JPH10270292A - 電気二重層キャパシタ用負極 - Google Patents
電気二重層キャパシタ用負極Info
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- JPH10270292A JPH10270292A JP9068337A JP6833797A JPH10270292A JP H10270292 A JPH10270292 A JP H10270292A JP 9068337 A JP9068337 A JP 9068337A JP 6833797 A JP6833797 A JP 6833797A JP H10270292 A JPH10270292 A JP H10270292A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高容量で、かつ充放電サイクル特性に優れた電
気二重層キャパシタを実現可能な電気二重層キャパシタ
用負極を提供すること。 【解決手段】電気二重層キャパシタ用負極として、リチ
ウムを主成分とするリチウム負極体３とセパレータ５と
の間に、活性炭を主成分とするデンドライト成長阻止用
の多孔性炭素材層１が介設される。このようにすれば、
充放電サイクルによりリチウム負極体からのデンドライ
トの成長はこの多孔性炭素材層により物理的または電気
化学的に阻止されるので、サイクル特性を向上すること
ができる。更に、多孔性炭素材層１とリチウム負極体３
との間に金属多孔体層２を設ければ、電気抵抗を低減
し、かつ、一層のデンドライト成長阻止を実現すること
ができる。
気二重層キャパシタを実現可能な電気二重層キャパシタ
用負極を提供すること。 【解決手段】電気二重層キャパシタ用負極として、リチ
ウムを主成分とするリチウム負極体３とセパレータ５と
の間に、活性炭を主成分とするデンドライト成長阻止用
の多孔性炭素材層１が介設される。このようにすれば、
充放電サイクルによりリチウム負極体からのデンドライ
トの成長はこの多孔性炭素材層により物理的または電気
化学的に阻止されるので、サイクル特性を向上すること
ができる。更に、多孔性炭素材層１とリチウム負極体３
との間に金属多孔体層２を設ければ、電気抵抗を低減
し、かつ、一層のデンドライト成長阻止を実現すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムを負極と
する電気二重層キャパシタ用負極に関する。
する電気二重層キャパシタ用負極に関する。
【０００２】
【従来の技術】正極に活性炭、負極にリチウムを用いた
電気二重層キャパシタは高容量となるが、リチウム負極
は、充放電サイクルによってリチウム極表面に樹枝状の
リチウムデンドライトや泡状のリチウムが析出し、セパ
レータを破って正、負極を短絡させたり、リチウムの活
性を低下させたりするという問題を有している。
電気二重層キャパシタは高容量となるが、リチウム負極
は、充放電サイクルによってリチウム極表面に樹枝状の
リチウムデンドライトや泡状のリチウムが析出し、セパ
レータを破って正、負極を短絡させたり、リチウムの活
性を低下させたりするという問題を有している。
【０００３】特開昭６０ー２６３４１９号公報は、電気
二重層キャパシタにおけるリチウム負極のデンドライト
成長を抑止するために、負極としてリチウム合金を負極
として用いることを提案している。
二重層キャパシタにおけるリチウム負極のデンドライト
成長を抑止するために、負極としてリチウム合金を負極
として用いることを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報が
提案するリチウムを吸蔵した金属またはリチウム合金を
電気二重層キャパシタの負極として用いると、サイクル
特性は改良されるが容量はリチウム金属を用いた場合に
比べて大幅に低下してしまう問題がある。本発明は、か
かる問題点に鑑みなされたものであり、高容量で、かつ
充放電サイクル特性に優れた電気二重層キャパシタを実
現可能な電気二重層キャパシタ用負極を提供すること
を、その目的としている。
提案するリチウムを吸蔵した金属またはリチウム合金を
電気二重層キャパシタの負極として用いると、サイクル
特性は改良されるが容量はリチウム金属を用いた場合に
比べて大幅に低下してしまう問題がある。本発明は、か
かる問題点に鑑みなされたものであり、高容量で、かつ
充放電サイクル特性に優れた電気二重層キャパシタを実
現可能な電気二重層キャパシタ用負極を提供すること
