JPH0653079A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

電気二重層コンデンサ

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JPH0653079A
JPH0653079A JP4203326A JP20332692A JPH0653079A JP H0653079 A JPH0653079 A JP H0653079A JP 4203326 A JP4203326 A JP 4203326A JP 20332692 A JP20332692 A JP 20332692A JP H0653079 A JPH0653079 A JP H0653079A
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JP
Japan
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activated carbon
layer capacitor
carbon
electric double
fiber
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Application number
JP4203326A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Muranaka
孝義 村中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分極性電極としての性状を改善することがで
き、かつ高容量でより安定した経時特性を有し、さらに
は一対の分極性電極と金属ケースおよび金属蓋の内面と
の接着も良好に行える電気二重層コンデンサを提供する
ことを目的とする。 【構成】 一対の分極性電極11a,11bを、炭素繊
維、繊維状活性炭および微粉末活性炭のうちから選択さ
れる2種に、パルプ、若干の分散剤と熱融着性を有する
ポリエステル繊維を加えてなる抄紙により構成し、かつ
この一対の分極性電極11a,11bを金属ケース14
と金属蓋15にカーボン系の導電性接着剤を介して熱融
着により接着するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分極性電極と電解液
(質)との界面で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し、主に、揮発性半導体メモリー
(例えば、RAM……ランダムアクセスメモリー)の停
電時バックアップ用として使用される電気二重層コンデ
ンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、この種の電気二重層コンデンサは
円盤型(コイン型、ボタン型)と称される構造でより小
形・軽量・低価格化が図られている。
【0003】以下に従来の電気二重層コンデンサについ
て説明する。図2は従来の電気二重層コンデンサの構造
を示したもので、すなわち、黒鉛、活性炭、カーボンブ
ラックおよび若干のバインダーなどからなる材料を成
型、または抄紙化(パルプなどをバインダーとして紙漉
き技術で加工する)し、これらをアルミニウムやステン
レスのネットに担時させた電極、またはカーボン繊維、
特に活性炭繊維布からなる一対の分極性電極1a,1b
の間に電解液2を含浸させたセパレータ3を介在させ、
そしてこれらを集電体と外装材を兼ねる金属ケース4と
金属蓋5内に収納し、かつパッキン6によって密閉した
構造となっていた。さらにこの電気二重層コンデンサ
は、集電性を上げるために、金属ケース4および金属蓋
5の内面にカーボン系の導電性接着剤を塗布していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成の電気二
重層コンデンサの場合、通常、フェノール繊維布を炭化
賦活した活性炭繊維布からなる電極が使用されている。
この理由は、原料が化学製品で不純物の混入が少ないこ
と、高い比表面積の活性炭が得られること、電極として
の形状のほとんどが既に備わっていることなどである。
【0005】しかしながら、これは、他の汎用の活性炭
に比べて高価なこと、現在の炭化・賦活技術では厚み・
目付(g/m2)のバラツキが比較的大きいことなどが問
題点としてあげられる。特に、現出する静電容量は使用
電極の重量(径・厚み)で決定されるため、定格容量の
品揃えのためには、数種の径・厚みの異なる電極の準
備、数種の径・厚みの異なる部品の準備、そしてそれに
対処できる多品種製造装置または数台の単能機が必要で
ある。
【0006】また、低静電容量製品においては、使用電
極の厚み(目付)・径が製造上で必要な値以下となって
