JPH1064759A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JPH1064759A JPH1064759A JP8223348A JP22334896A JPH1064759A JP H1064759 A JPH1064759 A JP H1064759A JP 8223348 A JP8223348 A JP 8223348A JP 22334896 A JP22334896 A JP 22334896A JP H1064759 A JPH1064759 A JP H1064759A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水の電気分解を抑制することができ、耐久性
の向上した電気二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】 電気二重層キャパシタの正極側集電体１
０に酸素過電圧の大きな金属を使用し、負極側集電体１
２に水素過電圧の大きな金属を使用して、正極側におけ
る酸化反応及び負極側における還元反応を抑制し、集電
体１０、１２上での水の電気分解を抑制した。また、正
極側分極性電極１４に表面官能基の量が多い活性炭を使
用し、負極側分極性電極に表面官能基の量が少ない活性
炭を使用し、正極側、負極側における活性炭表面の表面
官能基と水との反応を抑制し、不純物の発生等を低減し
た。以上により、電気二重層キャパシタの耐久性が向上
した。
の向上した電気二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】 電気二重層キャパシタの正極側集電体１
０に酸素過電圧の大きな金属を使用し、負極側集電体１
２に水素過電圧の大きな金属を使用して、正極側におけ
る酸化反応及び負極側における還元反応を抑制し、集電
体１０、１２上での水の電気分解を抑制した。また、正
極側分極性電極１４に表面官能基の量が多い活性炭を使
用し、負極側分極性電極に表面官能基の量が少ない活性
炭を使用し、正極側、負極側における活性炭表面の表面
官能基と水との反応を抑制し、不純物の発生等を低減し
た。以上により、電気二重層キャパシタの耐久性が向上
した。
Description
【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、特に耐久性が向上した電気二重層キャパシタに関
する。
シタ、特に耐久性が向上した電気二重層キャパシタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタの電解液には従来
より水又は有機溶媒が用いられているが、有機溶媒系電
解液においても、もともと微量の水分が混入している。
また、電気二重層キャパシタのセル製造時にも微量の水
分が混入する場合がある。
より水又は有機溶媒が用いられているが、有機溶媒系電
解液においても、もともと微量の水分が混入している。
また、電気二重層キャパシタのセル製造時にも微量の水
分が混入する場合がある。
【０００３】水の分解電圧は約１．２Ｖであるが、通常
有機溶媒系電気二重層キャパシタの駆動電圧は２．５Ｖ
前後であるので、電解液中に水が存在する場合には、電
気二重層キャパシタの駆動中に電気分解が起こる。この
電気分解は、分極性電極が形成される集電体金属表面及
び分極性電極の主材料である活性炭表面で生じると考え
られるが、いずれの場合においても、正極側では酸化反
応、負極側では還元反応が起こり、炭酸ガス（ＣＯ2 ）
が発生する。
有機溶媒系電気二重層キャパシタの駆動電圧は２．５Ｖ
前後であるので、電解液中に水が存在する場合には、電
気二重層キャパシタの駆動中に電気分解が起こる。この
電気分解は、分極性電極が形成される集電体金属表面及
び分極性電極の主材料である活性炭表面で生じると考え
られるが、いずれの場合においても、正極側では酸化反
応、負極側では還元反応が起こり、炭酸ガス（ＣＯ2 ）
が発生する。
【０００４】水の電気分解によりガスが発生した場合に
は、集電体上に膜状に形成された電極に剥離が生じ、集
電体との接触不良を起こして電気二重層キャパシタの内
部抵抗の増加の原因となる。また、特に活性炭表面で電
気分解が起こった場合には、活性炭表面にガスが付着
し、イオンの吸着が疎外されるので、これによっても内
部抵抗が増加する。
は、集電体上に膜状に形成された電極に剥離が生じ、集