を、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の構成によれば、
電気二重層キャパシタ用負極として、リチウムを主成分
とするリチウム負極体とセパレータとの間に、活性炭を
主成分とするデンドライト成長阻止用の多孔性炭素材層
が介設される。このようにすれば、充放電サイクルによ
りリチウム負極体からのデンドライトの成長はこの多孔
性炭素材層により物理的または電気化学的に阻止される
ので、このデンドライトがセパレータが破損して電極間
短絡が生じるのを防止することができる。また、リチウ
ム負極体の活性が低下することもない。したがって、充
放電サイクル寿命の低下を回避しつつ、リチウム負極体
のリチウム比率が高くして容量増大を実現することがで
きる。
電気二重層キャパシタ用負極として、リチウムを主成分
とするリチウム負極体とセパレータとの間に、活性炭を
主成分とするデンドライト成長阻止用の多孔性炭素材層
が介設される。このようにすれば、充放電サイクルによ
りリチウム負極体からのデンドライトの成長はこの多孔
性炭素材層により物理的または電気化学的に阻止される
ので、このデンドライトがセパレータが破損して電極間
短絡が生じるのを防止することができる。また、リチウ
ム負極体の活性が低下することもない。したがって、充
放電サイクル寿命の低下を回避しつつ、リチウム負極体
のリチウム比率が高くして容量増大を実現することがで
きる。
【０００６】更に説明すれば、活性炭を主成分とする多
孔性炭素材層は、微細かつ無数の孔をもち、リチウムイ
オンの通過を許すもののデンドライトの成長に対しては
それを機械的に阻止する。また、リチウムイオンは電解
液から負極に戻る際、リチウム負極体表面の多孔性炭素
材層のアシストによりリチウム負極体の全表面にわたっ
て均一に戻ることができ、特定の部位にデンドライトが
成長することが電気化学的に抑止される。更に、リチウ
ムデンドライトは、多孔性炭素材層中にまたはその表面
において、再溶解したり、活性炭中に微粒子となって析
出したりし、持続的なデンドライト成長は多孔性炭素材
層により阻止される。
孔性炭素材層は、微細かつ無数の孔をもち、リチウムイ
オンの通過を許すもののデンドライトの成長に対しては
それを機械的に阻止する。また、リチウムイオンは電解
液から負極に戻る際、リチウム負極体表面の多孔性炭素
材層のアシストによりリチウム負極体の全表面にわたっ
て均一に戻ることができ、特定の部位にデンドライトが
成長することが電気化学的に抑止される。更に、リチウ
ムデンドライトは、多孔性炭素材層中にまたはその表面
において、再溶解したり、活性炭中に微粒子となって析
出したりし、持続的なデンドライト成長は多孔性炭素材
層により阻止される。
【０００７】更に、多孔性炭素材層は導電体でもあるの
で、単にリチウムイオンの通過を許し、かつ、デンドラ
イト成長阻止を行うだけでなく、リチウム負極体からな
る負極の電極抵抗の低減効果ももつ。本発明の構成によ
れば更に、金属多孔体層がリチウム負極体と多孔性炭素
材層との間に介設される。
で、単にリチウムイオンの通過を許し、かつ、デンドラ
イト成長阻止を行うだけでなく、リチウム負極体からな
る負極の電極抵抗の低減効果ももつ。本発明の構成によ
れば更に、金属多孔体層がリチウム負極体と多孔性炭素
材層との間に介設される。
【０００８】このようにすれば、上述した作用効果に加
えて更に、この金属多孔体層がリチウムイオンの通過を
許しつつリチウム負極体から多孔性炭素材層へのデンド
ライトの成長を抑止するとともに、リチウム負極体及び
多孔性炭素材層に対する導電部材として機能し、負極の
内部電極抵抗を低減することができる。したがって、金
属多孔体層の孔部を貫通してデンドライトが多孔性炭素
材層側へ突出したとしても、このデンドライトはか細い
ものとなるので、多孔性炭素材層によるデンドライト阻
止効果を一層向上することができる。
えて更に、この金属多孔体層がリチウムイオンの通過を
許しつつリチウム負極体から多孔性炭素材層へのデンド
ライトの成長を抑止するとともに、リチウム負極体及び
多孔性炭素材層に対する導電部材として機能し、負極の
内部電極抵抗を低減することができる。したがって、金
属多孔体層の孔部を貫通してデンドライトが多孔性炭素
材層側へ突出したとしても、このデンドライトはか細い
ものとなるので、多孔性炭素材層によるデンドライト阻
