JPH1027733A - 電気二重層キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents

電気二重層キャパシタおよびその製造方法

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JPH1027733A
JPH1027733A JP8183197A JP18319796A JPH1027733A JP H1027733 A JPH1027733 A JP H1027733A JP 8183197 A JP8183197 A JP 8183197A JP 18319796 A JP18319796 A JP 18319796A JP H1027733 A JPH1027733 A JP H1027733A
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JP
Japan
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layer capacitor
electric double
carbon
double layer
lithium
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JP8183197A
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English (en)
Inventor
Kazufumi Nishida
和史 西田
Seiji Nonaka
誠治 野中
Susumu Nomoto
進 野本
Masaki Ikeda
正樹 池田
Akihiko Yoshida
昭彦 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 【課題】 耐電圧の高い電気二重層キャパシタを提供す
る。 【解決手段】 活性炭を主とする正極、リチウムをイン
ターカレート/デインターカレートする炭素を主とする
負極、およびリチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解
した電解液からなる電気二重層キャパシタ。前記キャパ
シタを構成した後、外部直流電圧を印加して負極を安定
化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層キャパ
シタおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、民生用電子機器のポータブル化、
コードレス化が急速に進んでいる。これにつれてそれら
の機器のバックアップ電源を担う小形、軽量で、かつ効
率充放電特性を有する電気二重層キャパシタへの要望も
高まっている。このような観点から、特に非水系電解液
を用いる電気二重層キャパシタは、水溶液系のものと比
較して高電圧、高エネルギー密度を有するところからそ
の期待は大きく、開発が急がれている。従来、この分野
では二次電池が用いられていた。ところが、機器の小電
力化によりバックアップ電流が減少したことやサイクル
寿命、使用温度範囲などの点で電気二重層キャパシタの
方が優れているために、電気二重層キャパシタが広く用
いられるようになってきた。
【0003】しかしながら、電気二重層キャパシタにお
いては、高出力密度が得られるものの、高エネルギー密
度を得ることは困難である。これは耐電圧に起因すると
ころが大きく、電気二重層キャパシタではその耐電圧は
2.5Vであるのが現状である。ところで、半導体駆動
電圧は現在は3.3Vが主流となっている。従って、
3.3Vで使用するためには、単セルを積層して使用し
なければならない。この場合、容量値は、直列に接続す
る個数に反比例して小さくなってしまう。従来の電気二
重層キャパシタに用いられていた非水系電解液の溶媒γ
−ブチロラクトンやプロピレンカーボネートは、2.5
Vを越える高電圧を連続印加した場合に電解液が反応を
起こし、ガス発生するなどして劣化するという問題があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に鑑
み、耐電圧の向上した電気二重層キャパシタを提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電気二重層キャ
パシタは、活性炭を主とする正極、リチウムをインター
カレート/デインターカレートする炭素を主とする負
極、およびリチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解し
た電解液から構成される。本発明の電気二重層キャパシ
タは、炭素、特に黒鉛粉末を主とする再充電可能な電極
を負極に用いるので、高い起電力を有することから、そ
の分印加電圧を低くすることができ、これにより耐電圧
を向上することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】負極を構成する炭素は、球状の物
質であり、光学的に異方性で、単一の相からなるラメラ
構造を持った粒状物であって、かつこの粒状物は、ピッ
チの低温での熱処理過程で生じるメソフェーズ小球体を
黒鉛化したものであることが好ましい。光学的に異方性
で、しかも単一の相からなるラメラ構造を持つ黒鉛粒状
物は、代表的には、ピッチの炭素化過程で生じるメソフ
ェーズ小球体を高温で熱処理した球状のメソフェーズカ
ーボンマイクロビーズ(以下MCMBと略す)である。
さらに、この黒鉛粒状物の特徴は、その黒鉛粒子がきわ
めて均一な単一の相からなるところにあり、例えば粒子
の断面を偏光顕微鏡で見ると、ほとんど境界のない均一
相となっていることが観察される。特に、高結晶性でか
つ単一相であるため、負極の充放電において、電位が卑
でかつ電位変化が平坦となり、電圧特性の面からも有利
となる。ちなみに、この黒鉛粒状物は、リチウムのイン
ターカレーションおよびディインターカレーション反応
は金属リチウムに対して0.05〜0.20Vときわめ
て卑な電位で進行する。