電体との接触不良を起こして電気二重層キャパシタの内
部抵抗の増加の原因となる。また、特に活性炭表面で電
気分解が起こった場合には、活性炭表面にガスが付着
し、イオンの吸着が疎外されるので、これによっても内
部抵抗が増加する。
【０００５】また、電気二重層キャパシタの電解液中
に、水分が存在すると、水と電解液あるいは水と活性炭
表面に存在する表面官能基との間で化学反応が起こり、
様々な不純物が生成するという問題もある。このような
不純物が生成すると、これが活性炭の表面に付着し、あ
るいは活性炭の細孔に詰まることにより、電気二重層キ
ャパシタの内部抵抗の増加及び静電容量の低下という性
能の劣化につながる。
に、水分が存在すると、水と電解液あるいは水と活性炭
表面に存在する表面官能基との間で化学反応が起こり、
様々な不純物が生成するという問題もある。このような
不純物が生成すると、これが活性炭の表面に付着し、あ
るいは活性炭の細孔に詰まることにより、電気二重層キ
ャパシタの内部抵抗の増加及び静電容量の低下という性
能の劣化につながる。
【０００６】以上より、有機溶媒系電気二重層キャパシ
タ中には極力水分を残さないようにする必要があり、セ
ルの真空引きやセルの組み立てを窒素雰囲気中で行う等
の手法により現状で、水分量を数１０ｐｐｍまで低下さ
せることができている。
タ中には極力水分を残さないようにする必要があり、セ
ルの真空引きやセルの組み立てを窒素雰囲気中で行う等
の手法により現状で、水分量を数１０ｐｐｍまで低下さ
せることができている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に数１０ｐｐｍという極めて微量な水分であっても、数
万回から数十万回という電気二重層キャパシタの動作回
数を考慮した場合、電気二重層キャパシタの耐久性に大
きな影響を及ぼすと考えられる。従って、電気二重層キ
ャパシタの耐久性を向上させるためには、この微量の水
分の影響を除去するための技術が不可欠である。このた
め、電気二重層キャパシタの駆動中における水の電気分
解を抑制する技術が求められているが、従来このような
技術は開示されていない。
に数１０ｐｐｍという極めて微量な水分であっても、数
万回から数十万回という電気二重層キャパシタの動作回
数を考慮した場合、電気二重層キャパシタの耐久性に大
きな影響を及ぼすと考えられる。従って、電気二重層キ
ャパシタの耐久性を向上させるためには、この微量の水
分の影響を除去するための技術が不可欠である。このた
め、電気二重層キャパシタの駆動中における水の電気分
解を抑制する技術が求められているが、従来このような
技術は開示されていない。
【０００８】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、水の電気分解を抑制することが
でき、耐久性の向上した電気二重層キャパシタを提供す
ることにある。
のであり、その目的は、水の電気分解を抑制することが
でき、耐久性の向上した電気二重層キャパシタを提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、一対の集電体と、各集電体に設けら
れる分極性電極と、この分極性電極の間に介在されるセ
パレータと、分極性電極とセパレータに含浸される電解
液と、を備えた電気二重層キャパシタであって、前記集
電体の材料として、正極側に酸素過電圧の大きな金属を
用い、負極側に水素過電圧の大きな金属を用いることを
特徴とする。
に、第１の発明は、一対の集電体と、各集電体に設けら
れる分極性電極と、この分極性電極の間に介在されるセ
パレータと、分極性電極とセパレータに含浸される電解
液と、を備えた電気二重層キャパシタであって、前記集
電体の材料として、正極側に酸素過電圧の大きな金属を
用い、負極側に水素過電圧の大きな金属を用いることを
特徴とする。
【００１０】また、第２の発明は、第１の発明の電気二
重層キャパシタにおいて、前記酸素過電圧の大きな金属
として白金、金、銀の内から選択される１種の金属を用
い、前記水素過電圧の大きな金属として銅、ニッケル、
亜鉛の内から選択される１種の金属を用いることを特徴
とする。
重層キャパシタにおいて、前記酸素過電圧の大きな金属
として白金、金、銀の内から選択される１種の金属を用
い、前記水素過電圧の大きな金属として銅、ニッケル、
亜鉛の内から選択される１種の金属を用いることを特徴
とする。
