JPH0722072B2 - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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- JPH0722072B2 JPH0722072B2 JP61048971A JP4897186A JPH0722072B2 JP H0722072 B2 JPH0722072 B2 JP H0722072B2 JP 61048971 A JP61048971 A JP 61048971A JP 4897186 A JP4897186 A JP 4897186A JP H0722072 B2 JPH0722072 B2 JP H0722072B2
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- electric double
- double layer
- porous separator
- layer capacitor
- porosity
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- 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
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- 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〕 本発明は電気二重層コンデンサに関し、特にカーボンペ
ースト電極層を分離する多孔性セパレータの空孔率に関
する。
ースト電極層を分離する多孔性セパレータの空孔率に関
する。
従来の電気二重層コンデンサ素子（以後基本セルと称
す）は例えば第６図のような構成からなる。
す）は例えば第６図のような構成からなる。
すなわち、イオン透過性で非導電性の多孔性セパレータ
１を介して分離された、水溶液系電解質を含有する一対
のカーボンペースト電極層２と、カーボンペースト電極
層２の周端部でカーボンペースト層２を保持する非導電
性ガスケット３と、カーボンペースト電極層２の上下面
でカーボンペースト電極層２およびガスケット３を介し
て配置された一対の導電性セパレータ４とからなる。
１を介して分離された、水溶液系電解質を含有する一対
のカーボンペースト電極層２と、カーボンペースト電極
層２の周端部でカーボンペースト層２を保持する非導電
性ガスケット３と、カーボンペースト電極層２の上下面
でカーボンペースト電極層２およびガスケット３を介し
て配置された一対の導電性セパレータ４とからなる。
第６図のような構成からなる基本セル５の１枚当りの耐
電圧は、カーボンペースト電極層２に含まれる水溶液系
電解質の分解電圧に支配されるので、それ以上の動作電
圧を得るには、第７図に示すように基本セル５を複数枚
積層する必要がある。
電圧は、カーボンペースト電極層２に含まれる水溶液系
電解質の分解電圧に支配されるので、それ以上の動作電
圧を得るには、第７図に示すように基本セル５を複数枚
積層する必要がある。
さらに、第６図の基本セル５においては、導電性セパレ
ータ４とカーボンペースト電極層２間、およびカーボン
ペースト電極層２内部の接触抵抗、第７図の積層体６に
おいては、上記構成に加え、導電性セパレータ４間の接
触抵抗を低減するために、上下方向に適度の圧力を加
え、それを保持して、基本セル５あるいは積層体６の上
下端面から電極を取り出し、電気二重層コンデンサを形
成する。
ータ４とカーボンペースト電極層２間、およびカーボン
ペースト電極層２内部の接触抵抗、第７図の積層体６に
おいては、上記構成に加え、導電性セパレータ４間の接
触抵抗を低減するために、上下方向に適度の圧力を加
え、それを保持して、基本セル５あるいは積層体６の上
下端面から電極を取り出し、電気二重層コンデンサを形
成する。
この電気二重層コンデンサの両極にある電圧を一定時間
印加した後、電気二重層コンデンサの両極を開放状態で
放置すると、時間を経るに従って、電気二重層コンデン
サの端子間電圧が減少する、いわゆる自己放電現象が起
こる。
印加した後、電気二重層コンデンサの両極を開放状態で
放置すると、時間を経るに従って、電気二重層コンデン
サの端子間電圧が減少する、いわゆる自己放電現象が起