しまい、搬送・位置決めなどが困難になるという問題点
があった。さらに、特性上では活性炭繊維布からなる一
対の分極性電極1a,1bと、その間のセパレータ3お
よび電解液2からなる内部素子は、集電体を兼ねた金属
ケース4と金属蓋5によって適度に圧縮されていなけれ
ばならない。その理由は圧縮が弱ければ内部抵抗が大き
くなって不安定となり、逆に圧縮が強ければ一対の分極
性電極1a,1bの一部がセパレータ3を貫通しやすく
なり、その結果、漏れ電流が大となる。したがって、各
部材の厚みを一定にすること、または部材の総厚みに合
わせて適正な圧縮力となるように金属ケース4と金属蓋
5との間隔を調節する必要があった。
【0007】しかしながら、これらはいずれもコスト
高、生産性低下を招くものであった。さらに、製造上お
よび特性維持からも、一対の分極性電極1a,1bの片
面は、金属ケース4および金属蓋5の内面に塗布されて
いるカーボン系の導電性接着剤と容易に接着し、かつ製
造時には電極の固定、製造後は集電性維持の特性を具備
していなければならない。
【0008】上記の問題点の解決策として、使用する活
性炭が繊維状であることに着目し、活性炭繊維布を粉砕
したり、チョップ状の活性炭繊維を使用し、これにパル
プ、炭素繊維を加え、そして若干のバインダーおよび分
散剤を用いて抄紙とした分極性電極が既に提案されてい
る。この分極性電極では、静電容量を決定する活性炭、
増量導電材である炭素繊維、紙としての性質を維持する
パルプ・バインダーの比率を変えることによって、同一
の電極径・厚みのもので数種の静電容量値の製品の製造
が可能である。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、分極性電極としての性状を改善することができ、か
つ高容量でより安定した経時特性を有し、さらには一対
の分極性電極と金属ケースおよび金属蓋の内面との接着
も良好に行える電気二重層コンデンサを提供することを
目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電気二重層コンデンサは、一対の分極性電極
と、この一対の分極性電極を収納するとともに、内面に
カーボン系の導電性接着剤を設けた金属ケースおよび金
属蓋とを有し、前記一対の分極性電極を、炭素繊維、繊
維状活性炭および微粉末活性炭のうちから選択される2
種に、パルプ、若干の分散剤と熱融着性を有するポリエ
ステル繊維を加えてなる抄紙により構成し、かつこの一
対の分極性電極を前記金属ケースと金属蓋にカーボン系
の導電性接着剤を介して熱融着により接着したものであ
る。
【0011】
【作用】上記構成によれば、一対の分極性電極を、炭素
繊維、繊維状活性炭および微粉末活性炭のうちから選択
される2種に、パルプ、若干の分散剤と熱融着性のポリ
エステル繊維を加えてなる抄紙により構成しているもの
で、ポリエステル繊維の添加により、分極性電極として
具備しなければならない性状(強度、柔軟性、コストな
ど)を改善することができ、この場合、柔軟性が良好で
あるため、破れ・欠落の防止、管巻きの容易性を与える
ことができ、また性状改善により高容量電極を抄紙によ
り低コストで製造することができ、かつ初期値および高
温負荷試験後においても、より安定した経時特性を有す
るものであり、さらに前記ポリエステル繊維は熱融着性
を有するポリエステル繊維を使用しているため、一対の
分極性電極を金属ケースと金属蓋にカーボン系の導電性
接着剤を介して熱融着により接着する場合、その接着性
も良好なものが得られるものである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は本
発明の一実施例における電気二重層コンデンサを示した
もので、11a,11bは一対の分極性電極で、この一
対の分極性電極11a,11bの間には電解液12を含
浸させたセパレータ13を介在させている。そして前記
一対の分極性電極11a,11bは集電体と外装材を兼
ねる金属ケース14と金属蓋15内に収納し、かつパッ
キン16によって密閉した構造としている。
【0013】そして前記一対の分極性電極11a,11
bとしては、径が6mm、目付が300g/m2の活性炭混
抄紙(構成材料比率は後述する)を使用した。この活性
炭混抄紙の全体の厚みはロールプレスによるプレス処理
によって高密度化=薄葉化して0.6mmとした。
【0014】また電位的にプラスとなる金属ケース14
は外径が11mmで、かつ内面がアルミニウム、外面がS
US304で構成されたクラッド材を使用しており、か
つ電位的にマイナスとなる金属蓋15はSUS304を
使用している。そして金属ケース14と金属蓋15の内
面にはそれぞれカーボン系の導電性接着剤が塗布されて
いる。セパレータ12はポリプロピレン繊維からなる不
織布で構成しているもので、それは厚みが0.35mm、