【００１１】また、第３の発明は、一対の集電体と、各
集電体に設けられる分極性電極と、この分極性電極の間
に介在されるセパレータと、分極性電極とセパレータに
含浸される電解液と、を備えた電気二重層キャパシタで
あって、前記分極性電極の主材料である活性炭として、
正極側に表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に
表面官能基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とす
る。
集電体に設けられる分極性電極と、この分極性電極の間
に介在されるセパレータと、分極性電極とセパレータに
含浸される電解液と、を備えた電気二重層キャパシタで
あって、前記分極性電極の主材料である活性炭として、
正極側に表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に
表面官能基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とす
る。
【００１２】また、第４の発明は、第３の発明の電気二
重層キャパシタにおいて、前記表面官能基の量が多い活
性炭として石油コークス系の活性炭を用い、前記表面官
能基の量が少ない活性炭としてフェノール系の活性炭を
用いることを特徴とする。
重層キャパシタにおいて、前記表面官能基の量が多い活
性炭として石油コークス系の活性炭を用い、前記表面官
能基の量が少ない活性炭としてフェノール系の活性炭を
用いることを特徴とする。
【００１３】また、第５の発明は、一対の集電体と、各
集電体に設けられる分極性電極と、この分極性電極の間
に介在されるセパレータと、分極性電極とセパレータに
含浸される電解液と、を備えた電気二重層キャパシタで
あって、前記集電体の材料として、正極側に酸素過電圧
の大きな金属を用い、負極側に水素過電圧の大きな金属
を用い、前記分極性電極の主材料である活性炭として、
正極側に表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に
表面官能基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とす
る。
集電体に設けられる分極性電極と、この分極性電極の間
に介在されるセパレータと、分極性電極とセパレータに
含浸される電解液と、を備えた電気二重層キャパシタで
あって、前記集電体の材料として、正極側に酸素過電圧
の大きな金属を用い、負極側に水素過電圧の大きな金属
を用い、前記分極性電極の主材料である活性炭として、
正極側に表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に
表面官能基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とす
る。
【００１４】
【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。
を図面に基づいて説明する。
【００１５】図１には、電気二重層キャパシタにおける
電解液中の水の電気分解の様子が示される。図１におい
て、正極側集電体１０及び負極側集電体１２には、それ
ぞれ正極側分極性電極１４及び負極側分極性電極１６が
形成されている。これらの正極側分極性電極１４と負極
側分極性電極１６との間にはセパレータ１８が介在さ
れ、正極側、負極側分極性電極１４、１６とセパレータ
１８とには電解液が含浸されている。なお、図１には、
集電体１０、１２及び分極性電極１４、１６がそれぞれ
正負一対示されているが、実際にはこれらの正極側、負
極側集電体１０、１２及び正極側、負極側分極性電極１
４、１６がセパレータ１８を介して複数積層されてい
る。
電解液中の水の電気分解の様子が示される。図１におい
て、正極側集電体１０及び負極側集電体１２には、それ
ぞれ正極側分極性電極１４及び負極側分極性電極１６が
形成されている。これらの正極側分極性電極１４と負極
側分極性電極１６との間にはセパレータ１８が介在さ
れ、正極側、負極側分極性電極１４、１６とセパレータ
１８とには電解液が含浸されている。なお、図１には、
集電体１０、１２及び分極性電極１４、１６がそれぞれ
正負一対示されているが、実際にはこれらの正極側、負
極側集電体１０、１２及び正極側、負極側分極性電極１
４、１６がセパレータ１８を介して複数積層されてい
る。
