JPH10149958A - Activated carbon for electrode of organic solvent-based electrical double layered capacitor - Google Patents

Activated carbon for electrode of organic solvent-based electrical double layered capacitor

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JPH10149958A
JPH10149958A JP9230659A JP23065997A JPH10149958A JP H10149958 A JPH10149958 A JP H10149958A JP 9230659 A JP9230659 A JP 9230659A JP 23065997 A JP23065997 A JP 23065997A JP H10149958 A JPH10149958 A JP H10149958A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide activated carbon for polarizable electrode of an organic solvent-based electrical double layered capacitor having excellent capacitance density per unit volume. SOLUTION: Activated carbon is obtained by subjecting a carbide obtained by baking an easily graphitizable organic matter to alkali reactivation. In the carbon thus obtained, the mode of pore diameter distribution found by the TEM picture analyzing method falls within the range of 10-20Å and the percentage of continuous holes in a TEM picture expressed by the ratio of the total area of pores of 500sq.Å in area to the total area of all pores is >=20%. The mode of the pore distribution falls within the range of 11-15Å, and the number of the pores having the mode which falls within the range is >=40% of the number of all pores. The difference between the mode of the carbide and that of the activated carbon falls within the range of 0.2-3Å. The easily graphitizable organic matter is composed of a vinyl chloride-based resin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は有機溶媒系電解液を用い
る電気二重層コンデンサの分極性電極に用いられる活性
炭に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an activated carbon used for a polarizable electrode of an electric double layer capacitor using an organic solvent-based electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気二重層コンデンサは、ファラッド級
の大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることか
ら、電子機器のバックアップ電源、車載のバッテリーな
どの用途に使用されている。
2. Description of the Related Art An electric double layer capacitor has a farad-class large capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, and is therefore used for applications such as backup power supplies for electronic equipment and in-vehicle batteries.

【0003】この電気二重層コンデンサは、例えば図4
に示すように、活性炭からなる一対の分極性電極1,1
がセパレータ2を介して対向して設けられ、該分極性電
極1にテトラアルキルアンモニウム塩等の有機溶媒溶液
を電解液として含浸させてそれぞれ陽極および陰極とし
て作用するよう構成されている。図4示の電気二重層コ
ンデンサでは、セパレータ2を介して対向する分極性電
極1,1はアルミニウム製容器3に収容されると共に、
パッキン4を介してアルミニウム製容器3に取着される
アルミニウム製蓋体5で閉蓋するようになっている。前
記構成において、容器3及び蓋体5はそれぞれ分極性電
極1,1に接触し、容器3が分極性電極1に対する陰極
側集電部材、蓋体5が分極性電極1に対する陽極側集電
部材となっている。
[0003] This electric double layer capacitor is, for example, shown in FIG.
As shown in the figure, a pair of polarizable electrodes 1 and 1 made of activated carbon are used.
Are provided opposite each other with a separator 2 interposed therebetween, and the polarizable electrode 1 is configured to be impregnated with an organic solvent solution such as a tetraalkylammonium salt as an electrolytic solution so as to function as an anode and a cathode, respectively. In the electric double layer capacitor shown in FIG. 4, the polarizable electrodes 1 and 1 facing each other via the separator 2 are housed in an aluminum container 3 and
The lid is closed by an aluminum lid 5 attached to the aluminum container 3 via the packing 4. In the above configuration, the container 3 and the lid 5 are in contact with the polarizable electrodes 1 and 1 respectively, and the container 3 is a cathode-side current collector for the polarizable electrode 1 and the lid 5 is an anode-side current collector for the polarizable electrode 1. It has become.

【0004】このような電気二重層コンデンサの分極性
電極には、微細な細孔を有する活性炭が用いられている
が、電気二重層コンデンサをより小型化・軽量化・大容
量化するために、前記分極性電極の静電容量密度を高く
することができる活性炭が求められている。
Activated carbon having fine pores is used for the polarizable electrode of such an electric double layer capacitor. However, in order to make the electric double layer capacitor smaller, lighter and larger in capacity, Activated carbon capable of increasing the capacitance density of the polarizable electrode is required.

【0005】このため、前記分極性電極の静電容量密度
を高くすることができる活性炭を得るべく、活性炭の各
種特性について検討されており、例えば、「電極中の活
性炭重量当たりの静電容量密度と活性炭の比表面積とは
ほぼ直線的な比例関係にあり、活性炭電極上の電気二重
層の静電容量は、炭種や細孔特性に影響を受けず略一定
である」とする仮説が提言されている(電気化学,
,No.7,p.607−613,1991)。
Therefore, in order to obtain activated carbon capable of increasing the capacitance density of the polarizable electrode, various characteristics of the activated carbon have been studied. For example, "Capacitance density per weight of activated carbon in the electrode" has been studied. And the specific surface area of the activated carbon are almost linearly proportional, and the capacitance of the electric double layer on the activated carbon electrode is almost constant without being affected by the type of carbon and pore characteristics. (Electrochemistry, 5
9 , no. 7, p. 607-613, 1991).

【0006】前記仮定に基づいて、例えば特開平7−3
02735号公報には、炭素質材料に賦活を施して比表
面積を大きくすることにより、重量当たりの静電容量密
度を高めた活性炭が記載されている。前記公報記載の活
性炭は、炭素質材料に賦活を施すことにより前記電解液
イオンが吸着し得る細孔を形成するものである。
[0006] Based on the above assumption, for example,
Japanese Patent No. 02735 describes activated carbon in which the capacitance density per weight is increased by activating the carbonaceous material to increase the specific surface area. The activated carbon described in the above publication forms pores that can adsorb the electrolyte ions by activating a carbonaceous material.

【0007】しかし、前記公報記載の活性炭において、
静電容量が発現するまで賦活を行うと、体積当たりの静
電容量密度が低下するとの不都合がある。
However, in the activated carbon described in the above publication,
If the activation is performed until the capacitance appears, there is a disadvantage that the capacitance density per volume is reduced.

【0008】前記不都合を解消するために、本発明者ら
はまず、前記仮説の検討を試みた。本発明者らの検討に
よれば、活性炭の電気二重層の静電容量として水銀電極
などにより観測される値と、活性炭の比表面積とから、
該活性炭を用いる分極性電極の電気二重層コンデンサの
静電容量の理論値を求めると、該理論値は該電気二重層
コンデンサの静電容量の実測値と一致しない場合があ
る。
[0008] In order to solve the above inconvenience, the present inventors first tried to examine the above hypothesis. According to the study of the present inventors, the value observed by a mercury electrode or the like as the capacitance of the electric double layer of activated carbon, and the specific surface area of the activated carbon,
When the theoretical value of the capacitance of the electric double layer capacitor of the polarizable electrode using the activated carbon is obtained, the theoretical value may not coincide with the actually measured value of the capacitance of the electric double layer capacitor.

