JPH07135127A - 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタおよびその製造方法Info
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- JPH07135127A JPH07135127A JP5281262A JP28126293A JPH07135127A JP H07135127 A JPH07135127 A JP H07135127A JP 5281262 A JP5281262 A JP 5281262A JP 28126293 A JP28126293 A JP 28126293A JP H07135127 A JPH07135127 A JP H07135127A
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性炭の表面官能基を規制することにより、
高容量の電気二重層キャパシタを提供する。 【構成】 分極性電極材料として酸素原子／炭素原子比
が０．１以上の活性炭を用いた電気二重層キャパシタ。
高容量の電気二重層キャパシタを提供する。 【構成】 分極性電極材料として酸素原子／炭素原子比
が０．１以上の活性炭を用いた電気二重層キャパシタ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気二重層キャパシタ
およびその製造方法に関するものである。
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは、分極性電極と
して活性炭粉末もしくは活性炭繊維を用い、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、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。このよ
うな電気二重層キャパシタには従来大別して次の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溶解した有機溶液系電解液を用いた
ものである。
して活性炭粉末もしくは活性炭繊維を用い、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、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。このよ
うな電気二重層キャパシタには従来大別して次の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溶解した有機溶液系電解液を用いた
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、分極性電極材料
として活性炭を使用する場合、その形状、粒径、原料、
表面積等について種々検討され、好ましい条件も提案さ
れている。しかし、同じ形状、粒径、原料、表面積の活
性炭を用いて、同じ条件で分極性電極を作製しても、得
られる電気二重層キャパシタの容量にばらつきが生じる
という問題があった。本発明者らは、活性炭表面の化学
構造の一つである表面官能基が特性に影響を与えること
を見出した。従って、本発明は、活性炭の表面化学構造
を規定することにより、高容量の電気二重層キャパシタ
を提供することを目的とする。
として活性炭を使用する場合、その形状、粒径、原料、
表面積等について種々検討され、好ましい条件も提案さ
れている。しかし、同じ形状、粒径、原料、表面積の活
性炭を用いて、同じ条件で分極性電極を作製しても、得
られる電気二重層キャパシタの容量にばらつきが生じる
という問題があった。本発明者らは、活性炭表面の化学
構造の一つである表面官能基が特性に影響を与えること
を見出した。従って、本発明は、活性炭の表面化学構造
を規定することにより、高容量の電気二重層キャパシタ
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素原子／炭
素原子比が０．１以上の活性炭を用いることを特徴とす
る。また本発明の電気二重層キャパシタの製造方法は、
結合剤を溶剤に溶解した溶液に酸素原子／炭素原子比が
０．１以上の活性炭を分散して分散液を得る工程と、前
記の分散液を立体構造を有する集電体中に注入した後、
乾燥する工程と、前記乾燥品を炭化して集電体と分極性
電極の一体化物を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。本発明の電気二重層キャパシタの第二の製造方法
は、前記の分散液を立体構造を有する集電体中に注入し
た後、加熱加圧して集電体と前記分極性電極材料を接着
する工程と、前記接着品を炭化して集電体と分極性電極
の一体化物を形成する工程とを含むことを特徴とする。
素原子比が０．１以上の活性炭を用いることを特徴とす
る。また本発明の電気二重層キャパシタの製造方法は、
結合剤を溶剤に溶解した溶液に酸素原子／炭素原子比が
０．１以上の活性炭を分散して分散液を得る工程と、前
記の分散液を立体構造を有する集電体中に注入した後、
乾燥する工程と、前記乾燥品を炭化して集電体と分極性
電極の一体化物を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。本発明の電気二重層キャパシタの第二の製造方法
は、前記の分散液を立体構造を有する集電体中に注入し
た後、加熱加圧して集電体と前記分極性電極材料を接着
する工程と、前記接着品を炭化して集電体と分極性電極
の一体化物を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００５】
【作用】上記の構成による活性炭は、その含酸素官能基
の割合が増加することにより、活性炭表面の電気二重層
容量に寄与するサイトが増加し、容量の大きい電気二重
層キャパシタを与える。なお、活性炭の酸素原子／炭素
原子比は、ＥＳＣＡにより測定するのが好ましい。
の割合が増加することにより、活性炭表面の電気二重層
容量に寄与するサイトが増加し、容量の大きい電気二重
層キャパシタを与える。なお、活性炭の酸素原子／炭素
原子比は、ＥＳＣＡにより測定するのが好ましい。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の実施例に用いた集電体を示し、図２は活性炭を