【００１６】図１に示されるように、電解液中に存在す
る水分は、正極側、負極側集電体１０、１２の表面及び
正極側、負極側分極性電極１４、１６の活性炭表面で分
解反応を起こしている。従って、これら正極側、負極側
集電体１０、１２及び正極側、負極側分極性電極１４、
１６における水の分解反応を抑制することができれば、
前述した電極の剥離あるいは電極へのガスの付着及び不
純物の生成等を防止することができる。
る水分は、正極側、負極側集電体１０、１２の表面及び
正極側、負極側分極性電極１４、１６の活性炭表面で分
解反応を起こしている。従って、これら正極側、負極側
集電体１０、１２及び正極側、負極側分極性電極１４、
１６における水の分解反応を抑制することができれば、
前述した電極の剥離あるいは電極へのガスの付着及び不
純物の生成等を防止することができる。
【００１７】前述したように、正極側においては酸化反
応が、負極側においては還元反応が起こっているが、一
般に、酸素過電圧の大きな金属表面では酸化反応が起こ
りにくく、水素過電圧の大きな金属表面では還元反応が
起こりにくい。そこで、本発明の第１の特徴は、正極側
集電体１０として酸化反応を起こしにくい酸素過電圧の
大きな金属を使用し、負極側集電体１２として還元反応
を起こしにくい水素過電圧の大きな金属を使用した点に
ある。具体的には、正極側に白金（Ｐｔ）、金（Ａ
ｕ）、銀（Ａｇ）等の酸素過電圧の大きな金属が使用さ
れている。また、負極側に銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等の水素過電圧の大きな金属が使用
されている。
応が、負極側においては還元反応が起こっているが、一
般に、酸素過電圧の大きな金属表面では酸化反応が起こ
りにくく、水素過電圧の大きな金属表面では還元反応が
起こりにくい。そこで、本発明の第１の特徴は、正極側
集電体１０として酸化反応を起こしにくい酸素過電圧の
大きな金属を使用し、負極側集電体１２として還元反応
を起こしにくい水素過電圧の大きな金属を使用した点に
ある。具体的には、正極側に白金（Ｐｔ）、金（Ａ
ｕ）、銀（Ａｇ）等の酸素過電圧の大きな金属が使用さ
れている。また、負極側に銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等の水素過電圧の大きな金属が使用
されている。
【００１８】従来は、各集電体１０、１２として、それ
ぞれ同種類の金属が使用されていたが、この場合には、
酸素過電圧あるいは水素過電圧のどちらか一方は小さい
値となっていた。従って、酸素過電圧あるいは水素過電
圧の小さな方の集電体表面で水の電気分解が起こりやす
いという問題があった。しかし、上記本発明において
は、正極側、負極側集電体１０、１２の材料として、そ
れぞれ酸素過電圧、水素過電圧が大きな金属を選択して
いるので、従来の電気二重層キャパシタよりも集電体１
０、１２の表面における水の電気分解の発生を抑制する
ことができる。
ぞれ同種類の金属が使用されていたが、この場合には、
酸素過電圧あるいは水素過電圧のどちらか一方は小さい
値となっていた。従って、酸素過電圧あるいは水素過電
圧の小さな方の集電体表面で水の電気分解が起こりやす
いという問題があった。しかし、上記本発明において
は、正極側、負極側集電体１０、１２の材料として、そ
れぞれ酸素過電圧、水素過電圧が大きな金属を選択して
いるので、従来の電気二重層キャパシタよりも集電体１
０、１２の表面における水の電気分解の発生を抑制する
ことができる。
【００１９】図２には、図１に示された正極側、負極側
分極性電極１４、１６における分解反応の説明図が示さ
れる。図２（ａ）には、分極性電極１４、１６に使用さ
れる活性炭の構造式が示されるが、一般に、活性炭表面
には、−ＯＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ等の官能基が結合
している。
分極性電極１４、１６における分解反応の説明図が示さ
れる。図２（ａ）には、分極性電極１４、１６に使用さ
れる活性炭の構造式が示されるが、一般に、活性炭表面
には、−ＯＨ、−ＣＨＯ、−ＣＯＯＨ等の官能基が結合
している。
【００２０】これらの活性炭表面に結合した官能基と水
との反応の様子が図２（ｂ）、（ｃ）に示される。図２
（ｂ）においては、正極反応として酸化反応が起こり、
活性炭の環状構造を構成する炭素のうち水素が結合した
部分とＯＨ- とが反応し、活性炭表面に−ＯＨという官