【0009】例えば、図4示のようにセパレータ2を挟
んで一対の分極性電極1,1を備える構成となっている
該電気二重層コンデンサの静電容量をC0 とし、分極性
電極1,1の静電容量をC1 ,C2 とすると、 1/C0 =1/C1 +1/C2 ・・・(1) と表せる。ここで、水銀電極により観測される活性炭の
電気二重層の静電容量は、20μF/cm2 程度である
から、1500m2 /ccの比表面積を有する活性炭の
電気二重層の静電容量は、 20(μF/cm2 )×1500(m2 /cc)=30
0(F/cc) となる。そこで、(1)式でC1 ,C2 にそれぞれ30
0(F/cc)を代入してC0 を求めると、C0 =15
0(F/cc)となる。C0 は2容積分の分極性電極1
に対する静電容量であるので、前記電気二重層コンデン
サの理論的静電容量は前記C0 の値を2で除して75F
/ccとなるはずである。
For example, as shown in FIG. 4, the electric double layer capacitor having a pair of polarizable electrodes 1 and 1 with a separator 2 interposed therebetween has a capacitance C 0 , Assuming that the capacitance of 1 is C 1 and C 2 , it can be expressed as 1 / C 0 = 1 / C 1 + 1 / C 2 (1). Here, the capacitance of the electric double layer of activated carbon observed by the mercury electrode is about 20 μF / cm 2 , and thus the capacitance of the electric double layer of activated carbon having a specific surface area of 1500 m 2 / cc is 20 (ΜF / cm 2 ) × 1500 (m 2 / cc) = 30
0 (F / cc). Therefore, in equation (1), C 1 and C 2 are each set to 30.
0 If (F / cc) by substituting seek C 0, C 0 = 15
0 (F / cc). C 0 is a polarizable electrode 1 for 2 volumes
, The theoretical capacitance of the electric double layer capacitor is 75 F by dividing the value of C 0 by 2.
/ Cc.

【0010】ところが、前記電気二重層コンデンサの静
電容量は実際には13F/cc程度にしかならない。ま
た、同じ比表面積を有する活性炭同士でも、それを用い
た電気二重層コンデンサの静電容量が全く異なる場合も
ある。
However, the capacitance of the electric double layer capacitor is actually only about 13 F / cc. Even between activated carbons having the same specific surface area, the electric double layer capacitor using the same may have completely different capacitances.

【0011】本発明者らは、次に、前記仮説がチッ素ガ
ス吸着によるBET法で計測された比表面積に基づいて
なされていることに着目し、透過型電子顕微鏡の画像を
用いてBET法の限界未満の微細な細孔も分析できる特
殊な画像分析を行い、比表面積の異なる電極用活性炭に
ついて静電容量密度と比表面積の関係を調べた。この結
果、両者の間には直線的な比例関係は存在せず、静電容
量を左右する要素が他に存在するとの結論が得られた。
Next, the inventors of the present invention focused on the fact that the above-mentioned hypothesis was made based on the specific surface area measured by the BET method by nitrogen gas adsorption, and used the BET method with an image of a transmission electron microscope. A special image analysis that can analyze fine pores smaller than the limit was performed, and the relationship between the capacitance density and the specific surface area of activated carbon for electrodes having different specific surface areas was examined. As a result, it was concluded that there was no linear proportional relationship between the two, and that there were other factors affecting the capacitance.

【0012】本発明者らは、前記結論に基づいてさらに
検討を重ねた結果、前記電解液では前記テトラアルキル
アンモニウム塩等の電解質イオンに前記有機溶媒が溶媒
和して電解液イオンが形成されており、活性炭に前記電
解液イオンの吸着に適した孔径を備える細孔を多く形成
することにより、体積当たりの静電容量密度に優れた活
性炭が得られることを見出した。
As a result of further studies based on the above conclusions, the present inventors have found that in the electrolyte, the organic solvent is solvated with the electrolyte ions such as the tetraalkylammonium salt to form electrolyte ions. The present inventors have found that by forming a large number of pores having a pore diameter suitable for adsorbing the electrolyte ions on the activated carbon, an activated carbon having an excellent capacitance density per volume can be obtained.

【0013】この知見に基づいて、前記特開平7−30
2735号公報記載の活性炭において、静電容量が発現
するまで賦活を行ったときに体積当たりの静電容量密度
が低下する理由について考察すると、前記活性炭は、炭
素質材料に賦活を施して比表面積を大きくすることによ
り前記電解液イオンが吸着し得る細孔を形成するもので
あるが、このようにすると、形成される細孔径の分布が
小さなものから大きなものまで広範囲になるためと考え
られる。前記活性炭では、この結果、相対的に前記電解
液イオンの吸着に適した孔径を有する細孔の数が少なく
なり、換言すれば、静電容量に寄与しない細孔の数が多
くなるために体積当たりの静電容量密度が十分に得られ
ないものと考えられる。
On the basis of this finding, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-30
In the activated carbon described in Japanese Patent No. 2735, when considering the reason why the capacitance density per volume is reduced when activation is performed until the capacitance is developed, the activated carbon is activated on a carbonaceous material and has a specific surface area. The pore size that can adsorb the electrolyte ions is formed by enlarging the pore size. However, it is considered that the distribution of the pore diameter to be formed is widened from a small pore to a large pore. In the activated carbon, as a result, the number of pores having pore diameters suitable for the adsorption of the electrolyte ions is relatively reduced, in other words, the number of pores that do not contribute to the capacitance is increased. It is considered that the capacitance density per unit cannot be sufficiently obtained.

【0014】さらに、本発明者らは、前記知見に基づ
き、前記電解液イオンの吸着に適した孔径が細孔径分布
において最頻値を取るようにした電気二重層コンデンサ
電極用活性炭を見出し、このような活性炭については既
に特許出願している(特願平8−46912号明細書参
照)。前記明細書記載の活性炭は、塩化ビニル系樹脂を
焼成して得られた炭化物を、400〜1000℃の範囲
の温度でアルカリ賦活するものであり、細孔径分布の最
頻値が前記電解液イオンの吸着に適した10〜20オン
グストロームの範囲となっている。前記活性炭によれ
ば、細孔径分布の最頻値が前記範囲にあるので、電極密
度が高く、体積当たりの静電容量密度を高くすることが
でき、特に前記範囲の温度におけるアルカリ賦活を15
〜20時間行ったときに、体積当たりの静電容量密度が
極大値となる。
Further, based on the above findings, the present inventors have found an activated carbon for an electric double layer capacitor electrode in which the pore diameter suitable for the adsorption of the electrolyte ions has a mode in the pore diameter distribution. A patent application has already been filed for such activated carbon (see Japanese Patent Application No. 8-46912). The activated carbon described in the specification is one in which a carbide obtained by calcining a vinyl chloride resin is alkali-activated at a temperature in the range of 400 to 1000 ° C., and the mode of the pore size distribution is the electrolyte ion Is in the range of 10 to 20 angstroms, which is suitable for the adsorption of water. According to the activated carbon, since the mode of the pore size distribution is in the above range, the electrode density is high, and the capacitance density per volume can be increased.
When performed for up to 20 hours, the capacitance density per volume reaches a maximum value.