集電体と一体にした電極体を示す。これらの図におい
て、１は集電体、２は分極性電極である。 ［実施例１］集電体として、ガラス状カーボンを用い
る。ガラス状カーボンを底面の大きさ５０ｍｍ×５０ｍ
ｍ、高さ５ｍｍの箱状に成形し集電体とする。分極性電
極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表面積１０００
ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１８のフェノール
系活性炭粉末と、結合剤としてのフェノール樹脂とを重
量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２−メト
キシエタノール中に分散させたペーストを調製する。集
電体中に分極性電極作製用ペーストをいっぱいに注入
し、遠赤外線で１５分間乾燥させた後、不活性ガス雰囲
気下において８００℃で加熱しフェノール樹脂を炭化す
ることによって電極体を得る。
本発明の実施例に用いた集電体を示し、図２は活性炭を
集電体と一体にした電極体を示す。これらの図におい
て、１は集電体、２は分極性電極である。 ［実施例１］集電体として、ガラス状カーボンを用い
る。ガラス状カーボンを底面の大きさ５０ｍｍ×５０ｍ
ｍ、高さ５ｍｍの箱状に成形し集電体とする。分極性電
極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表面積１０００
ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１８のフェノール
系活性炭粉末と、結合剤としてのフェノール樹脂とを重
量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２−メト
キシエタノール中に分散させたペーストを調製する。集
電体中に分極性電極作製用ペーストをいっぱいに注入
し、遠赤外線で１５分間乾燥させた後、不活性ガス雰囲
気下において８００℃で加熱しフェノール樹脂を炭化す
ることによって電極体を得る。
【０００７】［実施例２］実施例１と同様の方法で集電
体を成形し、実施例１と同様の活性炭を用いた分極性電
極作製用ペーストを調製する。実施例１と同様の方法で
集電体中に分極性電極作製用ペーストを注入した後、プ
レス圧２０ｋｇ／ｃｍ2、プレス温度１８０℃の条件下
で集電体と前記分極性電極材料を接着した後、不活性ガ
ス雰囲気下において８００℃で加熱しフェノール樹脂を
炭化することによって電極体を得る。 ［実施例３］実施例１と同様の方法で集電体を成形す
る。分極性電極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表
面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１４
のフェノール系活性炭粉末と、結合剤としてのフェノー
ル樹脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍
量の２−メトキシエタノール中に分散させたペーストを
調製する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。
体を成形し、実施例１と同様の活性炭を用いた分極性電
極作製用ペーストを調製する。実施例１と同様の方法で
集電体中に分極性電極作製用ペーストを注入した後、プ
レス圧２０ｋｇ／ｃｍ2、プレス温度１８０℃の条件下
で集電体と前記分極性電極材料を接着した後、不活性ガ
ス雰囲気下において８００℃で加熱しフェノール樹脂を
炭化することによって電極体を得る。 ［実施例３］実施例１と同様の方法で集電体を成形す
る。分極性電極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表
面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１４
のフェノール系活性炭粉末と、結合剤としてのフェノー
ル樹脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍
量の２−メトキシエタノール中に分散させたペーストを
調製する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。
【０００８】［実施例４］実施例１と同様の方法で集電
体を成形し、実施例３と同様の活性炭を用いた分極性電
極作製用ペーストを調製する。実施例２と同様の方法で
電極体を得る。 ［実施例５］実施例１と同様の方法で集電体を成形す
る。分極性電極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表
面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１２
のフェノール系活性炭粉末と、結合剤のフェノール樹脂
とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２
−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製す
る。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［実施例６］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
実施例５と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
体を成形し、実施例３と同様の活性炭を用いた分極性電
極作製用ペーストを調製する。実施例２と同様の方法で
電極体を得る。 ［実施例５］実施例１と同様の方法で集電体を成形す
る。分極性電極作製用ペーストとして、粒径５μｍ、表
面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子比０．１２
のフェノール系活性炭粉末と、結合剤のフェノール樹脂
とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２
−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製す