能基が結合する。一方、負極反応としては還元反応が起
こり、官能基−ＯＨが結合している炭素に対してＨ+ が
反応し、官能基−ＯＨが外れて−Ｈが結合した状態とな
る。
との反応の様子が図２（ｂ）、（ｃ）に示される。図２
（ｂ）においては、正極反応として酸化反応が起こり、
活性炭の環状構造を構成する炭素のうち水素が結合した
部分とＯＨ- とが反応し、活性炭表面に−ＯＨという官
能基が結合する。一方、負極反応としては還元反応が起
こり、官能基−ＯＨが結合している炭素に対してＨ+ が
反応し、官能基−ＯＨが外れて−Ｈが結合した状態とな
る。
【００２１】また、図２（ｃ）においては、官能基とし
て−ＣＨＯが結合している場合に、正極では酸化反応が
起こり、ＯＨ- がカルボキシル基に反応し、官能基とし
て−ＣＯＯＨが生成する。一方、官能基として−ＣＯＯ
Ｈが結合している場合に、負極で還元反応が起こり、Ｈ
+ がカルボキシル基に反応し、官能基として−ＣＨＯが
生成する。
て−ＣＨＯが結合している場合に、正極では酸化反応が
起こり、ＯＨ- がカルボキシル基に反応し、官能基とし
て−ＣＯＯＨが生成する。一方、官能基として−ＣＯＯ
Ｈが結合している場合に、負極で還元反応が起こり、Ｈ
+ がカルボキシル基に反応し、官能基として−ＣＨＯが
生成する。
【００２２】以上述べたように、正極側においては、活
性炭表面に水素あるいは−ＣＨＯのような酸化反応が起
こり易い官能基が結合している場合に水との反応が進行
する。一方、負極側においては、活性炭表面に−ＯＨや
−ＣＯＯＨのような還元反応が起こり易い（これ以上酸
化されにくい）官能基が結合している場合に水との反応
が進行する。従って、水の分解反応を抑制するために
は、正極側活性炭表面に−ＯＨや−ＣＯＯＨが多く結合
し、負極側活性炭表面に水素や−ＣＨＯが多く結合して
−ＯＨや−ＣＯＯＨの量が少なくなるのが好適である。
性炭表面に水素あるいは−ＣＨＯのような酸化反応が起
こり易い官能基が結合している場合に水との反応が進行
する。一方、負極側においては、活性炭表面に−ＯＨや
−ＣＯＯＨのような還元反応が起こり易い（これ以上酸
化されにくい）官能基が結合している場合に水との反応
が進行する。従って、水の分解反応を抑制するために
は、正極側活性炭表面に−ＯＨや−ＣＯＯＨが多く結合
し、負極側活性炭表面に水素や−ＣＨＯが多く結合して
−ＯＨや−ＣＯＯＨの量が少なくなるのが好適である。
【００２３】なお、本発明においては、−ＯＨや−ＣＯ
ＯＨなどのこれ以上酸化されにくい官能基が活性炭表面
に結合している場合に、これを表面官能基と呼ぶ。
ＯＨなどのこれ以上酸化されにくい官能基が活性炭表面
に結合している場合に、これを表面官能基と呼ぶ。
【００２４】以上より、本発明の第２の特徴は、正極側
の活性炭について表面官能基の量が多いものを使用し、
負極側の活性炭について表面官能基の量が少ないものを
使用した点にある。表面官能基の量が多い活性炭の例と
しては、例えば石油コークス系の活性炭が挙げられる。
また、表面官能基の量が少ない活性炭の例としては、例
えばフェノール系の活性炭が挙げられる。
の活性炭について表面官能基の量が多いものを使用し、
負極側の活性炭について表面官能基の量が少ないものを
使用した点にある。表面官能基の量が多い活性炭の例と
しては、例えば石油コークス系の活性炭が挙げられる。
また、表面官能基の量が少ない活性炭の例としては、例
えばフェノール系の活性炭が挙げられる。
【００２５】従来は活性炭の材料として正極側、負極側
とも同じものが用いられていた。このため、表面官能基
量の多い活性炭を使用した場合には、負極側で水との反
応が進行し、表面官能基量の少ない活性炭を使用した場
合には正極側で水との反応が進行し、いずれの場合もガ
スの発生や不純物の生成等の問題があった。これに対し
て上述した本発明においては、水の分解反応を抑制する
ことができ、ガスの発生や不純物の生成等を少なくする
ことができる。
とも同じものが用いられていた。このため、表面官能基
量の多い活性炭を使用した場合には、負極側で水との反
応が進行し、表面官能基量の少ない活性炭を使用した場
合には正極側で水との反応が進行し、いずれの場合もガ
スの発生や不純物の生成等の問題があった。これに対し
て上述した本発明においては、水の分解反応を抑制する
ことができ、ガスの発生や不純物の生成等を少なくする
ことができる。
【００２６】以下、上述した本発明の具体例を実施例と