【0015】なお、前記明細書において、最頻値とは、
活性炭の透過型電子顕微鏡の画像をもとに、これを二値
化して得られた画像のフーリエ変換により得られるパワ
ースペクトルから求められる細孔の孔径の度数分布にお
いて、相対度数の最も大きい孔径の値を指している。
In the above specification, the mode is defined as
Based on the transmission electron microscope image of activated carbon, in the frequency distribution of the pore diameters of the pores obtained from the power spectrum obtained by Fourier transform of the image obtained by binarizing the activated carbon, the largest relative Points to a value.

【0016】前記活性炭によれば、体積当たりの静電容
量密度が高い分極性電極を構成することができるので、
該分極性電極によりエネルギー密度の高い電気二重層コ
ンデンサを構成することができるが、さらに改良が望ま
れる。
According to the activated carbon, a polarizable electrode having a high capacitance density per volume can be formed.
An electric double layer capacitor having a high energy density can be constituted by the polarizable electrode, but further improvement is desired.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、有
機溶媒系電気二重層コンデンサの分極性電極のために、
体積当たりの静電容量密度に優れ、さらに改良された活
性炭を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a polarizable electrode for an organic solvent-based electric double layer capacitor,
An object of the present invention is to provide an activated carbon which has an excellent capacitance density per volume and is further improved.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の有機溶媒系電気二重層コンデンサ電極用活
性炭は、易黒鉛化性有機物を焼成して得られる炭化物
を、アルカリ賦活してなる活性炭であって、TEM画像
解析法による細孔径分布の最頻値が10〜20オングス
トロームの範囲にあり、TEM画像における面積が50
0平方オングストローム以上の細孔の合計面積の全細孔
面積に対する割合で示される連続孔率が20%以上であ
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an activated carbon for an organic solvent-based electric double layer capacitor electrode of the present invention is obtained by alkali-activating a carbide obtained by firing a graphitizable organic substance. The mode of the pore size distribution by TEM image analysis is in the range of 10 to 20 Å, and the area in the TEM image is 50
The continuous porosity represented by the ratio of the total area of pores of 0 square angstroms or more to the total pore area is 20% or more.

【0019】ここで、TEM画像解析法とは、透過型電
子顕微鏡(TEM)により得られる対象物の写真の陰画
を高解像度のフィルムスキャナーでコンピューターに読
み込んでディジタル画像とし、該ディジタル画像に目的
に応じた処理を施して解析するものである。前記TEM
画像解析法によれば、BET法の測定限界以下の微細孔
についても分析が可能になる上、細孔の形状まで特定す
ることが可能となる。
Here, the TEM image analysis method means that a negative image of a photograph of an object obtained by a transmission electron microscope (TEM) is read into a computer by a high-resolution film scanner and converted into a digital image. The processing is performed by performing the corresponding processing. The TEM
According to the image analysis method, it is possible to analyze even fine pores smaller than the measurement limit of the BET method, and it is possible to specify even the shape of the pores.

【0020】前記TEM画像解析法により細孔径の度数
分布を求めるには、まず、撮影倍率20万倍のTEM写
真を、解像度1200dpi(画素/インチ)、256
階調で、画像サイズ512画素×512画素のディジタ
ル画像とする。次に、このディジタル画像を256階調
のまま、二次元フーリエ変換し、二次元パワースペクト
ルを求める。そして、この二次元パワースペクトルを全
方位角に対して積分すると、一次元パワースペクトルが
得られる。
In order to determine the frequency distribution of the pore diameter by the TEM image analysis method, first, a TEM photograph at a magnification of 200,000 times is taken at a resolution of 1200 dpi (pixels / inch) and 256 times.
It is assumed that the digital image has a gradation and an image size of 512 pixels × 512 pixels. Next, the digital image is subjected to a two-dimensional Fourier transform while keeping the 256 gradations to obtain a two-dimensional power spectrum. Then, when the two-dimensional power spectrum is integrated with respect to all azimuth angles, a one-dimensional power spectrum is obtained.

【0021】前記一次元パワースペクトルは、空間周波
数の関数として、その空間周波数の出現確率を与えるも
のであり、細孔径の度数分布と見なすことができる。こ
こで、前記一次元パワースペクトルをガウス曲線で回帰
したときの分布のピークの空間周波数をx(Å-1)とす
ると、細孔径の最頻値は1/x(Å)で与えられる。
The one-dimensional power spectrum gives the appearance probability of the spatial frequency as a function of the spatial frequency, and can be regarded as a frequency distribution of the pore diameter. Here, assuming that the spatial frequency of the distribution peak when the one-dimensional power spectrum is regressed with a Gaussian curve is x (Å −1 ), the mode value of the pore diameter is given by 1 / x (Å).

【0022】また、TEM画像解析法により前記連続孔
率を求めるには、まず、前記ディジタル画像に二次元フ
ーリエ変換を施し、基本波、2倍波、3倍波成分をカッ
トした後、逆フーリエ変換することにより、前記TEM
写真の濃淡のばらつきを消去する。次に、得られた画像
を階調128をしきい値として明部(1)と暗部(0)
とに二値化する。
In order to determine the continuous porosity by the TEM image analysis method, first, the digital image is subjected to a two-dimensional Fourier transform, and fundamental, second and third harmonic components are cut, and then inverse Fourier transform is performed. By converting, the TEM
Eliminates shading in photos. Next, the obtained image is divided into a bright part (1) and a dark part (0) using the gradation 128 as a threshold.
And binarized.

【0023】次に、前記のように二値化した画像をUl
timage(商品名)等の画像解析ソフトにより解析
する。前記解析は、前記ディジタル画像の各画素を正方
形として、該正方形が明部であれば、これを細孔と判定
する。このとき、前記正方形の辺で接している明部は連
続した1つの細孔と判定するが、前記正方形の頂点で接
している明部は異なる細孔と判定する。また、面積が3
0平方オングストローム未満の細孔はTEMの分解能以
下なので除外し、TEM画像の辺縁に接する細孔も除外
する。
Next, the binarized image is converted to Ul
The image is analyzed by image analysis software such as image (trade name). In the analysis, each pixel of the digital image is defined as a square, and if the square is a bright portion, this is determined as a pore. At this time, the bright portion in contact with the sides of the square is determined as one continuous pore, but the bright portion in contact with the apex of the square is determined as a different pore. Also, if the area is 3
Pores smaller than 0 square angstroms are excluded because they are below the TEM resolution, and pores in contact with the edge of the TEM image are also excluded.