こる。
上述した従来の電気二重層コンデンサにあっては、基本
セル、積層体を加圧する際に、基本セル内部の多孔性セ
パレータの強度および伸度により圧力範囲が制約され、
工法・条件等が限られるので、量産上の障害になってい
る。
セル、積層体を加圧する際に、基本セル内部の多孔性セ
パレータの強度および伸度により圧力範囲が制約され、
工法・条件等が限られるので、量産上の障害になってい
る。
さらに、電気二重層コンデンサをバックアップ用電源と
して使用しているCMOS−RAM等のICの消費電力が年々低
減される傾向にあり、バックアップ電流が小さい場合に
は、ICによる電力の消費よりも自己放電による電力の消
費が支配的となり、電気二重層コンデンサの自己放電特
性、すなわち端子間電圧の降下速度が大きいほどバック
アップ時間を短かくさせるなどの悪影響を与える。
して使用しているCMOS−RAM等のICの消費電力が年々低
減される傾向にあり、バックアップ電流が小さい場合に
は、ICによる電力の消費よりも自己放電による電力の消
費が支配的となり、電気二重層コンデンサの自己放電特
性、すなわち端子間電圧の降下速度が大きいほどバック
アップ時間を短かくさせるなどの悪影響を与える。
本発明の目的は、これらの従来欠点を改善した電気二重
層コンデンサを提供することにある。
層コンデンサを提供することにある。
本発明の電気二重層コンデンサは、ポリオレフィン系樹
脂を基材として無機物を添加した多孔性セパレータで、
その空孔率Ｐ（％）と厚みｔ（cm）との関係（P/100）/
tの値が５〜30の範囲にある多孔性セパレータを有する
電気二重層コンデンサを与える。
脂を基材として無機物を添加した多孔性セパレータで、
その空孔率Ｐ（％）と厚みｔ（cm）との関係（P/100）/
tの値が５〜30の範囲にある多孔性セパレータを有する
電気二重層コンデンサを与える。
前述の多孔性セパレータは、ある一定の範囲ではその空
孔率が低減されるに従い、強度，伸度が増加する。
孔率が低減されるに従い、強度，伸度が増加する。
一方、発明者が前述の多孔性セパレータにおいて空孔率
を種々に変化させた多孔性セパレータの評価・検討を行
なった結果、電気二重層コンデンサにおいては、前述の
多孔性セパレータの空孔率が低減されると、その自己放
電特性、すなわち端子間電圧の降下速度は減少するとい
う知見が得られた。しかし、同時に等価直列抵抗（ES
R）は空孔率の低減に伴い増加する傾向があり、等価直
列抵抗（ESR）が実用上問題のない値にあるためには、
空孔率の低減には限界があることもわかった。
を種々に変化させた多孔性セパレータの評価・検討を行
なった結果、電気二重層コンデンサにおいては、前述の
多孔性セパレータの空孔率が低減されると、その自己放
電特性、すなわち端子間電圧の降下速度は減少するとい
う知見が得られた。しかし、同時に等価直列抵抗（ES
R）は空孔率の低減に伴い増加する傾向があり、等価直
列抵抗（ESR）が実用上問題のない値にあるためには、
空孔率の低減には限界があることもわかった。
本発明の電気二重層コンデンサの多孔性セパレータは、
上述の制約に対し適切な空孔率の範囲を有する。
上述の制約に対し適切な空孔率の範囲を有する。
なお、多孔性セパレータの厚さを考慮して、（P/100）/
tのように標準化すると、改善効果の確認が容易に行な
えることも確認された。
tのように標準化すると、改善効果の確認が容易に行な
えることも確認された。
次に、本発明の実施例を従来例と比較参照して詳述す
る。
る。
〔実施例１〕 先づ、本発明の実施例を説明する。
30重量％硫酸と、比表面積1100m2/g（BET法）、粒径325
メッシュ以下の活性炭とを混合し、カーボンペースト電
極を得る。次に、厚さ0.65mmの非導電性の未加硫ブチル
ゴムシートを同心円状に内径6mm,外径11mmに打抜き成形
したリング状シートの下面に、厚さ0.2mm,直径11mmの円
板状の導電性の未加硫ブチルゴムシートを同心円状に配
置・圧着させて形成される凹部に、前述したカーボンペ
ースト電極を充填し、ペースト充填シートを得る。この
ペースト充填シートの一対を、カーボンペースト電極面
が相対する方向で、第１表Ｂに示す物性値を有するポリ
エチレンを基材として無機物を添加した直径8mmの多孔
性セパレータを介して同心円状に配置・合体した後、4k
g/cm2の圧力を合体方向に加圧・保持した状態で125±5