して説明する。
して説明する。
【００２７】実施例１．正極側集電体１０として白金
（Ｐｔ）を使用し、負極側集電体１２として銅（Ｃｕ）
を使用し、更に活性炭として石油コークス系の活性炭を
使用して電気二重層キャパシタを構成した。このように
構成した電気二重層キャパシタを、定電流（１０ｍＡ）
で両端電圧が２．０Ｖなるまで充電し、次にこの両端電
圧が０Ｖになるまで放電させ、充電時及び放電時に流れ
た電荷量を測定し、その差から充放電動作中に失われた
電荷量を測定した。
（Ｐｔ）を使用し、負極側集電体１２として銅（Ｃｕ）
を使用し、更に活性炭として石油コークス系の活性炭を
使用して電気二重層キャパシタを構成した。このように
構成した電気二重層キャパシタを、定電流（１０ｍＡ）
で両端電圧が２．０Ｖなるまで充電し、次にこの両端電
圧が０Ｖになるまで放電させ、充電時及び放電時に流れ
た電荷量を測定し、その差から充放電動作中に失われた
電荷量を測定した。
【００２８】なお、比較例として、正極側、負極側とも
アルミニウム（Ａｌ）を集電体として使用し、活性炭と
して上記同様石油コークス系の活性炭を使用した電気二
重層キャパシタについても同様の測定を行った。これら
の測定結果が表１に示される。
アルミニウム（Ａｌ）を集電体として使用し、活性炭と
して上記同様石油コークス系の活性炭を使用した電気二
重層キャパシタについても同様の測定を行った。これら
の測定結果が表１に示される。
【００２９】
【表１】 表１においては、両極の集電体としてＡｌを使用した電
気二重層キャパシタの損失電荷量から正極にＰｔ，負極
にＣｕの集電体を使用した本発明にかかる電気二重層キ
ャパシタの電荷損失量を減算した結果が示される。本実
施例においては、両方の電気二重層キャパシタにおいて
２０．５ｃ／ｇの電荷損失量の差が認められた。この電
荷損失量の差は、集電体表面で起こる水の電気分解に消
費された電荷の量の差であると考えられる。従って、本
発明にかかる電気二重層キャパシタの方が、従来のもの
よりも集電体表面における水の電気分解が抑制されてい
ることが分かる。
気二重層キャパシタの損失電荷量から正極にＰｔ，負極
にＣｕの集電体を使用した本発明にかかる電気二重層キ
ャパシタの電荷損失量を減算した結果が示される。本実
施例においては、両方の電気二重層キャパシタにおいて
２０．５ｃ／ｇの電荷損失量の差が認められた。この電
荷損失量の差は、集電体表面で起こる水の電気分解に消
費された電荷の量の差であると考えられる。従って、本
発明にかかる電気二重層キャパシタの方が、従来のもの
よりも集電体表面における水の電気分解が抑制されてい
ることが分かる。
【００３０】実施例２．集電体材料として、正極側負極
側ともＡｌを使用し、正極側分極性電極１４の活性炭材
料として、表面官能基量の多い石油コークス系活性炭を
使用し、負極側分極性電極１６の活性炭材料として表面
官能基量の少ないフェノール系活性炭を使用して電気二
重層キャパシタを構成した。また、比較例として、両極
とも石油コークス系活性炭を使用したもの（比較例１）
及び両極ともフェノール系活性炭を使用したもの（比較
例２）でそれぞれ電気二重層キャパシタを構成した。
側ともＡｌを使用し、正極側分極性電極１４の活性炭材
料として、表面官能基量の多い石油コークス系活性炭を
使用し、負極側分極性電極１６の活性炭材料として表面
官能基量の少ないフェノール系活性炭を使用して電気二
重層キャパシタを構成した。また、比較例として、両極
とも石油コークス系活性炭を使用したもの（比較例１）
及び両極ともフェノール系活性炭を使用したもの（比較
例２）でそれぞれ電気二重層キャパシタを構成した。
【００３１】これらの電気二重層キャパシタを０．６Ｖ
／ｍｉｎで２Ｖまで充電し、充電電流を停止した後１０
分後の電圧低下を測定した。
／ｍｉｎで２Ｖまで充電し、充電電流を停止した後１０
分後の電圧低下を測定した。
【００３２】図３に示されるように、電気二重層キャパ
シタにおいては、充電量が増加すると両端電圧も上昇す
るが、充電電流を停止した時点で内部抵抗に基づくＩＲ
ドロップが発生し、その後電気二重層キャパシタ内部の
反応に基づく電圧降下が発生する。本実施例において
は、このＩＲドロップが終了した後１０分経過したとき
の電圧降下Ｖｄｒｏｐを正極、負極それぞれについて電
位の変化として測定している。この場合、正極について
は電位が降下し、負極については電位が上昇する。上記
測定結果が表２に示される。