止効果を一層向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の好適な態様において、金
属多孔体層が、負極の集電体として負極リード端子に接
続される。このようにすれば、上述した第２の構成の作
用効果に加えて更に、この金属多孔体層が集電体を兼ね
るために、従来の集電体を省略する（もしくは従来の集
電体を転用する）ことができることになり、金属多孔体
層の追加に伴う負極重量、体積の増大を回避することが
できる。
属多孔体層が、負極の集電体として負極リード端子に接
続される。このようにすれば、上述した第２の構成の作
用効果に加えて更に、この金属多孔体層が集電体を兼ね
るために、従来の集電体を省略する（もしくは従来の集
電体を転用する）ことができることになり、金属多孔体
層の追加に伴う負極重量、体積の増大を回避することが
できる。
【００１０】上記多孔性炭素材層は、リチウムイオンを
通過させ、電解液を充填できるものであればよいが、活
性炭を主に含むものが好適である。活性炭はデンドライ
ト成長を阻止するほど微細な孔部を無数に有し、その表
面積も極めて大きく、リチウムイオンの通過の支障とは
ならず、電解液の充填量も大きい。活性炭としては、比
表面積が１００〜３０００平方ｍ／ｇのものが好適であ
る。１００平方ｍ／ｇ未満の場合、活性炭中の電解液の
割合が低下して、リチウムイオンの移動性が阻害され、
３０００平方ｍ／ｇを超える場合には、活性炭の強度が
低下して、リチウムデンドライトが活性炭を破壊しなが
ら成長する可能性が生じる。
通過させ、電解液を充填できるものであればよいが、活
性炭を主に含むものが好適である。活性炭はデンドライ
ト成長を阻止するほど微細な孔部を無数に有し、その表
面積も極めて大きく、リチウムイオンの通過の支障とは
ならず、電解液の充填量も大きい。活性炭としては、比
表面積が１００〜３０００平方ｍ／ｇのものが好適であ
る。１００平方ｍ／ｇ未満の場合、活性炭中の電解液の
割合が低下して、リチウムイオンの移動性が阻害され、
３０００平方ｍ／ｇを超える場合には、活性炭の強度が
低下して、リチウムデンドライトが活性炭を破壊しなが
ら成長する可能性が生じる。
【００１１】多孔性炭素材層は、活性炭の他、カーボン
ブラックなどの粉末炭素系材料を結着材で固化させたも
のを用いることができる。多孔性炭素材層の厚さは、
０．００１〜１０ｍｍとすることが望ましい。０．００
１ｍｍ未満の場合にはリチウムデンドライトがそれを貫
通して充放電時にショートが発生したりする可能性を生
じ、１０ｍｍを越える場合には負極において発生するリ
チウムイオンのセパレ−タ側への移動が妨げられ、容量
や大電流特性が低下する。更に、多孔性炭素材層にニッ
ケル微粉末などの導電助材を添加することもできる。
ブラックなどの粉末炭素系材料を結着材で固化させたも
のを用いることができる。多孔性炭素材層の厚さは、
０．００１〜１０ｍｍとすることが望ましい。０．００
１ｍｍ未満の場合にはリチウムデンドライトがそれを貫
通して充放電時にショートが発生したりする可能性を生
じ、１０ｍｍを越える場合には負極において発生するリ
チウムイオンのセパレ−タ側への移動が妨げられ、容量
や大電流特性が低下する。更に、多孔性炭素材層にニッ
ケル微粉末などの導電助材を添加することもできる。
【００１２】金属多孔体層としては、導電性の銅、ニッ
ケル、ステンレス等の金属のメッシュやパンチングメタ
ルや発泡体を用いることができる。金属多孔体層の厚さ
としては１０ｍｍ以下とすることが望ましい。１０ｍｍ
を超えると、キャパシタに占める電極の割合が大きくな
り、体積あたり、重量あたりの要領が低下してしまうと
いう問題が生じる。
ケル、ステンレス等の金属のメッシュやパンチングメタ
ルや発泡体を用いることができる。金属多孔体層の厚さ
としては１０ｍｍ以下とすることが望ましい。１０ｍｍ
を超えると、キャパシタに占める電極の割合が大きくな
り、体積あたり、重量あたりの要領が低下してしまうと
いう問題が生じる。
【００１３】リチウム負極体表面への多孔性炭素材層及
び金属多孔体の積層物を被着する方法としては、例え
ば、活性炭に少量の結着材を加えて混合した後、金属多
孔体層上にプレス成形したものをリチウム負極体に押圧
したり、結着材を溶剤に溶かして上記金属多孔体層の表
面に塗布後、溶剤を蒸発させてからリチウム負極体に重
ねて接着するなどの積層方法が採用できる。結着材とし
ては、例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンなどの強