℃の温度雰囲気で３時間放置し、未加硫ゴムシート間を
共加硫接着させて本発明例の電気二重層コンデンサの基
本セルを得た。
メッシュ以下の活性炭とを混合し、カーボンペースト電
極を得る。次に、厚さ0.65mmの非導電性の未加硫ブチル
ゴムシートを同心円状に内径6mm,外径11mmに打抜き成形
したリング状シートの下面に、厚さ0.2mm,直径11mmの円
板状の導電性の未加硫ブチルゴムシートを同心円状に配
置・圧着させて形成される凹部に、前述したカーボンペ
ースト電極を充填し、ペースト充填シートを得る。この
ペースト充填シートの一対を、カーボンペースト電極面
が相対する方向で、第１表Ｂに示す物性値を有するポリ
エチレンを基材として無機物を添加した直径8mmの多孔
性セパレータを介して同心円状に配置・合体した後、4k
g/cm2の圧力を合体方向に加圧・保持した状態で125±5
℃の温度雰囲気で３時間放置し、未加硫ゴムシート間を
共加硫接着させて本発明例の電気二重層コンデンサの基
本セルを得た。
この基板セル６枚を直列に積層し、15kg/cm2の機械的圧
力を加え、これを保持して、積層体の上下端面から電極
を取り出して本発明例の動作電圧5Vの電気二重層コンデ
ンサを得た。
力を加え、これを保持して、積層体の上下端面から電極
を取り出して本発明例の動作電圧5Vの電気二重層コンデ
ンサを得た。
次に、多孔性セパレータが第１表Ａの物性を有するセパ
レータであること以外は、材質・形状・製造条件が、本
発明例とまったく同一の従来例の電気二重層コンデンサ
を製作した。
レータであること以外は、材質・形状・製造条件が、本
発明例とまったく同一の従来例の電気二重層コンデンサ
を製作した。
この本発明例、従来例の電気二重層コンデンサ各５個
に、それぞれ直流電圧5Vを400時間印加した後、室温下
で放置して、それぞれのコンデンサの端子間電圧の残留
電位の経時変化すなわち自己放電特性を測定したところ
第１図のようになった。第１図は、本発明例、従来例そ
れぞれ５個の平均値で表示した。
に、それぞれ直流電圧5Vを400時間印加した後、室温下
で放置して、それぞれのコンデンサの端子間電圧の残留
電位の経時変化すなわち自己放電特性を測定したところ
第１図のようになった。第１図は、本発明例、従来例そ
れぞれ５個の平均値で表示した。
本実施例で明らかなように、従来の多孔性セパレータを
用いた場合と比較し、セパレータの伸度が増し、かつ自
己放電特性が改善されたことが確認された。
用いた場合と比較し、セパレータの伸度が増し、かつ自
己放電特性が改善されたことが確認された。
多孔性セパレータが第２表Ｃ〜Ｅの物性を有するセパレ
ータであること以外は〔実施例１〕の発明例と材質・形
状・製造条件が同一の本発明例の電気二重層コンデンサ
を製作した。
ータであること以外は〔実施例１〕の発明例と材質・形
状・製造条件が同一の本発明例の電気二重層コンデンサ
を製作した。
さらに、〔実施例１〕と同一条件で自己放電特性を測定
したところ、第２図のごとくなった。
したところ、第２図のごとくなった。
以上、〔実施例１〕と〔実施例２〕の第１図、第２図よ
り、電気二重層コンデンサの端子間電圧が5Vから2Vに降
下するのに要する時間τ（ｈ）をＡ〜Ｅについてそれぞ
れ求めたところ第３表のようになった。このτ（ｈ）
と、（P/100）/t（P:多孔性セパレータの空孔率（％）,
t:厚み（μｍ））との関係を第３図のごとく両対数グラ
フに示した。この結果、直線関係にあることがわかり、
（P/100）/tの値が改善効果を示す際の標準化された指
標となり得、かつ、本発明例が従来例に比して自己放電
特性が改善されることが確認された。より具体的には、
本発明例Ｄにおいて従来例Ａの約3.2倍であり、（P/10
0）/tが30以下であれば従来の約３倍の改善が達成さ
れ、かつ、（P/100）/tが小さければ小さいほど自己放
電特性は改善される傾向にあることがわかる。
り、電気二重層コンデンサの端子間電圧が5Vから2Vに降
下するのに要する時間τ（ｈ）をＡ〜Ｅについてそれぞ
れ求めたところ第３表のようになった。このτ（ｈ）
と、（P/100）/t（P:多孔性セパレータの空孔率（％）,
t:厚み（μｍ））との関係を第３図のごとく両対数グラ
フに示した。この結果、直線関係にあることがわかり、
（P/100）/tの値が改善効果を示す際の標準化された指
