JPH10106900A - Electrode for electric double layer capacitor - Google Patents
Electrode for electric double layer capacitorInfo
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- JPH10106900A JPH10106900A JP8256366A JP25636696A JPH10106900A JP H10106900 A JPH10106900 A JP H10106900A JP 8256366 A JP8256366 A JP 8256366A JP 25636696 A JP25636696 A JP 25636696A JP H10106900 A JPH10106900 A JP H10106900A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタに用いられる電極の改良、特に高温における耐食性
の改良に関する。The present invention relates to an improvement in an electrode used for an electric double layer capacitor, and more particularly to an improvement in corrosion resistance at high temperatures.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気二重層キャパシタ用電極は、活性炭
と導電化材としてのカーボン粉末を結着剤と混練してア
ルミ集電体上に塗布し、焼成して構成される。このよう
な電気二重層キャパシタ用電極の例が図3に示される。2. Description of the Related Art An electrode for an electric double layer capacitor is formed by kneading activated carbon and carbon powder as a conductive material with a binder, coating the mixture on an aluminum current collector, and firing. FIG. 3 shows an example of such an electrode for an electric double layer capacitor.
【0003】図3において、アルミ集電体10の上に
は、活性炭12及びカーボン粉末14が図示しない結着
剤によって担持され、正極16及び負極18が構成され
ている。これら正極16と負極18との間には、セパレ
ータ20が設けられており、正、負極16、18及びセ
パレータ20には、電解液が含浸されている。In FIG. 3, an active carbon 12 and a carbon powder 14 are carried on a aluminum current collector 10 by a binder (not shown) to form a positive electrode 16 and a negative electrode 18. A separator 20 is provided between the positive electrode 16 and the negative electrode 18, and the positive and negative electrodes 16, 18 and the separator 20 are impregnated with an electrolytic solution.
【0004】この電解液中に水分が存在すると、電気二
重層キャパシタの充放電時等に電気分解され、ガスとな
り、内部抵抗を増加させて静電容量を低下させ、あるい
は内圧上昇によるケース(容器)の膨れ等の問題を生じ
る。従って、電気二重層キャパシタの組立時において
は、極力水分を除去しておくのが望ましい。しかし、電
極中の活性炭12の吸着力が大きい等の理由のため、組
立後の電気二重層キャパシタ中の水分を完全に除去する
のはきわめて困難である。このような残留水分の対策が
特開平7−22295号公報に開示されている。If water is present in the electrolytic solution, it is electrolyzed at the time of charging / discharging of the electric double layer capacitor and becomes a gas, which increases the internal resistance to lower the capacitance, or a case (vessel) due to an increase in internal pressure. ) Causes problems such as blistering. Therefore, it is desirable to remove as much moisture as possible when assembling the electric double layer capacitor. However, it is extremely difficult to completely remove water from the assembled electric double layer capacitor because of the large adsorption power of the activated carbon 12 in the electrode. A countermeasure for such residual moisture is disclosed in JP-A-7-22295.
【0005】上記公報においては、電気二重層キャパシ
タを組み立て、ケースを封口する前に、所定の電圧を印
加し、残留水分を電気分解して除去する方法が開示され
ている。この方法により、水が電気分解により強制的に
除去される。The above-mentioned publication discloses a method of applying a predetermined voltage to assemble an electric double layer capacitor and closing the case to electrolyze and remove residual moisture. In this way, water is forcibly removed by electrolysis.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来方法
によった場合、酸素ガスは発生するが、水素ガスは電位
の関係で発生しずらいので、電解液中にプロトン(水素
イオン、H+ )として残る。電解液中にプロトンが残っ
た場合、そのプロトンを多く含むプロトンリッチな水2
2は、正極16、負極18の間の電界により負極18側
に引かれ、負極18のアルミ集電体10に到達してこれ
を腐食する。However, according to the above-described conventional method, oxygen gas is generated, but hydrogen gas is hardly generated due to potential. Therefore, protons (hydrogen ions, H + ). When protons remain in the electrolytic solution, proton-rich water 2 containing a large amount of the protons
2 is attracted toward the negative electrode 18 by the electric field between the positive electrode 16 and the negative electrode 18, reaches the aluminum current collector 10 of the negative electrode 18, and corrodes the same.
【0007】すなわち、図3に示されるように、電気分
解により酸素ガス(O2 )が発生し、同時に発生するプ
ロトンリッチな水22が負極18側に移動する。この
時、負極18のアルミ集電体10が、プロトンリッチな
水22中のプロトン(H+ )と反応してアルミニウムイ
オン(Al3+)として溶けだし、アルミ集電体10の腐
食が進行する。このようにアルミ集電体10が腐食され
ると、電極の内部抵抗の増加をもたらし、電気二重層キ
ャパシタの容量が低減するという問題があった。That is, as shown in FIG. 3, oxygen gas (O 2 ) is generated by electrolysis, and simultaneously generated proton-rich water 22 moves to the negative electrode 18 side. At this time, the aluminum current collector 10 of the negative electrode 18 reacts with the protons (H + ) in the proton-rich water 22 to be dissolved as aluminum ions (Al 3+ ), and the corrosion of the aluminum current collector 10 proceeds. When the aluminum current collector 10 is corroded in this way, there is a problem that the internal resistance of the electrode is increased and the capacity of the electric double layer capacitor is reduced.
