JPH09312242A - ホスホニウム塩を含有する高分子固体電解質電気二重層コンデンサー - Google Patents

ホスホニウム塩を含有する高分子固体電解質電気二重層コンデンサー

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JPH09312242A
JPH09312242A JP8163569A JP16356996A JPH09312242A JP H09312242 A JPH09312242 A JP H09312242A JP 8163569 A JP8163569 A JP 8163569A JP 16356996 A JP16356996 A JP 16356996A JP H09312242 A JPH09312242 A JP H09312242A
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JP
Japan
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double layer
layer capacitor
plasticizer
electrolyte
solid electrolyte
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JP8163569A
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Yoshiharu Matsuda
好晴 松田
Masayuki Morita
昌行 森田
Masaji Ishikawa
正司 石川
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解質塩としてのアルキルホスホニウム塩を
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
オキシド単位を分子構造中に有する高分子に、可塑剤と
して非プロトン性溶媒を加え、さらに電解質塩として、
アルキルホスホ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】 各種アルキルホスホ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ホスホニウム塩など
を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。これらの塩は、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非プロトン性溶媒等を用い、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】そこで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り、さらに生産性も向上できる
と考えられるが、電解質塩としてのアルキルホスホニウ
ム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、電解
質塩としてのアルキルホスホニウム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単位を分子構造
中に持つ高分子と、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、テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボレー
ト、テトラエチルホスホニウムパークロレート、または
テトラブチルホスホニウムパークロレートなどのテトラ
アルキルホスホニウム塩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。ここでの電解質塩はアルキルホスホニ
ウム塩であれば使用できるが、上記の塩が好ましい。
【0006】
【作用】本発明における高分子膜複合体は、電解液に匹
敵する濃度のアルキルホスホニウム塩を均一に溶解で
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ホスホニウ
ムテトラフルオロボレーとを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、伝導度を測定したところ、298Kで
5x10−3Scm−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、0.51Fcm−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
ホスホ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5x10−3Scm−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、0.62Fcm−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ホスホ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8x10−4Sc
−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、0.40F
cm−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1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
テトラエチルホスホ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4x10−3Scm
−1であった。コンデンサーとしての容量は0.45F
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1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
テトラブチルホスホ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2x10−3Scm
−1であった。コンデンサーとしての容量は0.18F
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1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
テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボレートを用
い、可塑剤としてエチレンカーボネートとスルホランの
体積比1:1混合溶液を用いた。この場合、298Kに
おける伝導度は4x10−3Scm−1であった。コン
デンサーとしての容量は0.43Fcm−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1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
テトラエチルホスホニウムパークロレートを用い、可塑
剤として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0.34Fcm−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1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
テトラブチルホスホニウムパークロレートを用い、可塑
剤として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0.12Fcm−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】
【発明の効果】以上のように、各種アルキルホスホニウ
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エチルホスホニウムテトラフ
ルオロボレート、高分子電解質としてはポリアクリロニ
トリル、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。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 石川 正司 山口県宇部市上野中町1−34−404

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、アルキルホスホニウム塩
    である請求項第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
    ン等の非プロトン性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、またはエチレンオキシド単位を分子構造中に有
    する高分子を用いた請求項第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、活性炭化カーボン不繊
    布などの布状カーボン材料、もしくは活性炭微粒子を結
    着剤とともに薄膜に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。
JP8163569A 1996-05-20 1996-05-20 ホスホニウム塩を含有する高分子固体電解質電気二重層コンデンサー Pending JPH09312242A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116632249A (zh) * 2023-07-26 2023-08-22 中创新航科技集团股份有限公司 一种锂离子电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116632249A (zh) * 2023-07-26 2023-08-22 中创新航科技集团股份有限公司 一种锂离子电池
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