JPH09148201A - 電気二重層コンデンサおよびその電極の製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサおよびその電極の製造方法Info
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- JPH09148201A JPH09148201A JP7329544A JP32954495A JPH09148201A JP H09148201 A JPH09148201 A JP H09148201A JP 7329544 A JP7329544 A JP 7329544A JP 32954495 A JP32954495 A JP 32954495A JP H09148201 A JPH09148201 A JP H09148201A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】活性炭の表面に所望の径の細孔を生成させ静電
容量を向上させる電気二重層コンデンサおよびその電極
の製造方法を提供する。 【解決手段】炭素成形体を放電処理装置に入れ、真空チ
ャンバを１００ｐａに減圧して、放電電極に直流４００
Ｖの電圧を印加し、放電電流を４ｍＡ／として１５分間
放電処理を実施する。
容量を向上させる電気二重層コンデンサおよびその電極
の製造方法を提供する。 【解決手段】炭素成形体を放電処理装置に入れ、真空チ
ャンバを１００ｐａに減圧して、放電電極に直流４００
Ｖの電圧を印加し、放電電流を４ｍＡ／として１５分間
放電処理を実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層コンデン
サ用電極とその製法に関し、特に大静電容量を得るのに
最適な電気二重層コンデンサ用電極とその製法に関す
る。
サ用電極とその製法に関し、特に大静電容量を得るのに
最適な電気二重層コンデンサ用電極とその製法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気二重層に基づく電荷の蓄積、
すなわち電気二重層原理を用いた電気二重層コンデンサ
が開発されて製品化されており、該コンデンサは大静電
容量が得られるため、小型のものは電子機器の半導体メ
モリー用のバックアップ電源から、大型のものは車載の
鉛バッテリの用途の一部にまで使用されている。
すなわち電気二重層原理を用いた電気二重層コンデンサ
が開発されて製品化されており、該コンデンサは大静電
容量が得られるため、小型のものは電子機器の半導体メ
モリー用のバックアップ電源から、大型のものは車載の
鉛バッテリの用途の一部にまで使用されている。
【０００３】この種の電気二重層コンデンサ用の電極は
通常活性炭が原料として使用されている。ところで、電
気二重層コンデンサの静電容量は、この活性炭の表面
積、表面形状等の表面状態によって大きく左右されるこ
とが知られており、電気二重層コンデンサの静電容量増
加の手段として活性炭の表面状態を変化させ活性化させ
る提案がなされている。例えば、特開昭６４−１２２１
号には、活性炭表面をイオンビームやプラズマスパッタ
リングすることによりイオン等を活性炭表面に衝突さ
せ、活性炭表面の炭素原子を弾き飛ばし、活性炭をさら
に多孔質にして表面積を増大させ、静電容量の向上をは
かる方法が開示されている。
通常活性炭が原料として使用されている。ところで、電
気二重層コンデンサの静電容量は、この活性炭の表面
積、表面形状等の表面状態によって大きく左右されるこ
とが知られており、電気二重層コンデンサの静電容量増
加の手段として活性炭の表面状態を変化させ活性化させ
る提案がなされている。例えば、特開昭６４−１２２１
号には、活性炭表面をイオンビームやプラズマスパッタ
リングすることによりイオン等を活性炭表面に衝突さ
せ、活性炭表面の炭素原子を弾き飛ばし、活性炭をさら
に多孔質にして表面積を増大させ、静電容量の向上をは
かる方法が開示されている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】前述の文献、特開昭６
４−１２２１号に開示された方法では、イオンの径が炭
素原子の径よりも大きいので、イオンが衝突する毎に複
数の炭素原子が弾かれて、活性炭表面に大きな径の細孔
が生じ、所望の径の細孔を生成することができない。従