【0008】また、このような腐食反応は、温度が上昇
すると促進され、例えば45℃〜50℃の温度で電気二
重層キャパシタを使用した場合、負極18のアルミ集電
体10の寿命がさらに短くなるという問題もあった。Further, such a corrosion reaction is accelerated when the temperature rises. For example, when an electric double layer capacitor is used at a temperature of 45 ° C. to 50 ° C., the life of the aluminum current collector 10 of the negative electrode 18 is further shortened. There was also the problem of becoming.
【0009】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、電気二重層キャパシタを比較的
高温で使用してもアルミ集電体の腐食が進行しない電気
二重層キャパシタ用電極を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an electrode for an electric double layer capacitor in which corrosion of an aluminum current collector does not progress even when the electric double layer capacitor is used at a relatively high temperature. Is to provide.
【0010】[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、本発明は、集電体と活物質とを有する電気二重層キ
ャパシタ用電極であって、活物質中に水素イオンと反応
する物質または水素イオンを吸収する物質のいずれかが
添加されていることを特徴とする。To achieve the above object, the present invention relates to an electrode for an electric double layer capacitor having a current collector and an active material, wherein the active material reacts with hydrogen ions. Alternatively, any of substances which absorb hydrogen ions is added.
【0011】また、上記水素イオンと反応する物質とし
ては、アルミニウム、鉄、銅から選択される1以上の金
属が使用されることを特徴とする。[0011] Further, as the substance reacting with the hydrogen ions, one or more metals selected from aluminum, iron and copper are used.
【0012】また、上記水素イオンを吸収する物質とし
ては、チタン、ルテニウム、イリジウムから選択される
1以上の金属が使用されることを特徴とする。[0012] Further, as the substance absorbing hydrogen ions, one or more metals selected from titanium, ruthenium and iridium are used.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1には、本発明に係る電気二重層キャパ
シタ用電極の一実施形態の構成が示され、図3に示され
た従来例と同一要素には同一符号を付してその説明を省
略する。FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of an electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention. The same elements as those in the conventional example shown in FIG. Omitted.
【0015】図1において、活性炭12と導電化材とし
てのカーボン粉末14とが、プロトンと反応しやすい物
質あるいはプロトンを電気化学的に吸収する物質と図示
しない結着剤とともに混練され、ペーストとされてアル
ミ集電体10上に塗布され、本発明に係る活物質とされ
る。このプロトンと反応しやすい物質あるいはプロトン
を電気化学的に吸収する物質は、導電化材としてのカー
ボン粉末14の一部と置換されている。In FIG. 1, an activated carbon 12 and a carbon powder 14 as a conductive material are kneaded together with a substance which easily reacts with protons or a substance which electrochemically absorbs protons and a binder (not shown) to form a paste. To form an active material according to the present invention. The substance that easily reacts with the proton or the substance that electrochemically absorbs the proton is replaced with a part of the carbon powder 14 as the conductive material.
【0016】プロトンと反応しやすい物質としては、例
えばアルミニウム、鉄、銅等がある。また、プロトンを
電気化学的に吸収する物質としては、例えば、チタン、
ルテニウム、イリジウム等がある。As a substance which easily reacts with protons, for example, there are aluminum, iron, copper and the like. Further, as a substance that electrochemically absorbs protons, for example, titanium,
There are ruthenium and iridium.
【0017】図1の実施形態においては、上記のような
物質としてアルミニウムを使用した例が示されている。FIG. 1 shows an example in which aluminum is used as the above-mentioned substance.
【0018】前述したように、電解液中に微量に含まれ
ている水分が、電気二重層キャパシタの充放電中に電気
分解され、酸素はガスとして発生し、後に残ったプロト
ンは電気分解されなかった水の中に混入してプロトンリ
ッチな水22となる。このプロトンリッチな水22は、
電界の作用により負極18に向かって移動していくが、
この移動中に、正極16、負極18に添加されたアルミ
ニウム粉末24とプロトンとが反応し、プロトンが消費
されていく。このように、正極16及び負極18中のア
ルミニウム粉末24によりプロトンが消費され、負極1
8に到達する以前にプロトンリッチな水22中のプロト
ンがすべてなくなるので、負極18のアルミ集電体10
が腐食されることを防止できる。As described above, a small amount of water contained in the electrolytic solution is electrolyzed during charging and discharging of the electric double layer capacitor, oxygen is generated as a gas, and the remaining protons are not electrolyzed. The water is mixed into the water and becomes proton-rich water 22. This proton-rich water 22
It moves toward the negative electrode 18 by the action of the electric field,
During this movement, the aluminum powder 24 added to the positive electrode 16 and the negative electrode 18 reacts with the proton, and the proton is consumed. Thus, protons are consumed by the aluminum powder 24 in the positive electrode 16 and the negative electrode 18, and the negative electrode 1
Since all protons in the proton-rich water 22 disappear before reaching the anode 8, the aluminum current collector 10 of the anode 18
Can be prevented from being corroded.