る。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［実施例６］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
実施例５と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
【０００９】［実施例７］実施例１と同様の方法で集電
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．１０のフェノール系活性炭粉末と、結合剤のフェ
ノール樹脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で
等倍量の２−メトキシエタノール中に分散させたペース
トを調製する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［実施例８］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
実施例７と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．１０のフェノール系活性炭粉末と、結合剤のフェ
ノール樹脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で
等倍量の２−メトキシエタノール中に分散させたペース
トを調製する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［実施例８］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
実施例７と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
【００１０】［比較例１］実施例１と同様の方法で集電
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．０８のフェノール系活性炭粉末と、フェノール樹
脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の
２−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製
する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［比較例２］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
比較例１と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．０８のフェノール系活性炭粉末と、フェノール樹
脂とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の
２−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製
する。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［比較例２］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
比較例１と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
【００１１】［比較例３］実施例１と同様の方法で集電
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．０４のフェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂
とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２
−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製す
る。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［比較例４］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
比較例３と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
体を成形する。分極性電極作製用ペーストとして、粒径
５μｍ、表面積１０００ｍ2／ｇ、酸素原子／炭素原子
比０．０４のフェノール系活性炭粉末とフェノール樹脂
とを重量比７：３の割合で混合し、重量比で等倍量の２
−メトキシエタノール中に分散させたペーストを調製す
る。実施例１と同様の方法で電極体を得る。 ［比較例４］実施例１と同様の方法で集電体を成形し、
比較例３と同様の活性炭を用いた分極性電極作製用ペー
ストを調製する。実施例２と同様の方法で電極体を得
る。
【００１２】上記各実施例および比較例に示した電極体
に電解液として３０ｗｔ％の硫酸水溶液を含浸し、ポリ
プロピレンの多孔膜からなるセパレータを介して対向さ
せ電気二重層キャパシタを試作し、容量を測定した結果
を表１に示す。また、酸素原子／炭素原子比（Ｏ／Ｃ）
と容量との関係を図３に示す。
に電解液として３０ｗｔ％の硫酸水溶液を含浸し、ポリ
プロピレンの多孔膜からなるセパレータを介して対向さ
せ電気二重層キャパシタを試作し、容量を測定した結果
を表１に示す。また、酸素原子／炭素原子比（Ｏ／Ｃ）
と容量との関係を図３に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】これらの結果から明らかなように、活性炭
からなる分極性電極を用いた電気二重層キャパシタにお
いては、用いた活性炭の酸素原子／炭素原子比が０．１
０を境にして、急激に容量が増加していることがわか
る。これは、電気二重層キャパシタにおいて、活性炭中
の含酸素官能基の割合が増加することにより、活性炭表
面の電気二重層容量に寄与するサイトが増加し、電気二
重層キャパシタの容量が増加するためである。
からなる分極性電極を用いた電気二重層キャパシタにお
いては、用いた活性炭の酸素原子／炭素原子比が０．１
０を境にして、急激に容量が増加していることがわか
る。これは、電気二重層キャパシタにおいて、活性炭中