って、電気二重層コンデンサの静電容量の向上が十分で
ないという問題があった。すなわち、上記文献に記載さ
れた技術では活性炭表面に所望の径の細孔を生成するこ
とができないため、活性炭の表面に所望の径の細孔を生
成することができれば、さらに静電容量を向上させるこ
とができるものであった。
４−１２２１号に開示された方法では、イオンの径が炭
素原子の径よりも大きいので、イオンが衝突する毎に複
数の炭素原子が弾かれて、活性炭表面に大きな径の細孔
が生じ、所望の径の細孔を生成することができない。従
って、電気二重層コンデンサの静電容量の向上が十分で
ないという問題があった。すなわち、上記文献に記載さ
れた技術では活性炭表面に所望の径の細孔を生成するこ
とができないため、活性炭の表面に所望の径の細孔を生
成することができれば、さらに静電容量を向上させるこ
とができるものであった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
を解決し、さらなる静電容量の向上が可能な電気二重層
コンデンサおよびその電極の製造方法を提供することを
目的とし、放電処理をした炭素または活性炭を分極性電
極とすることを特徴とする電気二重層コンデンサが提供
され、さらに、成形された炭素成形体に放電処理を施す
工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサ電
極の製造方法が提供され、さらに、炭素粉末または活性
炭粉末を成形する工程を有する電気二重層コンデンサの
電極の製造方法において、前記炭素粉末または活性炭粉
末に放電処理を施す工程を有することを特徴とする電気
二重層コンデンサ電極の製造方法が提供される。
を解決し、さらなる静電容量の向上が可能な電気二重層
コンデンサおよびその電極の製造方法を提供することを
目的とし、放電処理をした炭素または活性炭を分極性電
極とすることを特徴とする電気二重層コンデンサが提供
され、さらに、成形された炭素成形体に放電処理を施す
工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサ電
極の製造方法が提供され、さらに、炭素粉末または活性
炭粉末を成形する工程を有する電気二重層コンデンサの
電極の製造方法において、前記炭素粉末または活性炭粉
末に放電処理を施す工程を有することを特徴とする電気
二重層コンデンサ電極の製造方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を実施例で具体的に説明す
る。まず、実施例を述べる前に、本発明に使用した装置
を図１で説明する。図１において、１および２は放電電
極であり、炭素成形体を使用している。放電電極１、２
に炭素成形体を使用したのは金属材料を用いると金属成
分の放電スパッタ痕が試料６に混入するためである。３
は高電圧電源で前記放電電極１、２に高電圧を印加し放
電させるための電源であり、本例では４００Ｖの直流電
源または交流電源を用いた。４は真空チャンバで、前記
放電電極１、２および試料６がその中にセットされてお
り、真空ポンプ５で真空チャンバ４を減圧雰囲気にでき
るものである。減圧雰囲気にするのは、良好な放電継続
ができるようにするためであり、従って真空チャンバ内
の圧力は１ｐａ〜１００ｐａにする必要がある。
る。まず、実施例を述べる前に、本発明に使用した装置
を図１で説明する。図１において、１および２は放電電
極であり、炭素成形体を使用している。放電電極１、２
に炭素成形体を使用したのは金属材料を用いると金属成
分の放電スパッタ痕が試料６に混入するためである。３
は高電圧電源で前記放電電極１、２に高電圧を印加し放
電させるための電源であり、本例では４００Ｖの直流電
源または交流電源を用いた。４は真空チャンバで、前記
放電電極１、２および試料６がその中にセットされてお
り、真空ポンプ５で真空チャンバ４を減圧雰囲気にでき
るものである。減圧雰囲気にするのは、良好な放電継続
ができるようにするためであり、従って真空チャンバ内
の圧力は１ｐａ〜１００ｐａにする必要がある。
【０００７】ここで放電処理について説明する。放電処
理とは、所定の距離をおいて対向した放電電極の間に試
料を設置し、放電電極間に高電圧を印加して電子流を発
生させ、この電子流を試料に衝突させることにより試料
の表面状態や内部の分子構造等を変化させることを言
い、本発明では、試料（電子を電気二重層コンデンサの