シタにおいては、充電量が増加すると両端電圧も上昇す
るが、充電電流を停止した時点で内部抵抗に基づくＩＲ
ドロップが発生し、その後電気二重層キャパシタ内部の
反応に基づく電圧降下が発生する。本実施例において
は、このＩＲドロップが終了した後１０分経過したとき
の電圧降下Ｖｄｒｏｐを正極、負極それぞれについて電
位の変化として測定している。この場合、正極について
は電位が降下し、負極については電位が上昇する。上記
測定結果が表２に示される。
【００３３】
【表２】 表２において、正極側に石油コークス系活性炭、負極側
にフェノール系活性炭を使用した本発明にかかる電気二
重層キャパシタにおいては、正極側の電位の低下が０．
０２Ｖであり、負極側の電位上昇が０．０９Ｖであっ
た。これに対して、正極側、負極側とも石油コークス系
活性炭を使用した比較例１の場合には、正極側の電位降
下が０．０１Ｖであったのに対し、負極側の電位上昇が
０．１８Ｖとなっており、負極側が本発明にかかる電気
二重層キャパシタに比べ大きく電位上昇していることが
わかる。
にフェノール系活性炭を使用した本発明にかかる電気二
重層キャパシタにおいては、正極側の電位の低下が０．
０２Ｖであり、負極側の電位上昇が０．０９Ｖであっ
た。これに対して、正極側、負極側とも石油コークス系
活性炭を使用した比較例１の場合には、正極側の電位降
下が０．０１Ｖであったのに対し、負極側の電位上昇が
０．１８Ｖとなっており、負極側が本発明にかかる電気
二重層キャパシタに比べ大きく電位上昇していることが
わかる。
【００３４】また、正極側、負極側ともフェノール系活
性炭を使用した比較例２の場合には、負極側の電位上昇
が０．０７Ｖであったのに対し、正極側の電位降下が
０．１０Ｖとなり、正極側の電位降下が大きくなってい
る。
性炭を使用した比較例２の場合には、負極側の電位上昇
が０．０７Ｖであったのに対し、正極側の電位降下が
０．１０Ｖとなり、正極側の電位降下が大きくなってい
る。
【００３５】このように、正極側、負極側とも同じ材料
の活性炭を使用した場合に、一方の電極における電位の
変化が大きくなるのは、活性炭表面の表面官能基の量の
多少によって、正極側における酸化反応あるいは負極側
における還元反応が促進され、この反応に消費される電
荷量が多くなるためと考えられる。
の活性炭を使用した場合に、一方の電極における電位の
変化が大きくなるのは、活性炭表面の表面官能基の量の
多少によって、正極側における酸化反応あるいは負極側
における還元反応が促進され、この反応に消費される電
荷量が多くなるためと考えられる。
【００３６】以上に述べた実施例１、実施例２の電気二
重層キャパシタの充放電繰り返し回数に対する静電容量
の低下量を容量変化率として測定した結果が図４に示さ
れる。図４には、これらとともに、実施例１、実施例２
を組み合わせ、正極側集電体１０としてＰｔを使用し、
負極側集電体１２としてＣｕを使用し、正極側分極性電
極１４の活性炭材料として石油コークス系活性炭を使用
し、負極側分極性電極１６の活性炭材料としてフェノー
ル系活性炭を使用して構成した電気二重層キャパシタ
（以下、実施例３とする）の結果も示されている。ま
た、比較例として集電体にＡｌを使用し、活性炭材料と
して石油コークス系活性炭を使用して電気二重層キャパ
シタを構成した場合の結果も合わせて示されている。
重層キャパシタの充放電繰り返し回数に対する静電容量
の低下量を容量変化率として測定した結果が図４に示さ
れる。図４には、これらとともに、実施例１、実施例２
を組み合わせ、正極側集電体１０としてＰｔを使用し、
負極側集電体１２としてＣｕを使用し、正極側分極性電
極１４の活性炭材料として石油コークス系活性炭を使用
し、負極側分極性電極１６の活性炭材料としてフェノー
ル系活性炭を使用して構成した電気二重層キャパシタ
（以下、実施例３とする）の結果も示されている。ま
た、比較例として集電体にＡｌを使用し、活性炭材料と
して石油コークス系活性炭を使用して電気二重層キャパ
シタを構成した場合の結果も合わせて示されている。
【００３７】図４においては、横軸に充放電繰り返し回
数が、縦軸に容量変化率が示されている。また、黒丸が
比較例を示し、白抜き四角が実施例１を、白抜き菱形が
実施例２を、白抜き丸が実施例３をそれぞれ示してい
る。図４に示されるように、いずれの場合にも、充放電
繰り返し回数が１万回までは比較的急激に容量が低下
し、１万回を境にして容量の低下率が緩やかとなるが、