【0024】このようにすると、1つの画像には、通常
400〜800個の細孔が含まれている。そこで、最初
に前記細孔の総面積(全細孔面積;S)を求める。次い
で、前記細孔を面積が500平方オングストローム以上
のものと、500平方オングストローム未満のものとに
分け、面積が500平方オングストローム以上の細孔の
合計面積(S500 )を求める。そして、S500 /Sを百
分率で表したものを連続孔率(%)と定義する。
Thus, one image usually contains 400 to 800 pores. Therefore, first, the total area of the pores (total pore area; S) is determined. Next, the pores are divided into those having an area of 500 angstrom or more and those having an area of less than 500 angstrom, and the total area ( S500 ) of the pores having an area of 500 angstrom or more is determined. The ratio of S 500 / S expressed as a percentage is defined as the continuous porosity (%).

【0025】本発明によれば、易黒鉛化性有機物を焼成
することにより、予め前記電解液イオンの吸着に適した
範囲の孔径を備える細孔が多く形成された炭化物が得ら
れる。そこで、前記炭化物をアルカリ賦活することによ
り、前記細孔径分布の最頻値が10〜20オングストロ
ームの範囲にある活性炭とする。
According to the present invention, by baking the graphitizable organic material, a carbide having a large number of pores having a pore size in a range suitable for the adsorption of the electrolyte ions is obtained. Therefore, by activating the carbide with alkali, an activated carbon having a mode of the pore size distribution in the range of 10 to 20 Å is obtained.

【0026】本発明の活性炭は、前記細孔径分布の最頻
値が10〜20オングストロームの範囲にあることによ
り、電気二重層コンデンサの電解液に使用される有機溶
媒の溶媒和したイオンが速やかに吸着することができ、
活性炭の体積当たりの静電容量密度を高くすることがで
きる。前記細孔径分布の最頻値が10オングストローム
未満では、前記溶媒和したイオンの吸着に寄与しない極
く微細な細孔が多くなり、静電容量自体が小さくなる。
また、前記細孔径分布の最頻値が20オングストローム
を超えると、前記溶媒和したイオンの吸着に適した径よ
りも大きな孔径を備える細孔が多くなり、静電容量が増
加する割合よりも活性炭の体積が低減する割合が勝り、
活性炭の体積当たりの静電容量密度が低くなる。
In the activated carbon of the present invention, the mode of the pore size distribution is in the range of 10 to 20 angstroms, so that the solvated ions of the organic solvent used for the electrolyte of the electric double layer capacitor can be rapidly formed. Can be adsorbed,
The capacitance density per volume of activated carbon can be increased. If the mode of the pore diameter distribution is less than 10 angstroms, the number of extremely fine pores that do not contribute to the adsorption of the solvated ions increases, and the capacitance itself decreases.
Further, when the mode of the pore diameter distribution exceeds 20 angstroms, the number of pores having a pore diameter larger than the diameter suitable for the adsorption of the solvated ions increases, and the activated carbon becomes smaller than the rate at which the capacitance increases. The rate at which the volume of
The capacitance density per volume of activated carbon is reduced.

【0027】また、前記炭化物の細孔は、前記電解液イ
オンの吸着に適した範囲の孔径であっても、細孔の内部
に狭隘部(ボトルネック部)が形成されている場合が多
い。そこで、前記アルカリ賦活により前記ボトルネック
部を解消し、前記電解液イオンの吸着に適した範囲の孔
径の細孔が前記電解液イオンの吸着にさらに有効に作用
するようにする。ここで、前記ボトルネック部の解消さ
れた細孔は、前記TEM画像において面積が500平方
オングストローム以上の画素の連続として表される。
Also, even if the pores of the carbide have a pore diameter in a range suitable for the adsorption of the electrolyte ions, a narrow portion (bottleneck portion) is often formed inside the pores. Therefore, the bottleneck portion is eliminated by the alkali activation, and pores having a pore diameter in a range suitable for the adsorption of the electrolyte ions are made to more effectively act on the adsorption of the electrolyte ions. Here, the pores in which the bottleneck portion has been eliminated are expressed as a series of pixels having an area of 500 square angstroms or more in the TEM image.

【0028】そこで、本発明の活性炭は、前記TEM画
像における全細孔面積(S)に対する、面積が500平
方オングストローム以上の細孔の合計面積(S500 )の
百分率(S500 /S×100)として定義される前記連
続孔率が20%以上であることにより、前記ボトルネッ
ク部の解消された細孔が多くなり、活性炭の体積当たり
の静電容量密度を高くすることができる。前記連続孔率
が20%未満では、前記最頻値が電解液イオンの吸着に
適した範囲にある活性炭であっても、その細孔は内部に
ボトルネック部があるものが多く、これらボトルネック
部を有する細孔が前記電解液イオンの吸着に有効に作用
しないので、活性炭の体積当たりの静電容量密度が十分
に得られない。
Therefore, the activated carbon of the present invention has a ratio (S 500 / S × 100) of the total area (S 500 ) of pores having an area of 500 square angstroms or more to the total pore area (S) in the TEM image. When the continuous porosity is defined as 20% or more, the number of pores in which the bottleneck portion is eliminated increases, and the capacitance density per volume of activated carbon can be increased. When the continuous porosity is less than 20%, even if the mode is activated carbon in the range suitable for the adsorption of electrolyte ions, many of the pores have a bottleneck portion inside. Since the pores having the portion do not effectively act on the adsorption of the electrolyte ions, a sufficient capacitance density per volume of the activated carbon cannot be obtained.

【0029】前記細孔径分布の最頻値は、前記電解液イ
オンが速やかに吸着するために、11〜15オングスト
ロームの範囲にあることが好ましく、約13オングスト
ロームであることが最も適している。
The mode of the pore size distribution is preferably in the range of 11 to 15 angstroms, and most preferably about 13 angstroms, in order for the electrolyte ions to be quickly adsorbed.

【0030】また、本発明の活性炭は、前記範囲の最頻
値を有する細孔の数が全細孔数の40%以上であること
を特徴とする。前記最頻値が電解液イオンの吸着に適し
た範囲にある活性炭であっても、前記範囲の最頻値を有
する細孔の数が全細孔数の40%未満であると、前記溶
媒和したイオンの吸着に寄与しない細孔が多くなると共
に、静電容量密度が増加する割合よりも活性炭の体積が
低減する割合に勝る細孔の数が相対的に多くなり、体積
当たりの静電容量密度が十分に得られない。
The activated carbon of the present invention is characterized in that the number of pores having the mode in the above range is 40% or more of the total number of pores. Even in the case of activated carbon whose mode is in a range suitable for the adsorption of electrolyte ions, if the number of pores having a mode in the range is less than 40% of the total number of pores, the solvation will occur. As the number of pores that do not contribute to the adsorption of ionic ions increases, the number of pores that exceeds the rate at which the volume of activated carbon decreases is greater than the rate at which the capacitance density increases, and the capacitance per volume The density cannot be obtained sufficiently.