電極又はその材料）の表面の分子に衝突させ、試料表面
の分子を弾き飛ばすことにより分子レベルの空間を生成
するものである。
理とは、所定の距離をおいて対向した放電電極の間に試
料を設置し、放電電極間に高電圧を印加して電子流を発
生させ、この電子流を試料に衝突させることにより試料
の表面状態や内部の分子構造等を変化させることを言
い、本発明では、試料（電子を電気二重層コンデンサの
電極又はその材料）の表面の分子に衝突させ、試料表面
の分子を弾き飛ばすことにより分子レベルの空間を生成
するものである。
【０００８】
【実施例】実施例１として、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ
の成形された炭素成形体を試料６として用意した。この
炭素成形体は、特願平７−１６１３００号にて開示され
た方法で製造されたものである。すなわち、樹脂（今回
はポリ塩化ビニリデンＰＶＤＣを使用した。）を原料と
して、その樹脂を圧力範囲０．０１〜１０ｋｇ／ｃの雰
囲気で、かつその樹脂の融点温度以上、又はその樹脂の
融解（軟化流動）に伴う吸熱反応が終了する温度以上で
かつ酸化反応が始まる温度以下の３００℃で加熱し仮焼
き樹脂を製造し、その仮焼き樹脂を常温まで冷却し粉末
にし仮焼き粉末樹脂を製造し、その仮焼き粉末樹脂を１
００ｋｇ／ｃで加圧成形後、前記樹脂の酸化反応が始ま
る温度以上の８００℃の温度で加熱し、成形炭素体を得
たものである。
の成形された炭素成形体を試料６として用意した。この
炭素成形体は、特願平７−１６１３００号にて開示され
た方法で製造されたものである。すなわち、樹脂（今回
はポリ塩化ビニリデンＰＶＤＣを使用した。）を原料と
して、その樹脂を圧力範囲０．０１〜１０ｋｇ／ｃの雰
囲気で、かつその樹脂の融点温度以上、又はその樹脂の
融解（軟化流動）に伴う吸熱反応が終了する温度以上で
かつ酸化反応が始まる温度以下の３００℃で加熱し仮焼
き樹脂を製造し、その仮焼き樹脂を常温まで冷却し粉末
にし仮焼き粉末樹脂を製造し、その仮焼き粉末樹脂を１
００ｋｇ／ｃで加圧成形後、前記樹脂の酸化反応が始ま
る温度以上の８００℃の温度で加熱し、成形炭素体を得
たものである。
【０００９】この炭素成形体を図１の装置に入れ、真空
チャンバ４を１００ｐａに減圧して、放電電極１をマイ
ナス極、放電電極２をプラス極として高電圧電源３を直
流４００Ｖ電源とし、放電電流を４ｍＡ／として１５分
間印加して、試料Ａを作成した。この試料Ａを２枚作成
し、電解液を希硫酸として公知の方法で電気二重層容量
を測定した。
チャンバ４を１００ｐａに減圧して、放電電極１をマイ
ナス極、放電電極２をプラス極として高電圧電源３を直
流４００Ｖ電源とし、放電電流を４ｍＡ／として１５分
間印加して、試料Ａを作成した。この試料Ａを２枚作成
し、電解液を希硫酸として公知の方法で電気二重層容量
を測定した。
【００１０】上記試料Ａの作成にあたって、樹脂原料と
してＰＶＤＣ以外の樹脂についても試料を作成し、上記
実施例と同様に放電処理を行った結果、ＰＶＤＣと同様
な静電容量の向上を確認できた。また、放電電極２をマ
イナス極、放電電極１をプラス極として直流４００Ｖを
１５分間印加して、試料を作成したがこの場合は、前記
試料Ａに比較し５〜１０％静電容量が低いことを確認し
た。さらに、市販の活性炭を原料として、それを加圧、
加熱成形したものに上記と同様に放電処理を施したもの
についても、試料Ａと同様静電容量の向上が見られた。
次に、試料Ａと同様にして、高電圧電源３のみを交流４
００Ｖ電源とした試料Ｂを作成し、試料Ａと同様に電気
二重層容量を測定した。
してＰＶＤＣ以外の樹脂についても試料を作成し、上記
実施例と同様に放電処理を行った結果、ＰＶＤＣと同様
な静電容量の向上を確認できた。また、放電電極２をマ
イナス極、放電電極１をプラス極として直流４００Ｖを
１５分間印加して、試料を作成したがこの場合は、前記
試料Ａに比較し５〜１０％静電容量が低いことを確認し
た。さらに、市販の活性炭を原料として、それを加圧、
加熱成形したものに上記と同様に放電処理を施したもの
についても、試料Ａと同様静電容量の向上が見られた。
次に、試料Ａと同様にして、高電圧電源３のみを交流４
００Ｖ電源とした試料Ｂを作成し、試料Ａと同様に電気
二重層容量を測定した。
【００１１】実施例２として、樹脂（今回はポリ塩化ビ