目付が50g/m2の多孔シートである。パッキン16は
ポリプロピレン樹脂成型品である。電解液はプロピレン
カーボネートにテトラエチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレートを1モル加えたものであり、これを40μl
使用している。
【0015】このように構成された単セルの電気二重層
コンデンサは、3Vの耐電圧を有しているが、実際に使
用する場合には、半導体メモリーの駆動電圧に対処する
ために単セルの電気二重層コンデンサを2枚積層し、
5.5V定格品としている。
【0016】本発明の各実施例における電気二重層コン
デンサと従来の電気二重層コンデンサの比較は、使用さ
れる分極性電極の具備すべき(1)性状、これらの分極
性電極を使用した電気二重層コンデンサの(2)初期値
(静電容量、内部抵抗、漏れ電流)、(3)信頼性テス
トとして実施している高温負荷試験後(70℃、5.5
V印加の3000時間経過後)の電気的特性について行
ったものである。
【0017】(表1)は電気二重層コンデンサの分極性
電極として具備しなければならない性状(抄紙性、強
度、柔軟性、コスト、接着性)を項目別に分け、これら
の項目毎に、従来からの分極性電極と組成、配合比を変
えた本発明の各実施例の分極性電極について評価を行っ
たものである。なお、従来電極I,IIは電極の片面に
0.05mm程度のアルミニウム層をプラズマ溶射によっ
て形成しているものであり、またこの(表1)中、◎は
優れている(使用可)、○は良好(使用可)、△は劣っ
ている(使用不可)、−は比較の対象外を表わしてい
る。
【0018】
【表1】
【0019】(表2)は従来からの分極性電極を使用し
て試作した電気二重層コンデンサと、組成、配合比を変
えた本発明の各実施例の分極性電極を使用して試作した
電気二重層コンデンサについて、それらの初期値および
信頼性テストとして実施している高温負荷試験後(70
℃、5.5V印加の3000時間経過後)の電気的特性
を比較して示したものである。
【0020】
【表2】
【0021】上記(表1)(表2)における(ACF)
は繊維状活性炭で、この繊維状活性炭はフェノール樹脂
繊維を出発原料としているもので、比表面積が1900
m2/g、繊維径が11μm、繊維長さが3.0mmであ
る。この場合、ピッチ系の活性炭繊維も同時に検討した
が、特に差は出なかった。
【0022】(ACP)は微粉末活性炭で、この微粉末
活性炭はヤシがらを出発原料としているもので、比表面
積が1700m2/g、平均粒径が300メッシュであ
る。この場合、おがくずを出発原料とする微粉末活性炭
も同時に検討したが、特に差は出なかった。
【0023】(CF)は炭素繊維で、この炭素繊維はピ
ッチ系で導電性の高い黒鉛化した繊維を使用した。この
繊維は糸径が13μm、糸長さが3.0mm、体積固有抵
抗が16×10-2Ω・cm、炭素含有率がMIN.95%
(wt%)である。この場合の繊維は直線状にした糸を
使用したが、カール(渦巻)状にした糸を使用しても、
特に差は出なかった。またこの炭素繊維の出発原料とし
て、フェノール樹脂繊維も同時に検討したが、特に差は
出なかった。
【0024】(PET)はポリエステル繊維で、このポ
リエステル繊維は熱融着性を有する0.5d(デニー
ル)、5mmの未延伸ポリエステル繊維である。(P)は
パルプで、このパルプは、通常のアルミ電解コンデンサ
のセパレータ材料として使用されるクラフト紙と同じパ
ルプである。この場合、他の天然繊維であるマニラ麻繊
維、レーヨンのような再生繊維、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエステルなどの合成繊維も使用可能であ
る。また分散剤は(表1)(表2)中には記載していな
いが、この分散剤は通常の抄紙に使用される消泡剤、分
散剤であり、その添加量は1%以下である。
【0025】上記(表1)から明らかなように、活性炭
繊維布からなる従来電極I,IIIのように目付(g/
m2)が多く、かつ厚みが厚い場合は、抄紙性が悪化する
ものであり、また分極性電極を抄紙後、プレス処理によ
って高密度化=薄葉化すると、固化が激しく、柔軟性が
低下するため、実用性にはもう一歩となるが、本発明の
電極I,IIのように熱融着性を有するポリエステル繊維
(PET)を添加すると、すべての項目で性状改善がな
されるため、従来にない高容量の分極性電極を抄紙によ
って低コストで製造できるものである。
【0026】また本発明の電極I,IIは熱融着性を有す
るホリスエテル繊維(PET)を添加したことにより、
柔軟性が良好となるため、破れ・欠落の防止、管巻きの
容易性を与えることができる。そしてまた本発明の電極
Iのように微粉末活性炭(ACP)と繊維状活性炭(A
CF)を組み合わせると、繊維状活性炭(ACF)の出