【0031】また、本発明の活性炭は、前記のようにそ
れ自体前記電解液イオンの吸着に適した範囲の孔径の細
孔を多く備える炭化物をアルカリ賦活してボトルネック
部を解消するものであるので、前記アルカリ賦活は前記
ボトルネック部を解消することができる程度に行えばよ
い。従って、本発明は、前記炭化物のTEM画像解析法
による細孔径分布の最頻値と、炭化物をアルカリ賦活し
てなる活性炭のTEM画像解析法による細孔径分布の最
頻値との差が、0.2〜3オングストロームの範囲であ
ることを特徴とする。前記活性炭と炭化物との最頻値の
差が3オングストロームより大きいと、前記アルカリ賦
活が前記ボトルネックの解消にとどまらず、前記電解液
イオンの吸着に適した範囲より大きな孔径を備える細孔
の数を増加させることになる。また、本発明の活性炭
は、前記炭化物をアルカリ賦活するものであるので、前
記最頻値の差を0.2オングストローム未満とすること
は事実上困難である。前記最頻値の差は、前記アルカリ
賦活が前記ボトルネックの解消にとどめ、前記電解液イ
オンの吸着に適した範囲より大きな孔径を備える細孔の
数の増加を抑制するために、さらに0.2〜1.5オン
グストロームの範囲とすることが好ましい。
Further, the activated carbon of the present invention eliminates a bottleneck portion by alkali-activating a carbide having a large number of pores in a range suitable for adsorbing the electrolyte ions as described above. Therefore, the alkali activation may be performed to such an extent that the bottleneck portion can be eliminated. Accordingly, the present invention provides a method wherein the difference between the mode of the pore size distribution by the TEM image analysis of the carbide and the mode of the pore size distribution by the TEM image analysis of the activated carbon obtained by alkali-activating the carbide is 0%. 0.2 to 3 angstroms. When the mode difference between the activated carbon and the carbide is larger than 3 Å, the number of pores having a pore size larger than the range suitable for the adsorption of the electrolyte ions is not limited to the alkali activation not only for eliminating the bottleneck, but also for the alkali activation. Will increase. Further, since the activated carbon of the present invention activates the carbides with alkali, it is practically difficult to make the difference between the modes less than 0.2 Å. The mode difference is further increased by 0.1 in order to suppress the increase in the number of pores having a pore diameter larger than a range suitable for the adsorption of the electrolyte ions, because the alkali activation only eliminates the bottleneck and suppresses the increase in the number of pores having a pore diameter larger than a range suitable for the adsorption of the electrolyte ions. Preferably, it is in the range of 2 to 1.5 angstroms.

【0032】本発明の活性炭では、前記活性炭と炭化物
との最頻値の差を3オングストローム以内とするため
に、前記アルカリ賦活は500〜1000℃の範囲の温
度で設定温度まで10〜200℃/時間で昇温し、設定
温度に達した後の保持時間を0〜20時間として行った
ことを特徴とする。
In the activated carbon of the present invention, the alkali activation is carried out at a temperature in the range of 500 to 1000 ° C. to a set temperature of 10 to 200 ° C./° C. in order to make the mode difference between the activated carbon and the carbide within 3 Å. The method is characterized in that the temperature is raised over time and the holding time after reaching the set temperature is set to 0 to 20 hours.

【0033】前記保持時間を0時間にすることは、設定
温度に達した瞬間に加熱を中止することを意味する。
Setting the holding time to 0 hours means that the heating is stopped as soon as the set temperature is reached.

【0034】前記アルカリ賦活は、500℃未満では前
記ボトルネック部のの解消が困難であり、1000℃を
超える温度かつ20時間を超えると、前記活性炭と炭化
物との最頻値の差が3オングストロームより大きくな
る。
If the alkali activation is less than 500 ° C., it is difficult to eliminate the bottleneck portion. If the temperature exceeds 1000 ° C. and the time exceeds 20 hours, the difference in the mode between the activated carbon and the carbide is 3 Å. Be larger.

【0035】前記のように、本発明の活性炭によれば、
前記アルカリ賦活は本発明者らが先に出願した特願平8
−46912号明細書記載の活性炭に比較して短時間の
より温和な条件で行うことができ、しかも体積当たりの
静電容量密度は前記明細書記載の活性炭と同等とするこ
とができる。
As described above, according to the activated carbon of the present invention,
The above-mentioned alkali activation is described in Japanese Patent Application No. Hei.
It can be carried out under a milder condition in a shorter time than the activated carbon described in -46912, and the capacitance density per volume can be equivalent to that of the activated carbon described in the above specification.

【0036】前記アルカリ賦活は、前記活性炭と炭化物
との最頻値の差のコントロールが容易であることから、
アルカリ金属水酸化物の1価の塩基を用いて行ったこと
を特徴とする。前記アルカリ金属水酸化物としては、水
酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を
挙げることができるが、中でも安価であることから水酸
化カリウムが好ましい。
In the alkali activation, the mode difference between the activated carbon and the carbide can be easily controlled.
It is characterized in that it was carried out using a monovalent base of an alkali metal hydroxide. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. Of these, potassium hydroxide is preferable because of its low cost.

【0037】また、前記アルカリ金属水酸化物は、前記
活性炭と炭化物との最頻値の差を3オングストローム以
内とするために、炭化物1重量部に対して、1〜4重量
部を用いて行ったことを特徴とする。炭化物1重量部に
対してアルカリ金属水酸化物が1重量部未満では前記ボ
トルネックを十分に解消することができず、4重量部を
超えると、前記炭化物と活性炭との最頻値の差が3オン
グストロームより大きくなる。また、前記アルカリ金属
水酸化物は、前記活性炭と炭化物との最頻値の差のコン
トロールを容易に行うために、炭化物1重量部に対して
1.5〜3.0重量部を用いることが好ましく、1.8
〜2.2重量部を用いることがさらに好ましい。
The alkali metal hydroxide is used in an amount of 1 to 4 parts by weight with respect to 1 part by weight of the carbide in order to keep the mode difference between the activated carbon and the carbide within 3 angstroms. It is characterized by having. If the amount of the alkali metal hydroxide is less than 1 part by weight with respect to 1 part by weight of the carbide, the bottleneck cannot be sufficiently eliminated. If the amount exceeds 4 parts by weight, the difference in the mode between the carbide and the activated carbon is reduced. It is larger than 3 Å. The alkali metal hydroxide may be used in an amount of 1.5 to 3.0 parts by weight with respect to 1 part by weight of the carbide in order to easily control the difference in the mode between the activated carbon and the carbide. Preferably 1.8
It is more preferred to use ~ 2.2 parts by weight.

【0038】前記アルカリ賦活は、例えば、炭化物と活
性化剤を混合したしたのち、チッ素ガス、アルゴンガス
などの不活性ガス気流中で加熱する方法、炭化物の原料
である塩化ビニル系樹脂にあらかじめ活性化剤を担持さ
せたのち加熱して炭化と賦活とを同時に行う方法、炭化
物を水蒸気などのガス賦活法で賦活したのち活性化剤で
表面処理する方法などの通常の方法により行うことがで
きる。
The alkali activation can be performed, for example, by mixing a carbide and an activator and then heating the mixture in an inert gas stream such as nitrogen gas or argon gas. The method can be carried out by a usual method such as a method in which the activator is supported and then carbonization and activation are simultaneously performed by heating, or a method in which the carbide is activated by a gas activation method such as steam and then the surface is treated with the activator. .