【0007】この黒鉛は、整然とした結晶相を有する異
方性黒鉛であり、さらにラメラ構造、すなわち、球状粒
子内のc軸に垂直な結晶相が円盤を重ねたように配向し
た構造を有するもので、リチウムイオンのインターカレ
ーションはこの結晶層間へのリチウムの挿入となる。す
なわち、このようなラメラ構造であるために、リチウム
の侵入は粒子表面のすべての場所で可能となり、きわめ
てスムーズかつ高容量を確保しうるインターカレーショ
ン反応が実現できる。さらに、このような理想的なイン
ターカレーション反応が実現できることに加えて、この
黒鉛粒状物はほとんど真球状であり、黒鉛のc軸方向の
膨張および収縮に対して粒子内に物理的な歪みが生じに
くい形状であることもすぐれたサイクル可逆性を維持で
きる要因であると考えられる。また、負極の炭素として
は、繊維状の物質であり、単一の相からなるラメラ構造
を持ったものも好ましく用いられる。正極の活性炭は、
フェノール性物質を炭化賦活して得た活性炭であること
が好ましい。
【0008】本発明の電気二重層キャパシタの製造方法
は、活性炭を主とする正極、リチウムをインターカレー
ト/デインターカレートする炭素を主とする負極、およ
びリチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解した電解液
からなる電気二重層キャパシタを構成した後、外部直流
電圧または電流を印加して負極を安定化する工程を有す
る。ここで、前記の印加電圧は、電気二重層キャパシタ
の端子電圧が2.5〜3.3Vとなる範囲、また前記の
印加電流は0.2〜0.4mA/cm2であることが好
ましい。
【0009】電解液としては、従来より公知のものが使
用できる。しかし、黒鉛材料を負極に使用すると、プロ
ピレンカーボネートは充電時に分解反応を起こし、ガス
発生を伴う傾向があるために好ましくない。同様な環状
カーボネートであるエチレンカーボネートは、プロピレ
ンカーボネートのような副反応をほとんど伴わないが、
非常に高融点であり、常温では固体であるために単独溶
媒での使用は困難である。従って、エチレンカーボネー
トに、低融点でありかつ低粘性の溶媒である1,2−ジ
メトキシエタンやジエチルカーボネートなどの脂肪族カ
ルボン酸エステルを混合した混合溶媒を用いることが好
ましい。また、これらの溶媒に溶解するリチウム塩とし
ては、六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、
六フッ化ヒ酸リチウム、過塩素酸リチウムなどの従来よ
り公知のものがいずれも使用できる。電解液中のリチウ
ム塩の濃度は、電解液による内部抵抗を小さくするた
め、少なくとも0.1mol/l以上とすることが望ま
しく、通常0.2〜1.5mol/lとすることが好ま
しい。
【0010】図1は本発明による電気二重層キャパシタ
の構成例を示す。活性炭粉末または活性炭繊維からなる
分極性電極よりなる正極1は、アルミニウム金属からな
る集電体2上に一体に結合されている。負極3は、リチ
ウムをドープした黒鉛からなり、銅からなる集電体4と
一体に結合されている。5はポリプロピレン製のセパレ
ータ、6は正極ケース、7は負極端子を兼ねる封口板、
8はガスケットである。正極ケース6内に、正極1、セ
パレータ5、表面に金属リチウム箔を張り合わせた黒鉛
負極を組み入れ、有機電解液を注入後、ガスケット8と
封口板7を組み合わせて密閉することにより図のような
電気二重層キャパシタが得られる。なお、負極の黒鉛表
面に張り合わせたリチウムは、電解液に接することによ
り、黒鉛にドープされる。
【0011】
【実施例】以下、本発明をその実施例により詳しく説明
する。 《実施例1》正極には、フェノール系繊維を炭化賦活し
て得た活性炭繊維織布を用いた。この活性炭繊維織布の
一方の表面に、プラズマ溶射法によりアルミニウム層を
300μmの厚みに形成した。こうしてアルミニウム集
電体を形成した活性炭繊維織布を直径4.0mmの円形
に打ち抜いた。負極は次のようにして作製した。まず、
ピッチの低温における熱処理過程で生成するメソフェー
ズ小球体を原料としたMCMBを2800℃で熱処理を
施して黒鉛化した。これをポリフッ化ビニリデンのジメ
チルホルムアミド溶液に懸濁させてペースト状にした。
次に、このペーストを厚さ0.02mmの銅箔の片面に
塗着し、乾燥後、圧延して厚さ0.11〜0.12m
m、直径4.0mmの電極とした。次に、この電極に厚
さ0.01mm、直径4.0mmのリチウム金属を張り
合わせた。セパレータにはポリプロピレン製のものを、
また電解液にはエチレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートの体積比1:1の混合溶媒に1mol/lの六フ
ッ化リン酸リチウムを溶解させたものをそれぞれ用い
た。
【0012】このようにして図1に示す構成の電気二重
層キャパシタを作製した。このキャパシタに各種直流電
圧を48時間印加した。その後インピーダンスを測定し
た。また、0.3mA/cm2の電流密度で2000回
充放電後の容量を測定し、初期値からの減少率を求め
た。これらの結果を表1に示す。なお、ここに示す印加
電圧は、電気二重層キャパシタの端子電圧で表してい
る。表1より、端子電圧が3.0Vとなるような直流電
圧を印加したものが一番良好な特性を示すことがわかっ
た。端子電圧が3.5V以上となるような電圧を印加す
ると、電解液の分解が起こっていると考えられる。
【0013】
【表1】
【0014】《実施例2》実施例1と同じ構成を有する
キャパシタに外部直流電流を表2の条件で印加した。そ
の時のインピーダンスならびに0.3mA/cm2の電
流密度で2000回充放電後の容量の初期値に対する減
少率を同表に示す。表2より、印加電流密度0.3mA
/cm2のものが良好な充放電特性を示した。
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、充放電特
性に優れ、3.3V程度の電圧印加に耐える低インピー
ダンスの電気二重層キャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電気二重層キャパシタを示