度及び化学的安定性に優れた樹脂を採用することができ
る。
び金属多孔体の積層物を被着する方法としては、例え
ば、活性炭に少量の結着材を加えて混合した後、金属多
孔体層上にプレス成形したものをリチウム負極体に押圧
したり、結着材を溶剤に溶かして上記金属多孔体層の表
面に塗布後、溶剤を蒸発させてからリチウム負極体に重
ねて接着するなどの積層方法が採用できる。結着材とし
ては、例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンなどの強
度及び化学的安定性に優れた樹脂を採用することができ
る。
【００１４】正極としては、活性炭を用いることができ
る。また、正極の導電性を向上させるために、アセチレ
ンブラック、ケッチェンブラック等の導電材を利用する
こともできる。電解液としては、例えば、有機溶媒に可
溶な塩類を溶解させた電解液、または固体電解質を用い
ることができる。塩類は例えば、有機溶媒に溶解して、
濃度０．１〜３モル／リットルに調製して用いることが
できる。上記塩類としては、例えばＬｉＣｌＯ4 、Ｌｉ
ＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 Ｓ
Ｏ3、ＬｉＡｌＣｌ4 、Ｌｉ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎのグ
ループから選ばれる１種又は２種以上を用いることがで
きる。
る。また、正極の導電性を向上させるために、アセチレ
ンブラック、ケッチェンブラック等の導電材を利用する
こともできる。電解液としては、例えば、有機溶媒に可
溶な塩類を溶解させた電解液、または固体電解質を用い
ることができる。塩類は例えば、有機溶媒に溶解して、
濃度０．１〜３モル／リットルに調製して用いることが
できる。上記塩類としては、例えばＬｉＣｌＯ4 、Ｌｉ
ＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 Ｓ
Ｏ3、ＬｉＡｌＣｌ4 、Ｌｉ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎのグ
ループから選ばれる１種又は２種以上を用いることがで
きる。
【００１５】有機溶媒としては、例えば、エチレンカー
ボネイト、プロピレンカーボネイト、ジメチルスルホキ
シド、スルホラン、γ―プチロラクトン、１，２―ジメ
トキシエタン、Ｎ，Ｎージメチルホルムアミド、テトラ
ヒドロフラン、１，３―ジオキソラン、２ーメチルテト
ラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルカーボネ
イト及びこれらの混合物のグループから選ばれる１種又
は２種以上を用いることができる。
ボネイト、プロピレンカーボネイト、ジメチルスルホキ
シド、スルホラン、γ―プチロラクトン、１，２―ジメ
トキシエタン、Ｎ，Ｎージメチルホルムアミド、テトラ
ヒドロフラン、１，３―ジオキソラン、２ーメチルテト
ラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルカーボネ
イト及びこれらの混合物のグループから選ばれる１種又
は２種以上を用いることができる。
【００１６】固体電解質の場合には上記塩類を、ポリエ
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリホスフ
ァゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド等の
有機溶媒若しくはこれらの誘導体、又はこれらの混合物
等のイオン伝導性高分子材料に添加して用いることがで
きる。
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリホスフ
ァゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド等の
有機溶媒若しくはこれらの誘導体、又はこれらの混合物
等のイオン伝導性高分子材料に添加して用いることがで
きる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について説明す
る。本実施例の電気二重層キャパシタは図１に示すごと
く、負極側活性炭層（本発明でいう多孔性炭素材層）
１、金属多孔体層２、リチウム負極体３、正極４、セパ
レ−タ５及び電解液６からなり、不図示の缶に密閉され