標となり得、かつ、本発明例が従来例に比して自己放電
特性が改善されることが確認された。より具体的には、
本発明例Ｄにおいて従来例Ａの約3.2倍であり、（P/10
0）/tが30以下であれば従来の約３倍の改善が達成さ
れ、かつ、（P/100）/tが小さければ小さいほど自己放
電特性は改善される傾向にあることがわかる。
さらに、第３表Ａ〜Ｅのセパレータの伸度Ｅと（P/10
0）/tとの関係を第４図に示した。これより、伸度Ｅ
は、（P/100）/tの値が30以下ではほぼ安定で、従来例
Ａに比して約３倍の値を持つことになり、量産性の向上
に大きく寄与するものである。
0）/tとの関係を第４図に示した。これより、伸度Ｅ
は、（P/100）/tの値が30以下ではほぼ安定で、従来例
Ａに比して約３倍の値を持つことになり、量産性の向上
に大きく寄与するものである。
〔実施例３〕 多孔性セパレータが第４表Ｆ〜Ｈの物性を有する以外は
〔実施例１〕の発明例と材質・形状・製造条件が同一の
電気二重層コンデンサを製作した。
〔実施例１〕の発明例と材質・形状・製造条件が同一の
電気二重層コンデンサを製作した。
第４表Ｆ〜Ｈの電気二重層コンデンサ各５個および〔実
施例１〕および〔実施例２〕で使用した第３表Ａ〜Ｅの
サンプル各５個を充分にショートさせた後、ESRを測定
したところ第５表のようになった。さらに、（P/100）/
t（P:％,t:cm）と、ESR（Ω）との関係を第５図に示し
た。なお、第５表、第５図の値は各５個ずつの平均値で
ある。
施例１〕および〔実施例２〕で使用した第３表Ａ〜Ｅの
サンプル各５個を充分にショートさせた後、ESRを測定
したところ第５表のようになった。さらに、（P/100）/
t（P:％,t:cm）と、ESR（Ω）との関係を第５図に示し
た。なお、第５表、第５図の値は各５個ずつの平均値で
ある。
第５表、第５図より、ESRは（P/100）/tが約５を境に急
激に増加する傾向を示している。よって、ESRを安定し
た領域におさめるために（P/100）/tが５以上なければ
ならないことが確認された。
激に増加する傾向を示している。よって、ESRを安定し
た領域におさめるために（P/100）/tが５以上なければ
ならないことが確認された。
〔実施例１〕，〔実施例２〕，〔実施例３〕の結果をま
とめると、 イ）（P/100）/tを30以下することでセパレータの伸度
が従来の３倍にまで増加し、 ロ）（P/100）/tが30で自己放電特性が従来の約３倍に
まで改善され、 ハ）（P/100）/tが５で等価直列抵抗の急激な立上りが
みられるために、実質上５以下では製品化が困難である
ことが確認された。
とめると、 イ）（P/100）/tを30以下することでセパレータの伸度
が従来の３倍にまで増加し、 ロ）（P/100）/tが30で自己放電特性が従来の約３倍に
まで改善され、 ハ）（P/100）/tが５で等価直列抵抗の急激な立上りが
みられるために、実質上５以下では製品化が困難である
ことが確認された。
さらに、伸度および自己放電特性の改善効果は、（P/10
0）/tが５〜30の範囲全般に対してなりたつ。
0）/tが５〜30の範囲全般に対してなりたつ。
以上説明したように本発明は、（P/100）/t、（P:空孔
率、％,t:厚み、cm）の値の範囲が５〜30の間にあるポ
リオレフィン系樹脂を基材とする多孔性セパレータを使
用することにより、量産性の向上、自己放電特性の改善
に顕著な効果があり、その工業的価値は大なるものがあ
る。
率、％,t:厚み、cm）の値の範囲が５〜30の間にあるポ
リオレフィン系樹脂を基材とする多孔性セパレータを使
用することにより、量産性の向上、自己放電特性の改善
に顕著な効果があり、その工業的価値は大なるものがあ
る。
第１図は本発明の第１の実施例および従来例の電気二重
層コンデンサの自己放電特性を示す図、第２図は本発明
の第２の実施例による電気二重層コンデンサの自己放電
特性を示す図、第３図は本発明の第1,第２の実施例およ
び従来例の電気二重層コンデンサの自己放電特性と多孔
性セパレータの空孔率の関係を示す図、第４図は本発明
の第1,第２の実施例および従来例に使用した多孔性セパ
レータの伸度と空孔率の関係を示す図、第５図は本発明
の第１〜第３の実施例および従来例の電気二重層コンデ
ンサの等価直列抵抗と多孔性セパレータの空孔率の関係
を示す図、第６図は従来例の基本セルの構造の縦断面