発原料であるフェノール樹脂繊維間に微粉末活性炭(A
CP)が混抄されるため、分極性電極としての密度を上
げることができるとともに、導電性も上げることができ
る。
【0027】さらに本発明の電極I,IIは熱融着性を有
するポリエステル繊維(PET)を添加しているため、
一対の分極性電極11a,11bを金属ケース14と金
属蓋15にカーボン系の導電性接着剤を介して熱融着に
より接着する場合、その接着性も良好なものが得られる
ものである。
【0028】また(表2)から明らかなように、本発明
の電極I,IIは従来の電極I,II,III,IVに比べて、
信頼性テストとして実施している高温負荷試験後(70
℃、5.5V印加の3000時間経過後)の電気的特
性、すなわち内部抵抗(Ω)の初期値との差を小さくす
ることができるとともに、漏れ電流(μA)の初期値と
の差も大きくすることができ、これにより、電気的特性
もより安定した経時特性を有するものである。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明の電気二重層コンデ
ンサは、一対の分極性電極を、炭素繊維、繊維状活性炭
および微粉末活性炭のうちから選択される2種に、パル
プ、若干の分散剤と熱融着性を有するポリエステル繊維
を加えてなる抄紙により構成しているもので、ポリエス
テル繊維の添加により、分極性電極として具備しなけれ
ばならない性状(強度、柔軟性、コスト)を改善するこ
とができ、この場合、柔軟性が良好であるため、破れ・
欠落の防止、管巻きの容易性を与えることができ、また
性状改善により高容量電極を抄紙により低コストで製造
することができ、かつ初期値および高温負荷試験後にお
いても、より安定した経時特性を有するものであり、さ
らに前記ポリエステル繊維は熱融着性を有するポリエス
テル繊維を使用しているため、一対の分極性電極を金属
ケースと金属蓋にカーボン系の導電性接着剤を介して熱
融着により接着する場合、その接着性も良好なものが得
られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気二重層コンデンサ
の断面図
【図2】従来例を示す電気二重層コンデンサの断面図
【符号の説明】
11a,11b 一対の分極性電極 12 電解液 13 セパレータ 14 金属ケース 15 金属蓋 16 パッキン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の分極性電極と、この一対の分極性電
    極を収納するとともに、内面にカーボン系の導電性接着
    剤を設けた金属ケースおよび金属蓋とを有し、前記一対
    の分極性電極を、炭素繊維、繊維状活性炭および微粉末
    活性炭のうちから選択される2種に、パルプ、若干の分
    散材と熱融着性を有するポリエステル繊維を加えてなる
    抄紙により構成し、かつこの一対の分極性電極を前記金
    属ケースと金属蓋にカーボン系の導電性接着剤を介して
    熱融着により接着した電気二重層コンデンサ。
  2. 【請求項2】炭素繊維がフェノールまたはピッチ系の炭
    素繊維である請求項1記載の電気二重層コンデンサ。
  3. 【請求項3】繊維状活性炭がフェノールまたはピッチ系
    の繊維状活性炭である請求項1記載の電気二重層コンデ
    ンサ。
  4. 【請求項4】微粉末活性炭がヤシがらまたはおがくずを
    出発原料とする微粉末活性炭である請求項1記載の電気
    二重層コンデンサ。
  5. 【請求項5】分極性電極を抄紙後、プレス処理によって
    高密度=薄葉化した請求項1記載の電気二重層コンデン
    サ。
JP4203326A 1992-07-30 1992-07-30 電気二重層コンデンサ Pending JPH0653079A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6426865B2 (en) * 2000-03-07 2002-07-30 Nec Corporation Electric double layer capacitor
US6912116B2 (en) 2002-03-29 2005-06-28 Tdk Corporation Electrochemical device and process for producing same

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US6426865B2 (en) * 2000-03-07 2002-07-30 Nec Corporation Electric double layer capacitor
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