ている。これら負極側活性炭層１、金属多孔体層２及び
リチウム負極体３は負極側積層体を構成しており、セパ
レータ５が負極側積層体と正極４との間に介設されてい
る。
る。本実施例の電気二重層キャパシタは図１に示すごと
く、負極側活性炭層（本発明でいう多孔性炭素材層）
１、金属多孔体層２、リチウム負極体３、正極４、セパ
レ−タ５及び電解液６からなり、不図示の缶に密閉され
ている。これら負極側活性炭層１、金属多孔体層２及び
リチウム負極体３は負極側積層体を構成しており、セパ
レータ５が負極側積層体と正極４との間に介設されてい
る。
【００１８】負極側活性炭層１はリチウム負極体３のセ
パレ−タ５側の表面を被覆しており、金属多孔体層２は
負極側活性炭層１とリチウム負極体３との間に介設され
ている。活性炭の比表面積は２３００平方ｍ／ｇに設定
されており、その厚さは０．３ｍｍに設定されている。
４１はステンレス鋼からなる正極集電体であり、金属多
孔体層２はステンレス鋼のメッシュ（ＳＵＳ３０４）か
らなる。
パレ−タ５側の表面を被覆しており、金属多孔体層２は
負極側活性炭層１とリチウム負極体３との間に介設され
ている。活性炭の比表面積は２３００平方ｍ／ｇに設定
されており、その厚さは０．３ｍｍに設定されている。
４１はステンレス鋼からなる正極集電体であり、金属多
孔体層２はステンレス鋼のメッシュ（ＳＵＳ３０４）か
らなる。
【００１９】この電気二重層キャパシタの製造方法につ
いて説明する。まず、活性炭（比表面積２３００平方ｍ
／ｇ、関西熱化学ＫＫ製）２０ｍｇに結着材としてのポ
リテトラフルオロエチレン（ダイキン工業ＫＫ製）を混
合した。結着材の混合比は、活性炭及び結着材の合計重
量に対して、４重量％とした。次に、この混合物を０．
３ＧＰａの圧力で、直径１５ｍｍのステンレス鋼のメッ
シュ（ＳＵＳ３０４）上にプレス成形して、負極側活性
炭層１と金属多孔体層２との積層物を形成し、更に、こ
の積層物をリチウム負極体３に圧着した。リチウム負極
体３の直径は直径１５ｍｍ、その厚さは０．４ｍｍとし
た。
いて説明する。まず、活性炭（比表面積２３００平方ｍ
／ｇ、関西熱化学ＫＫ製）２０ｍｇに結着材としてのポ
リテトラフルオロエチレン（ダイキン工業ＫＫ製）を混
合した。結着材の混合比は、活性炭及び結着材の合計重
量に対して、４重量％とした。次に、この混合物を０．
３ＧＰａの圧力で、直径１５ｍｍのステンレス鋼のメッ
シュ（ＳＵＳ３０４）上にプレス成形して、負極側活性
炭層１と金属多孔体層２との積層物を形成し、更に、こ
の積層物をリチウム負極体３に圧着した。リチウム負極
体３の直径は直径１５ｍｍ、その厚さは０．４ｍｍとし
た。
【００２０】一方、正極としては、活性炭（比表面積２
３００平方ｍ／ｇ、関西熱化学ＫＫ製）２０ｍｇに、結
着材としてのポリテトラフルオロエチレン（ダイキン工
業ＫＫ製）を混合した。結着材の混合比は、活性炭及び
結着材の合計重量に対して、４重量％とした。次に、こ
れを０．３ＧＰａの圧力で、直径１５ｍｍのステンレス
鋼メッシュ（ＳＵＳ３０４）からなる集電体４１上にプ
レス成形して、円板状の正極４を作製した。
３００平方ｍ／ｇ、関西熱化学ＫＫ製）２０ｍｇに、結
着材としてのポリテトラフルオロエチレン（ダイキン工
業ＫＫ製）を混合した。結着材の混合比は、活性炭及び
結着材の合計重量に対して、４重量％とした。次に、こ
れを０．３ＧＰａの圧力で、直径１５ｍｍのステンレス
鋼メッシュ（ＳＵＳ３０４）からなる集電体４１上にプ
レス成形して、円板状の正極４を作製した。
【００２１】次に、エチレンカーボネイトとジエチルカ
ーボネイト（三菱化学ＫＫ製）との混合物（体積比１：
１）に、１モル／リットルのＬｉＰＦ6を溶解して電解
液６を得た。また、多孔性ポリエチレンで作製したセパ
レ−タ５の片側に正極４及び正極集電体４１を配置し、
その反対側に、負極側活性炭層１と金属多孔体層２との
積層物、リチウム負極体３を配置し、電気二重層キャパ
シタを作製した。
ーボネイト（三菱化学ＫＫ製）との混合物（体積比１：
１）に、１モル／リットルのＬｉＰＦ6を溶解して電解
液６を得た。また、多孔性ポリエチレンで作製したセパ
レ−タ５の片側に正極４及び正極集電体４１を配置し、
その反対側に、負極側活性炭層１と金属多孔体層２との
積層物、リチウム負極体３を配置し、電気二重層キャパ
シタを作製した。
【００２２】（比較例）比較例の電気二重層キャパシタ
を図２に示す。この電気二重層キャパシタは、従来技術
（特開昭６０ー２６３４１９）に従って作製したもので