【0039】また、前記炭化物は、前記アルカリ賦活の
前に、粒径0.1〜300μmの範囲の粒子に粉砕され
ることを特徴とする。前記炭化物は、前記アルカリ賦活
の前に、粒径0.1〜300μmの範囲の粒子に粉砕す
ることにより、粒子内の賦活を均一に行うことができ
る。前記炭化物は、粒径が0.1μm未満であると、得
られた活性炭から電気二重層コンデンサの分極性電極を
形成したときに、自己放電特性が低減することがある。
また、粒径が300μmを超えると、粒子内での賦活が
均一に進行しにくくなる虞れがある。前記炭化物は、粒
子内の賦活をより均一に行うために、1〜100μmの
範囲の粒子に粉砕しておくことが好ましい。
Further, the carbide is pulverized into particles having a particle size in the range of 0.1 to 300 μm before the alkali activation. The carbide can be uniformly activated by crushing the carbide into particles having a particle size in the range of 0.1 to 300 μm before the alkali activation. When the particle size of the carbide is less than 0.1 μm, the self-discharge characteristic may be reduced when the polarizable electrode of the electric double layer capacitor is formed from the obtained activated carbon.
On the other hand, when the particle size exceeds 300 μm, there is a possibility that activation within the particles does not easily progress uniformly. The carbide is preferably pulverized into particles in a range of 1 to 100 μm in order to more uniformly activate the particles.

【0040】本発明に用いる前記易黒鉛化性有機物と
は、比較的低温、例えば約800℃以下の焼成処理によ
って容易に黒鉛構造が形成される有機化合物を包括的に
指称し、例えば、塩化ビニル系樹脂、ポリアクリロニト
リルなどの脂肪族系高分子化合物のほか、タール、メゾ
フェースピッチ、ポリイミドなどの芳香族系高分子化合
物を挙げることができるが、製造コストの面から塩化ビ
ニル系樹脂が好ましい。前記黒鉛構造の形成は、例え
ば、X線回折パターンにおいて、2θが25°付近に明
白なピークを持つことによって確認できる。
The graphitizable organic substance used in the present invention refers to an organic compound which easily forms a graphite structure by a firing treatment at a relatively low temperature, for example, at about 800 ° C. or lower. Aromatic polymer compounds such as tar, mesophase pitch, and polyimide can be used in addition to aliphatic polymer compounds such as resin and polyacrylonitrile, and vinyl chloride resin is preferable from the viewpoint of production cost. The formation of the graphite structure can be confirmed by, for example, having a clear peak at 25 around 25 ° in the X-ray diffraction pattern.

【0041】本発明の活性炭は、ファーネスブラック等
の導電材及びテトラフルオロエチレン等の結着剤等と混
合して成形され、図4に示す有機溶媒系電気二重層コン
デンサの分極性電極1として用いられる。
The activated carbon of the present invention is formed by mixing with a conductive material such as furnace black and a binder such as tetrafluoroethylene, and is used as the polarizable electrode 1 of the organic solvent-based electric double layer capacitor shown in FIG. Can be

【0042】分極性電極1に含浸される電解質として
は、過塩素酸、6フッ化リン酸、4フッ化ホウ酸、トリ
フルオロアルキルスルホン酸、テトラフルオロメタンス
ルホン酸のテトラアルキルアンモニウム塩または過塩素
酸、6フッ化リン酸、4フッ化ホウ酸、トリフルオロア
ルキルスルホン酸、テトラフルオロメタンスルホン酸の
ジアルキルアミン塩等を挙げることができる。また、前
記電解質を溶解する有機溶媒としては、プロピレンカー
ボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、1,2−
ジメトキシエタン、スルホラン、ニトロエタン等を挙げ
ることができる。前記電解質は、前記有機溶媒に0.1
〜3モル/リットル、好ましくは0.5〜1.5モル/
リットルの濃度で溶解され、電解液として使用される。
The electrolyte impregnated in the polarizable electrode 1 is perchloric acid, hexafluorophosphoric acid, tetrafluoroboric acid, trifluoroalkylsulfonic acid, tetraalkylammonium salt of tetrafluoromethanesulfonic acid or perchloric acid. Examples include acids, hexafluorophosphoric acid, tetrafluoroboric acid, trifluoroalkylsulfonic acid, and dialkylamine salts of tetrafluoromethanesulfonic acid. Further, as the organic solvent for dissolving the electrolyte, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethylformamide, 1,2-
Examples include dimethoxyethane, sulfolane, nitroethane, and the like. The electrolyte is added to the organic solvent in an amount of 0.1%.
33 mol / l, preferably 0.5-1.5 mol / l
Dissolved at a concentration of 1 liter and used as electrolyte.

【0043】また、セパレータ2としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステ
ル、PVDF、セルロース等のシート、またはガラスフ
ィルターが用いられる。
As the separator 2, a sheet of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, polyester, PVDF, cellulose or the like, or a glass filter is used.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の活性炭の好適な実施形態についてさらに詳しく
説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定される
ものではない。
Next, preferred embodiments of the activated carbon of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0045】図1は塩化ビニル系樹脂の熱重量測定のチ
ャート、図2はTEM画像解析法による炭化物の一次元
パワースペクトル(細孔径の度数分布と見なすことがで
きる)を示すグラフ、図3は活性炭の連続孔率と該活性
炭を用いる分極性電極の体積当たりの静電容量密度との
関係を示すグラフ、図4は電気二重層コンデンサの一構
成例の一部を切り欠いて示す説明的断面図である。
FIG. 1 is a chart of a thermogravimetric measurement of a vinyl chloride resin, FIG. 2 is a graph showing a one-dimensional power spectrum of a carbide by TEM image analysis (which can be regarded as a frequency distribution of pore diameters), and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the continuous porosity of activated carbon and the capacitance density per volume of a polarizable electrode using the activated carbon. FIG. FIG.

【0046】図1に示すように、塩化ビニル(PVC)
系樹脂は、室温から次第に昇温していくと、約250℃
に始まり約350℃で終了する1段目の重量減少と、約
420℃に始まり約500℃で終了する2段目の重量減
少との2段階の重量減少を示す。図1の熱重量測定のチ
ャートから、前記塩化ビニル系樹脂を焼成する際には、
1段目の重量減少が始まる約250℃から2段目の重量
減少が始まる約420℃にかけて側鎖が脱離して炭素骨
格が形成され、2段目の重量減少が始まる約420℃か
ら約700℃までの間に塩素が脱離して細孔が形成され
るものと考えられる。そして、約700℃から約100
0℃の間では、水素が脱離して微細孔が形成され、約1
000℃から約2000℃の間では炭素の焼結による細
孔の閉塞が起き約2000℃を超えると炭素骨格の再配
列により細孔の微細化が進行すると考えられる。
As shown in FIG. 1, vinyl chloride (PVC)
When the temperature of the system resin gradually rises from room temperature,
And the second stage of weight reduction starting at approximately 420 ° C. and ending at approximately 500 ° C. From the thermogravimetry chart of FIG. 1, when firing the vinyl chloride resin,
From about 250 ° C. where the first-stage weight loss starts to about 420 ° C. where the second-stage weight loss starts, a side chain is eliminated to form a carbon skeleton, and the second-stage weight loss starts about 420 ° C. to about 700 ° C. It is considered that chlorine is desorbed and the pores are formed before the temperature reaches ℃. And from about 700 ° C to about 100
At 0 ° C., hydrogen is desorbed and micropores are formed.
When the temperature is between 000 ° C. and about 2000 ° C., the pores are blocked by sintering of carbon.