【0019】なお、図1に示された実施形態において
は、アルミニウム粉末24がカーボン粉末14の一部の
代わりに添加された例が示されているが、すべてのカー
ボン粉末14をアルミニウム粉末24に置換することも
できる。アルミニウム粉末24自体は高い導電性を有し
ており、導電化材としても機能できるからである。In the embodiment shown in FIG. 1, an example is shown in which the aluminum powder 24 is added instead of a part of the carbon powder 14, but all the carbon powder 14 is added to the aluminum powder 24. It can also be replaced. This is because the aluminum powder 24 itself has high conductivity and can also function as a conductive material.
【0020】また、アルミニウム粉末24の代わりに他
のプロトンと反応しやすい物質を使用しても、上記と同
様の作用によりプロトンが消費される。さらに、アルミ
ニウム粉末24の代わりにプロトンを電気化学的に吸収
する物質を使用した場合には、化学反応ではなく、電気
化学的な吸収によりプロトンが消費されるので、アルミ
ニウム粉末24と同様に、アルミ集電体10の腐食を防
止できる。Further, even if a substance which easily reacts with other protons is used in place of the aluminum powder 24, protons are consumed by the same action as described above. Further, when a substance that electrochemically absorbs protons is used instead of the aluminum powder 24, the protons are consumed not by a chemical reaction but by electrochemical absorption. Corrosion of the current collector 10 can be prevented.
【0021】このようなアルミニウム粉末24あるいは
その他のプロトンと反応しやすい物質やプロトンを電気
化学的に吸収する物質の添加量としては、通常電解液中
に混入する水分量から考えて、活物質すなわちアルミ集
電体10を除いた電極中に0.1%以上存在させる必要
がある。また、通常電極中に添加される導電化材の量か
ら考えて最大でも10%程度添加することが可能であ
る。The amount of such an aluminum powder 24 or other substance which reacts easily with protons or a substance which electrochemically absorbs protons is usually determined in consideration of the amount of water mixed in the electrolytic solution. It is necessary that 0.1% or more be present in the electrode excluding the aluminum current collector 10. Further, it is possible to add about 10% at the maximum in consideration of the amount of the conductive material usually added to the electrode.
【0022】また、図1においては、プロトンリッチな
水22が電界の作用により負極18に向かって移動する
ので、アルミニウム粉末24は、負極18だけに添加し
てもよい。In FIG. 1, since the proton-rich water 22 moves toward the negative electrode 18 by the action of an electric field, the aluminum powder 24 may be added only to the negative electrode 18.
【0023】図2には、本発明に係る電気二重層キャパ
シタ用電極の他の実施形態の負極18の断面図が示され
る。FIG. 2 is a sectional view of a negative electrode 18 of another embodiment of the electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention.
【0024】図2において、アルミ集電体10には従来
通り活物質26が塗布され、電極の外側すなわち表面側
に、導電化材としてアルミニウム粉末を一部添加した又
は導電化材としてアルミニウム粉末のみを添加したアル
ミ添加層28が形成されている。上述の通り、図2には
負極18の断面図が示されているので、アルミ添加層2
8が形成された表面側は、正極16に近い側となってい
る。従って、プロトンリッチな水22が正極16側で生
じ、電界の作用により負極18に引き寄せられたとき
に、負極18の表面に形成されたアルミ添加層28中の
アルミニウム粉末24とプロトンリッチな水22中のプ
ロトンとが反応し、プロトンが消費される。これによ
り、負極18のアルミ集電体10の腐食を防止すること
ができる。In FIG. 2, an active material 26 is applied to the aluminum current collector 10 as in the prior art, and aluminum powder is partially added as a conductive material to the outside of the electrode, that is, on the surface side, or only aluminum powder is used as the conductive material. Is added to form an aluminum-added layer 28. As described above, since a cross-sectional view of the negative electrode 18 is shown in FIG.
The surface on which 8 is formed is closer to the positive electrode 16. Therefore, when proton-rich water 22 is generated on the positive electrode 16 side and attracted to the negative electrode 18 by the action of an electric field, the aluminum powder 24 in the aluminum-added layer 28 formed on the surface of the negative electrode 18 and the proton-rich water 22 The protons react with the protons and are consumed. Thereby, corrosion of the aluminum current collector 10 of the negative electrode 18 can be prevented.