の含酸素官能基の割合が増加することにより、活性炭表
面の電気二重層容量に寄与するサイトが増加し、電気二
重層キャパシタの容量が増加するためである。
【００１５】以上の実施例においては、集電体として、
ガラス状カーボンを用いたが、電解液不浸透性炭素材料
であればこれに限定されるものではない。また、分極性
電極材料として粉末状の活性炭を用いたが、これに限定
されるものではなく、繊維状または顆粒状のものでも良
い。さらに、分極性電極材料としてフェノール樹脂系の
活性炭を用いたが、活性炭であればこれに限定されるも
のではなく、結合剤のフェノール樹脂についても、硬化
温度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに
限定されるものではない。
ガラス状カーボンを用いたが、電解液不浸透性炭素材料
であればこれに限定されるものではない。また、分極性
電極材料として粉末状の活性炭を用いたが、これに限定
されるものではなく、繊維状または顆粒状のものでも良
い。さらに、分極性電極材料としてフェノール樹脂系の
活性炭を用いたが、活性炭であればこれに限定されるも
のではなく、結合剤のフェノール樹脂についても、硬化
温度以下で溶融する熱硬化型のバインダであればこれに
限定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば酸素原子
／炭素原子比が０．１０以上の活性炭を用いることによ
り、高容量の電気二重層キャパシタを提供できる。
／炭素原子比が０．１０以上の活性炭を用いることによ
り、高容量の電気二重層キャパシタを提供できる。
【図１】本発明の実施例に用いた集電体の斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例における電極体の斜視図であ
る。
る。
【図３】分極性電極に用いた活性炭の酸素原子／炭素原
子比と電気二重層キャパシタの容量との関係を示す図で
ある。
子比と電気二重層キャパシタの容量との関係を示す図で
ある。
１ 集電体 ２ 分極性電極
Claims (3)
- 【請求項１】 活性炭からなる分極性電極を具備し、前
記活性炭の酸素原子／炭素原子比が０．１以上であるこ
とを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】 活性炭が結合剤で結合された分極性電極
と集電体よりなる電極体、セパレートおよび電解液を具
備する電気二重層キャパシタの製造方法であって、結合
剤を溶剤に溶解した溶液に酸素原子／炭素原子比が０．
１以上の活性炭を分散して分散液を得る工程と、前記の
分散液を立体構造を有する集電体中に注入した後、乾燥
する工程と、前記乾燥品を炭化して集電体と分極性電極
の一体化物を形成する工程とを含むことを特徴とする電
気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項３】 活性炭が結合剤で結合された分極性電極
と集電体よりなる電極体、セパレータ、および電解液を
具備する電気二重層キャパシタの製造方法であって、結
合剤を溶剤に溶解した溶液に酸素原子／炭素原子比が
０．１以上の活性炭を分散して分散液を得る工程と、前
記分散液を立体構造を有する集電体中に注入した後、加
熱加圧して集電体と前記分極性電極材料を接着する工程
と、前記接着品を炭化して集電体と分極性電極の一体化
物を形成する工程とを含むことを特徴とする電気二重層
キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281262A JPH07135127A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281262A JPH07135127A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135127A true JPH07135127A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17636630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5281262A Pending JPH07135127A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135127A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525247A (ja) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | エスゲーエル カーボン アクチエンゲゼルシャフト | 生体高分子炭化物 |
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
| KR101379715B1 (ko) * | 2012-01-31 | 2014-04-01 | 비나텍주식회사 | 3차원 구조의 집전체를 포함하는 전극 구조물 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터 |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP5281262A patent/JPH07135127A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525247A (ja) * | 2006-02-01 | 2009-07-09 | エスゲーエル カーボン アクチエンゲゼルシャフト | 生体高分子炭化物 |
| JP2010517918A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | バイオポリマー炭化物とカーボンナノチューブとを含む複合材料 |
| KR101379715B1 (ko) * | 2012-01-31 | 2014-04-01 | 비나텍주식회사 | 3차원 구조의 집전체를 포함하는 전극 구조물 및 이를 포함하는 리튬 이온 커패시터 |
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