ニリデンＰＶＤＣを使用した。）を原料として、その樹
脂を８００℃で加熱し炭化物を製造し、この炭化物を粉
砕して炭素粉末を製造し、この炭素粉末を図１の装置に
入れ、真空チャンバ４を１００ｐａに減圧して、放電電
極１をマイナス極、放電電極２をプラス極として高電圧
電源３を直流４００Ｖ電源とし、放電電流を４ｍＡ／と
して１５分間印加して、放電処理を施した炭素粉末を生
成し、この炭素粉末を加圧、加熱して炭素成形体として
試料Ｃを作成した。この試料Ｃを２枚作成し、電解液を
希硫酸として公知の方法で電気二重層容量を測定した。
ニリデンＰＶＤＣを使用した。）を原料として、その樹
脂を８００℃で加熱し炭化物を製造し、この炭化物を粉
砕して炭素粉末を製造し、この炭素粉末を図１の装置に
入れ、真空チャンバ４を１００ｐａに減圧して、放電電
極１をマイナス極、放電電極２をプラス極として高電圧
電源３を直流４００Ｖ電源とし、放電電流を４ｍＡ／と
して１５分間印加して、放電処理を施した炭素粉末を生
成し、この炭素粉末を加圧、加熱して炭素成形体として
試料Ｃを作成した。この試料Ｃを２枚作成し、電解液を
希硫酸として公知の方法で電気二重層容量を測定した。
【００１２】上記試料Ｃの作成にあたって、樹脂原料と
してＰＶＤＣ以外の樹脂についても試料を作成し、上記
実施例と同様に放電処理を行った結果、ＰＶＤＣと同様
な静電容量の向上を確認できた。また、放電電極２をマ
イナス極、放電電極１をプラス極として直流４００Ｖを
１５分間印加して、試料を作成したがこの場合は、前記
試料Ｃに比較し５〜１０％静電容量が低いことを確認し
た。さらに、市販の活性炭を原料として、上記と同様に
放電処理を施したものについても、試料Ｃと同様静電容
量の向上が見られた。
してＰＶＤＣ以外の樹脂についても試料を作成し、上記
実施例と同様に放電処理を行った結果、ＰＶＤＣと同様
な静電容量の向上を確認できた。また、放電電極２をマ
イナス極、放電電極１をプラス極として直流４００Ｖを
１５分間印加して、試料を作成したがこの場合は、前記
試料Ｃに比較し５〜１０％静電容量が低いことを確認し
た。さらに、市販の活性炭を原料として、上記と同様に
放電処理を施したものについても、試料Ｃと同様静電容
量の向上が見られた。
【００１３】前記試料Ａ、Ｂ、Ｃおよび本発明の放電処
理を施さない比較例について、それぞれの電気二重層静
電容量の測定結果を図２に示す。図２の結果は各試料の
測定結果を各電極の体積当たりの静電容量で表わしたも
のである。図２から分かるように、試料Ａの静電容量が
最も向上度合が高く、比較例に対し１．６倍の向上とな
った。また、試料Ｂ、試料Ｃについても比較例に対し
１．４倍の向上となった。以上のように本発明の放電処
理を施すことにより、放電処理を施さないものに対し大
幅な静電容量の向上が得られることが判明した。
理を施さない比較例について、それぞれの電気二重層静
電容量の測定結果を図２に示す。図２の結果は各試料の
測定結果を各電極の体積当たりの静電容量で表わしたも
のである。図２から分かるように、試料Ａの静電容量が
最も向上度合が高く、比較例に対し１．６倍の向上とな
った。また、試料Ｂ、試料Ｃについても比較例に対し
１．４倍の向上となった。以上のように本発明の放電処
理を施すことにより、放電処理を施さないものに対し大
幅な静電容量の向上が得られることが判明した。
【００１４】交流放電の試料Ｂが直流放電の試料Ａに比
較し静電容量が低くなるのは、交流では放電電極の極性
が時間経過で変化するため試料に衝突する単位時間当た
りの電子の量が少ないことに起因するためと考えられ
る。また、放電電極の極性を逆にした場合に静電容量が
低下することを述べたが、これは電子は負の極性を有す
るものであるのでマイナス側の放電電極から放出される
ことに起因している。すなわち、本実施例のようにプラ
ス側の放電電極に試料を接触させた場合はマイナス側の
放電電極から放出された電子が試料に衝突するが、逆に
マイナス側の放電電極に試料を接触させた場合は試料と
マイナス側の放電電極とは電子伝導状態になりマイナス
側からの電子の放出は期待できない。ただし、放電電極
と試料とは完全に電子伝導となっているものではなく境
界面には接触しない部分があるので、その部分はマイナ
ス側放電電極からの電子の放出により表面積の増加はあ
るので、放電処理を施さない従来のものよりは静電容量
が向上する。
較し静電容量が低くなるのは、交流では放電電極の極性