【0025】なお、アルミ添加層28は、アルミニウム
粉末24の添加量を順次変化させた複数の層を積層して
構成することもできる。以上のように、負極18の表面
側のみにアルミ添加層28を形成する構成によれば、負
極18側のアルミ集電体10の腐食を防止できるととも
に、アルミニウム粉末24の添加量を少なくすることも
でき、電気二重層キャパシタの重量が重くなることを防
止できる。The aluminum-added layer 28 may be formed by laminating a plurality of layers in which the amount of the aluminum powder 24 added is sequentially changed. As described above, according to the configuration in which the aluminum-added layer 28 is formed only on the surface side of the negative electrode 18, corrosion of the aluminum current collector 10 on the negative electrode 18 side can be prevented, and the addition amount of the aluminum powder 24 can be reduced. It is also possible to prevent the electric double layer capacitor from becoming heavy.
【0026】また、上記各実施形態においては、アルミ
ニウム粉末24を添加することにより負極18のアルミ
集電体10の腐食を防止できるので、電気二重層キャパ
シタの製造時に活性炭内部の水を無理矢理除去する必要
がなく、電気二重層キャパシタの製造を容易にすること
ができる。In each of the above embodiments, the addition of the aluminum powder 24 can prevent corrosion of the aluminum current collector 10 of the negative electrode 18, so that water in the activated carbon is forcibly removed during the manufacture of the electric double layer capacitor. There is no need, and the manufacture of the electric double layer capacitor can be facilitated.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極内に水素イオンと反応する物質又は水素イオンを吸
収する物質が添加されているので、電解液中又は活性炭
中に存在する微量の水分が電気分解されて生じるプロト
ンがこれらの物質と反応しあるいは吸収され、負極側ま
で到達しない。この結果、プロトンによる負極側のアル
ミ集電体の腐食を防止することができる。As described above, according to the present invention,
Since a substance that reacts with hydrogen ions or a substance that absorbs hydrogen ions is added to the electrodes, protons generated by electrolysis of a small amount of water present in the electrolyte solution or activated carbon react with these substances or It is absorbed and does not reach the negative electrode side. As a result, corrosion of the aluminum current collector on the negative electrode side by protons can be prevented.
【図1】 本発明に係る電気二重層キャパシタ用電極の
一実施形態の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention.
【図2】 本発明に係る電気二重層キャパシタ用電極の
他の実施形態の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the electrode for an electric double layer capacitor according to the present invention.
【図3】 従来における電気二重層キャパシタ用電極の
負極側アルミ集電体の腐食の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of corrosion of a negative electrode side aluminum current collector of an electrode for an electric double layer capacitor in the related art.
10 アルミ集電体、12 活性炭、14 カーボン粉
末、16 正極、18負極、20 セパレータ、22
プロトンリッチな水、24 アルミニウム粉末、26
活物質、28 アルミ添加層。Reference Signs List 10 aluminum current collector, 12 activated carbon, 14 carbon powder, 16 positive electrode, 18 negative electrode, 20 separator, 22
Proton-rich water, 24 aluminum powder, 26
Active material, 28 aluminum added layer.
Claims (3)
ャパシタ用電極であって、前記活物質中に水素イオンと
反応する物質または水素イオンを吸収する物質のいずれ
かが添加されていることを特徴とする電気二重層キャパ
シタ用電極。1. An electrode for an electric double layer capacitor having a current collector and an active material, wherein either a material that reacts with hydrogen ions or a material that absorbs hydrogen ions is added to the active material. An electrode for an electric double layer capacitor.
電極において、前記水素イオンと反応する物質として
は、アルミニウム、鉄、銅から選択される1以上の金属
が使用されることを特徴とする電気二重層キャパシタ用
電極。2. The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein one or more metals selected from aluminum, iron, and copper are used as the substance that reacts with the hydrogen ions. Electrode for electric double layer capacitor.
電極において、前記水素イオンを吸収する物質として
は、チタン、ルテニウム、イリジウムから選択される1
以上の金属が使用されることを特徴とする電気二重層キ
ャパシタ用電極。3. The electrode for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the substance that absorbs hydrogen ions is selected from the group consisting of titanium, ruthenium, and iridium.
An electrode for an electric double layer capacitor, wherein the above metal is used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8256366A JPH10106900A (en) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Electrode for electric double layer capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8256366A JPH10106900A (en) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Electrode for electric double layer capacitor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10106900A true JPH10106900A (en) | 1998-04-24 |
Family
ID=17291694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8256366A Pending JPH10106900A (en) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Electrode for electric double layer capacitor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10106900A (en) |
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