施例2の方法で高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここでは電解質塩として
テトラエチルアンモニウムパークロレートを用い、可塑
剤としてプロピレンカーボネートを用いた。この場合、
298Kにおける伝導度は2x10−3Scm−1であ
った。コンデンサーとしての容量は0.31Fcm−2
であった。この高分子膜複合体は、フレキシブルであ
り、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液体成分
の漏出は何ら見られなかった。
【0014】
【実施例7】実施例2の方法で高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここでは電解質塩として
テトラブチルアンモニウムパークロレートを用い、可塑
剤としてプロピレンカーボネートを用いた。この場合、
298Kにおける伝導度は1x10−3Scm−1であ
った。コンデンサーとしての容量は0.21Fcm−2
であった。この高分子膜複合体は、フレキシブルであ
り、充放電試験を行う前後いずれにおいても、液体成分
の漏出は何ら見られなかった。
【0015】
【実施例8】実施例5に挙げた高分子膜複合体を調製、
ならびに特性を評価した。但しここではコンデンサーと
しての容量試験において電流を0.5mAとした。この
場合、容量は0.60Fcm−2であった。この高分子
膜複合体は、フレキシブルであり、充放電試験を行う前
後いずれにおいても、液体成分の漏出は何ら見られなか
った。
【0016】
【発明の効果】以上のように、各種テトラアルキルアン
モニウム塩を用いた場合に高い伝導性を示す高分子固体
電解質を、電気二重層コンデンサーの電解質に用いる事
により、電解液を持つ同種のコンデンサーに匹敵する容
量を持つ系が構築できる事が判明した。実施例に挙げた
ように電解質塩としてはテトラフルオロボレート、可塑
剤としては、プロピレンカーボネートがより望ましい事
がわかった。また、充放電に際しての電流密度が低いと
容量がより増大する事もわかった。これらのコンデンサ
ーは液漏れの恐れがないため、長期使用に際しての信頼
性が高く、その効果は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 好晴 山口県宇部市南小羽山町1−11−10 (72)発明者 森田 昌行 山口県宇部市東小羽山町4−8−43 (72)発明者 石川 正司 山口県宇部市上野中町1−34−404 (72)発明者 伊原 光男 山口県宇部市上野中町9−19−202

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解質塩ならびに可塑剤としての有機溶媒
    を含む、高分子固体電解質の両面に対接された分極性電
    極からなる高分子固体電解質電気二重層コンデンサー。
  2. 【請求項2】前記電解質塩は、テトラエチルアンモニウ
    ムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウム
    パークロレート、またはテトラブチルアンモニウムパー
    クロレートからなる請求項第1項記載の高分子固体電解
    質電気二重層コンデンサー。
  3. 【請求項3】前記可塑剤は、エチレンカーボネート、プ
    ロピレンカーボネート、スルホラン、γ−ブチロラクト
    ン等の非プロトン溶媒をそれぞれ単独で用いるか、ある
    いはこのうちの二種の可塑剤を混合して用いた請求項第
    1項記載の高分子固体電解質電気二重層コンデンサー。
  4. 【請求項4】前記高分子固体電解質は、ポリアクリロニ
    トリル、またはポリエチレンオキシド−グラフトポリメ
    タクリル酸メチルを用いた請求項第1項記載の高分子固
    体電解質電気二重層コンデンサー。
  5. 【請求項5】前記分極性電極は、カーボン不織布もしく
    は活性炭化カーボン不織布等の布状カーボン材料を主体
    とした電極材料からなる請求項第1項記載の高分子固体
    電解質電気二重層コンデンサー。
JP5101781A 1993-03-23 1993-03-23 高分子固体電解質電気二重層コンデンサー Pending JPH06275469A (ja)

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