あって、その負極７は、Ｐｂ（８０ｗｔ％）ーＣｄ（２
０ｗｔ％）からなる合金（１００ｍｇ）にリチウム金属
（５ｍｇ）を貼り合わせたものを用い、集電体７１を負
極７の反セパレータ側に貼り合わせた。充放電により、
非分極性電極（ＰｂーＣｄ）Ｌｉ x が形成された。セパ
レ−タ５には多孔質ポリエチレン製のものを、電解液６
にはエチレンカーボネイトとジエチルカーボネート（三
菱化学ＫＫ製）との体積比１：１の混合物に、１モル／
リットルのＬｉＰＦ6を溶解したものを用いた。正極４
は、活性炭（比表面積２３００平方ｍ／ｇ、関西熱化学
ＫＫ製）２０ｍｇに、結着材としてのポリテトラフルオ
ロエチレン（ダイキン工業ＫＫ製）を混合して作製し
た。結着材の混合量は、活性炭及び結着材の合計重量に
対して４重量％とした。次に、これを０．３ＧＰａの圧
力で、集電体４１としての直径１５ｍｍのステンレス鋼
メッシュ（ＳＵＳ３０４）上にプレス成形して、円板状
の正極４を得た。
を図２に示す。この電気二重層キャパシタは、従来技術
（特開昭６０ー２６３４１９）に従って作製したもので
あって、その負極７は、Ｐｂ（８０ｗｔ％）ーＣｄ（２
０ｗｔ％）からなる合金（１００ｍｇ）にリチウム金属
（５ｍｇ）を貼り合わせたものを用い、集電体７１を負
極７の反セパレータ側に貼り合わせた。充放電により、
非分極性電極（ＰｂーＣｄ）Ｌｉ x が形成された。セパ
レ−タ５には多孔質ポリエチレン製のものを、電解液６
にはエチレンカーボネイトとジエチルカーボネート（三
菱化学ＫＫ製）との体積比１：１の混合物に、１モル／
リットルのＬｉＰＦ6を溶解したものを用いた。正極４
は、活性炭（比表面積２３００平方ｍ／ｇ、関西熱化学
ＫＫ製）２０ｍｇに、結着材としてのポリテトラフルオ
ロエチレン（ダイキン工業ＫＫ製）を混合して作製し
た。結着材の混合量は、活性炭及び結着材の合計重量に
対して４重量％とした。次に、これを０．３ＧＰａの圧
力で、集電体４１としての直径１５ｍｍのステンレス鋼
メッシュ（ＳＵＳ３０４）上にプレス成形して、円板状
の正極４を得た。
【００２３】（試験結果）上述の如く作製した実施例品
に対して、電流密度２．０ｍＡ／平方ｃｍ、充電電圧
４．４Ｖ、放電電圧１．６Ｖに設定して充放電を４００
回繰り返した。同様に、上述の如く作製した比較例品に
対して、従来技術に従い、３．０Ｖ、室温で直流電圧を
４８時間印加した後、電流密度２．０ｍＡ／平方ｃｍ、
充電電圧４．４Ｖ、放電電圧１．６Ｖに設定して充放電
を２５０回繰り返した。実施例品の充電容量及び放電容
量の変化と、比較例品の充電容量及び放電容量の変化を
図３に示す。
に対して、電流密度２．０ｍＡ／平方ｃｍ、充電電圧
４．４Ｖ、放電電圧１．６Ｖに設定して充放電を４００
回繰り返した。同様に、上述の如く作製した比較例品に
対して、従来技術に従い、３．０Ｖ、室温で直流電圧を
４８時間印加した後、電流密度２．０ｍＡ／平方ｃｍ、
充電電圧４．４Ｖ、放電電圧１．６Ｖに設定して充放電
を２５０回繰り返した。実施例品の充電容量及び放電容
量の変化と、比較例品の充電容量及び放電容量の変化を
図３に示す。
【００２４】図３からわかるように、実施例品の容量は
比較例品に比べ大きく、サイクル特性も優れていること
がわかった。また、本実施例品は４００回までの充放電
サイクルに対して重大な短絡が生じていないことがわか
った。すなわち、本実施例によれば、放電容量が大き
く、かつ、充放電サイクル特性にも優れた電気二重層キ
ャパシタを実現できることがわかった。
比較例品に比べ大きく、サイクル特性も優れていること
がわかった。また、本実施例品は４００回までの充放電
サイクルに対して重大な短絡が生じていないことがわか
った。すなわち、本実施例によれば、放電容量が大き
く、かつ、充放電サイクル特性にも優れた電気二重層キ
ャパシタを実現できることがわかった。
【００２５】（変形態様）なお、上記実施例品のリチウ
ム負極体３の反セパレータ側の主面に、図２の比較例品
の負極集電体７１を貼り合わせてもよく、このようにす
れば負極の電気抵抗を一層低減することもできる。ま
た、金属多孔体層２として、リチウム吸蔵金属たとえ
ば、黒鉛、ビスマス、スズ、鉛、カドニウム、インジウ
ムなどを採用したり、デンドライトを生じないリチウム
合金を採用することもできる。ただし、この場合には、
負極用の金属集電体を追加することが望ましい。
ム負極体３の反セパレータ側の主面に、図２の比較例品
の負極集電体７１を貼り合わせてもよく、このようにす
れば負極の電気抵抗を一層低減することもできる。ま