【0047】図1から、塩化ビニル樹脂を約420〜1
000℃の範囲で焼成することにより、細孔を有する炭
化物が得られるものと考えられる。そこで、本実施形態
では、塩化ビニル系樹脂をチッ素雰囲気下、室温から6
00℃まで昇温し、600℃に30分間保持して焼成
し、炭化物を得た。
As shown in FIG.
It is considered that by firing in the range of 000 ° C., a carbide having pores is obtained. Therefore, in this embodiment, the vinyl chloride resin is heated from room temperature to 6 ° C under a nitrogen atmosphere.
The temperature was raised to 00 ° C., and calcined while maintaining the temperature at 600 ° C. for 30 minutes to obtain a carbide.

【0048】前記炭化物を、透過型電子顕微鏡(フィリ
ップス社製、CM120)を用い、加速電圧120kV
で解析し、倍率20万倍の画像(写真)を得た。この写
真の陰画を高解像度のフィルムスキャナー(ニコン社
製、LS−4500AF)でコンピューターに読み込ん
で、解像度1200dpi(画素/インチ)、256階
調、画像サイズ512画素×512画素のディジタル画
像とした。前記ディジタル画像から、前述のTEM画像
解析法に従って得られた一次元パワースペクトルを図2
に示す。
Using a transmission electron microscope (manufactured by Philips, CM120), the carbide was accelerated at an accelerating voltage of 120 kV.
And an image (photograph) with a magnification of 200,000 was obtained. The negative image of this photograph was read into a computer using a high-resolution film scanner (LS-4500AF, manufactured by Nikon Corporation) to obtain a digital image having a resolution of 1200 dpi (pixels / inch), 256 gradations, and an image size of 512 pixels × 512 pixels. FIG. 2 shows a one-dimensional power spectrum obtained from the digital image according to the TEM image analysis method described above.
Shown in

【0049】図2に示す一次元パワースペクトルは、前
述のように空間周波数の関数としてその空間周波数の出
現確率を与えるものであり、前記炭化物の細孔径の度数
分布と見なすことができる。図2から、前記炭化物は、
最頻値12オングストロームであり、孔径12オングス
トロームの細孔を最も多く備えていることが明らかであ
る。
The one-dimensional power spectrum shown in FIG. 2 gives the appearance probability of the spatial frequency as a function of the spatial frequency as described above, and can be regarded as the frequency distribution of the pore diameter of the carbide. From FIG. 2, the carbide is
The mode value is 12 angstroms, and it is clear that it has the most pores with a pore size of 12 angstroms.

【0050】次に、前記のようにして得られた炭化物を
粒径1〜100μmに粉砕し、該炭化物1重量部に対
し、水酸化カリウム2重量部を混合して、窒素気流下、
800℃で3時間加熱してアルカリ賦活し、活性炭を得
た(実施例1)。前記活性炭を、前記炭化物と同一の手
段により解析してディジタル画像を得て、該ディジタル
画像を前述のTEM画像解析法により解析し、細孔径の
最頻値、最頻値を有する細孔の相対頻度(最頻値±2オ
ングストロームの孔径を有する細孔の数の全細孔数に対
する割合により近似的に示す)、連続孔率を測定した。
結果を表1に示す。
Next, the carbide obtained as described above is pulverized to a particle size of 1 to 100 μm, 2 parts by weight of potassium hydroxide is mixed with 1 part by weight of the carbide, and the mixture is mixed under a nitrogen stream.
Activated carbon was obtained by heating at 800 ° C. for 3 hours to activate the alkali (Example 1). The activated carbon is analyzed by the same means as the carbide to obtain a digital image, and the digital image is analyzed by the TEM image analysis method described above. The frequency (approximately indicated by the ratio of the number of pores having a pore size of the mode of ± 2 angstroms to the total number of pores) and the continuous porosity were measured.
Table 1 shows the results.

【0051】また、得られた活性炭を電気二重層コンデ
ンサの分極性電極に用いて、図4に示す電気二重層コン
デンサを構成し、該電気二重層コンデンサを4Vまで充
電したときの該分極性電極の体積当たりの静電容量密度
を測定した。結果を表1に併せて示す。
The obtained activated carbon is used as a polarizable electrode of an electric double layer capacitor to form an electric double layer capacitor shown in FIG. 4, and the polarizable electrode when the electric double layer capacitor is charged to 4V. The capacitance density per volume was measured. The results are shown in Table 1.

【0052】次に、前記アルカリ賦活を860℃で4時
間加熱することにより行った以外は実施例1と同一にし
て得られた活性炭(実施例2)について、実施例1と同
一にして細孔径の最頻値、最頻値の相対頻度、連続孔
率、該活性炭を分極性電極に用いた電気二重層コンデン
サの4Vまで充電したときの該分極性電極の体積当たり
の静電容量密度を測定した。結果を表1に示す。
Next, the activated carbon (Example 2) obtained in the same manner as in Example 1 except that the alkali activation was carried out by heating at 860 ° C. for 4 hours was carried out in the same manner as in Example 1 and the pore size was changed. Mode, relative frequency of mode, continuous porosity, and capacitance density per volume of the polarizable electrode when the activated carbon was charged up to 4 V of the electric double layer capacitor used for the polarizable electrode did. Table 1 shows the results.

【0053】また、前記アルカリ賦活を900℃で5時
間加熱することにより行った以外は実施例1と同一にし
て得られた活性炭(実施例3)について、実施例1と同
一にして細孔径の最頻値、最頻値の相対頻度、連続孔
率、該活性炭を分極性電極に用いた電気二重層コンデン
サの4Vまで充電したときの該分極性電極の体積当たり
の静電容量密度を測定した。結果を表1に示す。
The activated carbon (Example 3) obtained in the same manner as in Example 1 except that the alkali activation was carried out by heating at 900 ° C. for 5 hours was performed. The mode, the relative frequency of the mode, the continuous porosity, and the capacitance density per volume of the polarizable electrode when the activated carbon was charged to 4 V of the electric double layer capacitor used for the polarizable electrode were measured. . Table 1 shows the results.