が時間経過で変化するため試料に衝突する単位時間当た
りの電子の量が少ないことに起因するためと考えられ
る。また、放電電極の極性を逆にした場合に静電容量が
低下することを述べたが、これは電子は負の極性を有す
るものであるのでマイナス側の放電電極から放出される
ことに起因している。すなわち、本実施例のようにプラ
ス側の放電電極に試料を接触させた場合はマイナス側の
放電電極から放出された電子が試料に衝突するが、逆に
マイナス側の放電電極に試料を接触させた場合は試料と
マイナス側の放電電極とは電子伝導状態になりマイナス
側からの電子の放出は期待できない。ただし、放電電極
と試料とは完全に電子伝導となっているものではなく境
界面には接触しない部分があるので、その部分はマイナ
ス側放電電極からの電子の放出により表面積の増加はあ
るので、放電処理を施さない従来のものよりは静電容量
が向上する。
【００１５】
【発明の効果】上述のように、この発明によれば、放電
により炭素表面に電子を衝突させているので、炭素原子
を原子単位で弾くことができ、有効な細孔を炭素表面に
より多く生成することができる。したがって、有効な細
孔の表面積を増大をさせ、静電容量を向上させることが
できた。
により炭素表面に電子を衝突させているので、炭素原子
を原子単位で弾くことができ、有効な細孔を炭素表面に
より多く生成することができる。したがって、有効な細
孔の表面積を増大をさせ、静電容量を向上させることが
できた。
【図１】この発明の放電処理をおこなう放電処理装置の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図２】この発明の実施例の電極を使用した電気二重層
コンデンサの性能を示す図である。
コンデンサの性能を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】放電処理をした炭素または活性炭を分極性
電極とすることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項２】成形された炭素成形体に放電処理を施す工
程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサ電極
の製造方法。 - 【請求項３】炭素粉末または活性炭粉末を成形する工程
を有する電気二重層コンデンサの電極の製造方法におい
て、前記炭素粉末または活性炭粉末に放電処理を施す工
程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサ電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329544A JPH09148201A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 電気二重層コンデンサおよびその電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329544A JPH09148201A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 電気二重層コンデンサおよびその電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148201A true JPH09148201A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18222553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7329544A Pending JPH09148201A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 電気二重層コンデンサおよびその電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148201A (ja) |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP7329544A patent/JPH09148201A/ja active Pending
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