た、金属多孔体層２として、リチウム吸蔵金属たとえ
ば、黒鉛、ビスマス、スズ、鉛、カドニウム、インジウ
ムなどを採用したり、デンドライトを生じないリチウム
合金を採用することもできる。ただし、この場合には、
負極用の金属集電体を追加することが望ましい。
【００２６】なお、本明細書では、集電体は電極主構成
物と電極リードとを接続する主電気経路をなす導電体を
意味するものとする。
物と電極リードとを接続する主電気経路をなす導電体を
意味するものとする。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セパレータとリチウム負極体との間に、活性炭を主素材
とするデンドライト阻止層を設けたので、容量の向上と
サイクル特性の向上とを同時に実現することができた。
セパレータとリチウム負極体との間に、活性炭を主素材
とするデンドライト阻止層を設けたので、容量の向上と
サイクル特性の向上とを同時に実現することができた。
【図１】本発明の実施例品の電気二重層キャパシタの構
成を示す模式断面図である。
成を示す模式断面図である。
【図２】比較例品の電気二重層キャパシタの構成を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図３】実施例品及び比較例品の電気二重層キャパシタ
の平均充放電容量のサイクル特性を示す特性図である。
の平均充放電容量のサイクル特性を示す特性図である。
１は負極側活性炭層（多孔性炭素材層）、２は金属多孔
体層、３はリチウム負極体、４は正極、５はセパレー
タ、６は電解液である。
体層、３はリチウム負極体、４は正極、５はセパレー
タ、６は電解液である。
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムを主成分とするリチウム負極体
と、 活性炭を主成分として前記リチウム負極体とセパレータ
との間に介設されるデンドライト成長阻止用の多孔性炭
素材層と、 前記リチウム負極体と多孔性炭素材層との間に介設され
る金属多孔体層と、 を有することを特徴とする電気二重層キャパシタ用負
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9068337A JPH10270292A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 電気二重層キャパシタ用負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9068337A JPH10270292A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 電気二重層キャパシタ用負極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270292A true JPH10270292A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13370938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9068337A Pending JPH10270292A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 電気二重層キャパシタ用負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6662506B2 (en) * | 2000-07-10 | 2003-12-16 | Gregor D. Fischer | Collapse-resistant frame system for structures |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP9068337A patent/JPH10270292A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6662506B2 (en) * | 2000-07-10 | 2003-12-16 | Gregor D. Fischer | Collapse-resistant frame system for structures |
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