図、第７図は従来例の基本セル積層の模式図。 １……多孔性セパレータ、２……カーボンペースト電極
層、３……非導電性ガスケット、４……導電性セパレー
タ、５……基本セル、６……積層体。
層コンデンサの自己放電特性を示す図、第２図は本発明
の第２の実施例による電気二重層コンデンサの自己放電
特性を示す図、第３図は本発明の第1,第２の実施例およ
び従来例の電気二重層コンデンサの自己放電特性と多孔
性セパレータの空孔率の関係を示す図、第４図は本発明
の第1,第２の実施例および従来例に使用した多孔性セパ
レータの伸度と空孔率の関係を示す図、第５図は本発明
の第１〜第３の実施例および従来例の電気二重層コンデ
ンサの等価直列抵抗と多孔性セパレータの空孔率の関係
を示す図、第６図は従来例の基本セルの構造の縦断面
図、第７図は従来例の基本セル積層の模式図。 １……多孔性セパレータ、２……カーボンペースト電極
層、３……非導電性ガスケット、４……導電性セパレー
タ、５……基本セル、６……積層体。
Claims (1)
- 【請求項１】イオン透過性で非導電性の多孔性セパレー
タと、前記多孔性セパレータを介在した水溶液系電解質
を含む一対のカーボンペースト電極層を有する電気二重
層コンデンサ素子を単数、あるいは複数個積層した電気
二重層コンデンサにおいて、前記多孔性セパレータが、
ポリオレフィン系樹脂を基材として無機物を添加した多
孔性セパレータであり、かつ前記多孔性セパレータが、
空孔率をＰ（％），厚みをｔ（cm）とした時、空孔率Ｐ
（％）と厚みｔ（cm）の関係（P/100）/tの値が５〜30
の範囲にある多孔性セパレータであることを特徴とする
電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61048971A JPH0722072B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61048971A JPH0722072B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62205614A JPS62205614A (ja) | 1987-09-10 |
| JPH0722072B2 true JPH0722072B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12818155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61048971A Expired - Lifetime JPH0722072B2 (ja) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722072B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3008399B2 (ja) * | 1988-03-03 | 2000-02-14 | 旭硝子株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4713577A (ja) * | 1970-12-28 | 1972-07-13 | ||
| JPS5830120A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-02-22 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
-
1986
- 1986-03-05 JP JP61048971A patent/JPH0722072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4713577A (ja) * | 1970-12-28 | 1972-07-13 | ||
| JPS5830120A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-02-22 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62205614A (ja) | 1987-09-10 |
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