す縦断面図である。
【符号の説明】 1 正極 2 正極集電体 3 負極 4 負極集電体 5 セパレータ 6 正極ケース 7 封口板 8 ガスケット
フロントページの続き (72)発明者 池田 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性炭を主とする正極、リチウムをイン
    ターカレート/デインターカレートする炭素を主とする
    負極、およびリチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解
    した電解液からなることを特徴とする電気二重層キャパ
    シタ。
  2. 【請求項2】 前記炭素が、球状の物質であり、光学的
    に異方性で、単一の相からなるラメラ構造を持った粒状
    物であって、かつこの粒状物は、ピッチの低温での熱処
    理過程で生じるメソフェーズ小球体を黒鉛化したもので
    ある請求項1記載の電気二重層キャパシタ。
  3. 【請求項3】 前記炭素が、繊維状の物質であり、単一
    の相からなるラメラ構造を持ったものである請求項1記
    載の電気二重層キャパシタ。
  4. 【請求項4】 前記正極の活性炭が、フェノール性物質
    を炭化賦活して得た活性炭である請求項1記載の電気二
    重層キャパシタ。
  5. 【請求項5】 活性炭を主とする正極、リチウムをイン
    ターカレート/デインターカレートする炭素を主とする
    負極、およびリチウム塩を非プロトン性有機溶媒に溶解
    した電解液からなる電気二重層キャパシタを構成した
    後、外部直流電圧または電流を印加して負極を安定化す
    る工程を有することを特徴とする電気二重層キャパシタ
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記印加電圧は電気二重層キャパシタの
    端子電圧が2.5〜3.3Vとなる範囲である請求項5
    記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記印加電流が0.2〜0.4mA/c
    2である請求項5記載の電気二重層キャパシタの製造
    方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284185A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Nippon Chemicon Corp 電気二重層コンデンサ用分極性電極およびその製造方法
KR20030047644A (ko) * 2001-12-07 2003-06-18 주식회사 네스캡 전기에너지 저장 장치
WO2009063966A1 (ja) 2007-11-16 2009-05-22 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha 非水系リチウム型蓄電素子
WO2015045389A1 (ja) 2013-09-25 2015-04-02 国立大学法人東京大学 アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む、電池、キャパシタ等の蓄電装置用電解液、及びその製造方法、並びに当該電解液を具備するキャパシタ
KR20180103193A (ko) 2013-09-25 2018-09-18 고쿠리츠다이가쿠호징 도쿄다이가쿠 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 알루미늄을 양이온으로 하는 염과, 헤테로 원소를 갖는 유기 용매를 포함하는, 전지, 커패시터 등의 축전 장치용 전해액 및, 그의 제조 방법, 그리고 당해 전해액을 구비하는 커패시터
US10686223B2 (en) 2013-09-25 2020-06-16 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Nonaqueous electrolyte secondary battery
US11011781B2 (en) 2013-09-25 2021-05-18 The University Of Tokyo Nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284185A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Nippon Chemicon Corp 電気二重層コンデンサ用分極性電極およびその製造方法
JP4518223B2 (ja) * 2000-03-31 2010-08-04 日本ケミコン株式会社 電気二重層コンデンサ用分極性電極およびその製造方法
KR20030047644A (ko) * 2001-12-07 2003-06-18 주식회사 네스캡 전기에너지 저장 장치
WO2009063966A1 (ja) 2007-11-16 2009-05-22 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha 非水系リチウム型蓄電素子
US8248757B2 (en) 2007-11-16 2012-08-21 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Nonaqueous lithium-type storage element
WO2015045389A1 (ja) 2013-09-25 2015-04-02 国立大学法人東京大学 アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む、電池、キャパシタ等の蓄電装置用電解液、及びその製造方法、並びに当該電解液を具備するキャパシタ
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