【0054】また、前記炭化物1重量部に対し、水酸化
カリウム1重量部を混合し、アルカリ賦活を750℃で
4時間加熱することにより行った以外は実施例1と同一
にして得られた活性炭(比較例1)について、実施例1
と同一にして細孔径の最頻値、最頻値の相対頻度、連続
孔率、該活性炭を分極性電極に用いた電気二重層コンデ
ンサの4Vまで充電したときの該分極性電極の体積当た
りの静電容量密度を測定した。結果を表1に示す。
Activated carbon obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of the carbide was mixed with 1 part by weight of potassium hydroxide and the alkali activation was carried out by heating at 750 ° C. for 4 hours. Example 1 (Comparative Example 1)
The same as above, the mode of the pore diameter, the relative frequency of the mode, the continuous porosity, and the volume per volume of the polarizable electrode when the activated carbon was charged to 4 V of the electric double layer capacitor used for the polarizable electrode. The capacitance density was measured. Table 1 shows the results.

【0055】また、アルカリ賦活を600℃で4時間加
熱することにより行った以外は比較例1と同一にして得
られた活性炭(比較例2)について、実施例1と同一に
して細孔径の最頻値、最頻値の相対頻度、連続孔率、該
活性炭を分極性電極に用いた電気二重層コンデンサの4
Vまで充電したときの該分極性電極の体積当たりの静電
容量密度を測定した。結果を表1に示す。
The activated carbon (Comparative Example 2) obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the alkali activation was carried out by heating at 600 ° C. for 4 hours was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain the finest pore size. Frequency, relative frequency of mode, continuous porosity, 4 of electric double layer capacitor using the activated carbon as polarizable electrode
The capacitance density per volume of the polarizable electrode when charged to V was measured. Table 1 shows the results.

【0056】さらに、表1に示す連続孔率と前記分極性
電極の体積当たりの静電容量密度との関係を図3に示
す。
FIG. 3 shows the relationship between the continuous porosity shown in Table 1 and the capacitance density per volume of the polarizable electrode.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】表1及び図3から、本発明の各実施例で
は、原料の炭化物の最頻値と、該炭化物をアルカリ賦活
して得られた活性炭の最頻値と差が0.6〜0.8オン
グストロームで、0.2〜3オングストロームの範囲内
となっている。この結果、前記活性炭の細孔径の最頻値
は、12.6〜12.8オングストロームとなってお
り、しかも前記最頻値の相対頻度が43〜60.4%で
あって、前記最頻値の孔径の細孔が多数形成されている
ことが明らかである。
As shown in Table 1 and FIG. 3, in each embodiment of the present invention, the difference between the mode of the raw material carbide and the mode of the activated carbon obtained by alkali-activating the carbide is 0.6 to 0. 0.8 Å, which is in the range of 0.2 to 3 Å. As a result, the mode of the pore diameter of the activated carbon was 12.6 to 12.8 angstroms, and the relative frequency of the mode was 43 to 60.4%. It is clear that a large number of pores having a pore diameter of are formed.

【0059】また、本発明の各実施例の活性炭は、いず
れも連続孔率が20%以上であって、連続孔率が20%
に満たない各比較例に対し、前記分極性電極の体積当た
りの静電容量密度に優れていることが明らかである。
The activated carbon of each embodiment of the present invention has a continuous porosity of 20% or more and a continuous porosity of 20% or more.
It is apparent that each of the comparative examples less than the above has an excellent capacitance density per volume of the polarizable electrode.

【0060】さらに、図3から、前記分極性電極の体積
当たりの静電容量密度は、連続孔率20%を境界として
その大小が別れていることが明らかである。
Further, it is apparent from FIG. 3 that the capacitance density per volume of the polarizable electrode is different in magnitude from the boundary of continuous porosity of 20%.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】塩化ビニル系樹脂の熱重量測定のチャート。FIG. 1 is a chart of a thermogravimetric measurement of a vinyl chloride resin.

【図2】TEM画像解析法による炭化物の一次元パワー
スペクトル(細孔径の度数分布と見なすことができる)
を示すグラフ。
FIG. 2: One-dimensional power spectrum of carbide by TEM image analysis (can be regarded as frequency distribution of pore diameter)
A graph showing.

【図3】活性炭の連続孔率と該活性炭を用いる分極性電
極の体積当たりの静電容量密度との関係を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between continuous porosity of activated carbon and capacitance density per volume of a polarizable electrode using the activated carbon.

【図4】電気二重層コンデンサの一構成例の一部を切り
欠いて示す説明的断面図。
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a part of a configuration example of an electric double-layer capacitor in a cutaway manner.

【符号の説明図】[Explanation of symbols]

1…分極性電極、 2…セパレータ、 3,5…集電部
材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarizable electrode, 2 ... Separator, 3,5 ... Current collecting member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 茂樹 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Shigeki Koyama 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】易黒鉛化性有機物を焼成して得られる炭化
物を、アルカリ賦活してなる活性炭であって、TEM画
像解析法による細孔径分布の最頻値が10〜20オング
ストロームの範囲にあり、TEM画像における面積が5
00平方オングストローム以上の細孔の合計面積の全細
孔面積に対する割合で示される連続孔率が20%以上で
あることを特徴とする有機溶媒系電気二重層コンデンサ
電極用活性炭。
An activated carbon obtained by calcining a carbide obtained by calcining an easily graphitizable organic substance, wherein the mode of pore size distribution by TEM image analysis is in the range of 10 to 20 angstroms. , The area in the TEM image is 5
Activated carbon for an organic solvent-based electric double layer capacitor electrode, wherein a continuous porosity represented by a ratio of a total area of pores of 00 square angstroms or more to a total pore area is 20% or more.
【請求項2】前記細孔径分布の最頻値が11〜15オン
グストロームの範囲にあることを特徴とする請求項1記
載の有機溶媒系電気二重層コンデンサ電極用活性炭。
2. The activated carbon for an organic solvent-based electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the mode of the pore diameter distribution is in the range of 11 to 15 Å.
【請求項3】前記範囲の最頻値を有する細孔の数が全細
孔数の40%以上であることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の有機溶媒系電気二重層コンデンサ電極
用活性炭。
3. The organic solvent-based electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the number of pores having a mode value in the range is 40% or more of the total number of pores. For activated carbon.
【請求項4】前記炭化物のTEM画像解析法による細孔
径分布の最頻値と、炭化物をアルカリ賦活してなる活性
炭のTEM画像解析法による細孔径分布の最頻値との差
が、0.2〜3オングストロームの範囲であることを特
徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の有
機溶媒系電気二重層コンデンサ電極用活性炭。
4. The difference between the mode of the pore size distribution of the carbide by TEM image analysis and the mode of the pore size distribution of the activated carbon obtained by alkali-activating the carbide by TEM image analysis is 0. The activated carbon for an organic solvent-based electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the activated carbon is in the range of 2 to 3 angstroms.
【請求項5】前記易黒鉛化性有機物が塩化ビニル系樹脂
である請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の有機
溶媒系電気二重層コンデンサ電極用活性炭。
5. The activated carbon for an organic solvent-based electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the graphitizable organic substance is a vinyl chloride resin.
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