実施例１、２、３はいずれも比較例に比べて容量の低下
率が少ないことが分かる。
数が、縦軸に容量変化率が示されている。また、黒丸が
比較例を示し、白抜き四角が実施例１を、白抜き菱形が
実施例２を、白抜き丸が実施例３をそれぞれ示してい
る。図４に示されるように、いずれの場合にも、充放電
繰り返し回数が１万回までは比較的急激に容量が低下
し、１万回を境にして容量の低下率が緩やかとなるが、
実施例１、２、３はいずれも比較例に比べて容量の低下
率が少ないことが分かる。
【００３８】電気二重層キャパシタにおいては、水の電
気分解等によりガスが発生すると、電解液の濃度が相対
的に低下し、これによって容量が低下すると考えられ
る。また、水と電解液あるいは水と活性炭の表面官能基
との反応により何等かの不純物が生成し、この不純物が
活性炭の細孔を詰めたり、あるいは活性炭の表面に付着
することによっても電気二重層キャパシタの容量が低下
すると考えられる。いずれの場合にも、水の分解反応が
多く起こるほど容量の低下が著しくなると考えられる。
図４に示される結果は、この水との反応が少ないほど容
量の変化率すなわち容量の低下が少ないことを示してい
る。
気分解等によりガスが発生すると、電解液の濃度が相対
的に低下し、これによって容量が低下すると考えられ
る。また、水と電解液あるいは水と活性炭の表面官能基
との反応により何等かの不純物が生成し、この不純物が
活性炭の細孔を詰めたり、あるいは活性炭の表面に付着
することによっても電気二重層キャパシタの容量が低下
すると考えられる。いずれの場合にも、水の分解反応が
多く起こるほど容量の低下が著しくなると考えられる。
図４に示される結果は、この水との反応が少ないほど容
量の変化率すなわち容量の低下が少ないことを示してい
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集電体として正極側に酸素過電圧の大きな金属を用い、
負極側に水素過電圧の大きな金属を用いたので、正極側
での酸化反応及び負極側での還元反応が抑制される。こ
の結果、集電体上における水の電気分解が抑制される。
集電体として正極側に酸素過電圧の大きな金属を用い、
負極側に水素過電圧の大きな金属を用いたので、正極側
での酸化反応及び負極側での還元反応が抑制される。こ
の結果、集電体上における水の電気分解が抑制される。
【００４０】また、正極側分極性電極に表面官能基の量
が多い活性炭を用い、負極側分極性電極に表面官能基量
の少ない活性炭を用いたので、正極側での酸化反応及び
負極側での還元反応が抑制され、水と表面官能基との反
応が抑制される。この結果、不純物等の発生が少なくな
り、静電容量の低下を小さくすることができる。
が多い活性炭を用い、負極側分極性電極に表面官能基量
の少ない活性炭を用いたので、正極側での酸化反応及び
負極側での還元反応が抑制され、水と表面官能基との反
応が抑制される。この結果、不純物等の発生が少なくな
り、静電容量の低下を小さくすることができる。
【００４１】以上により、電気二重層キャパシタの耐久
性を向上させることができる。
性を向上させることができる。
【図１】 電気二重層キャパシタにおける水の分解反応
の説明図である。
の説明図である。
【図２】 電気二重層キャパシタの分極性電極における
水と官能基との反応の様子が示される。
水と官能基との反応の様子が示される。
【図３】 電気二重層キャパシタにおけるＩＲドロップ
の説明図である。
の説明図である。
【図４】 本発明にかかる電気二重層キャパシタの充放
電繰り返し回数と容量変化率の関係を示すグラフ図であ
る。
電繰り返し回数と容量変化率の関係を示すグラフ図であ
る。
【符号の説明】 １０ 正極側集電体、１２ 負極側集電体、１４ 正極
側分極性電極、１６負極側分極性電極、１８ セパレー
タ。
側分極性電極、１６負極側分極性電極、１８ セパレー
タ。
Claims (5)
- 【請求項１】 一対の集電体と、各集電体に設けられる
分極性電極と、この分極性電極の間に介在されるセパレ
ータと、分極性電極とセパレータに含浸される電解液
と、を備えた電気二重層キャパシタであって、 前記集電体の材料として、正極側に酸素過電圧の大きな
金属を用い、負極側に水素過電圧の大きな金属を用いる
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気二重層キャパシタに
おいて、 前記酸素過電圧の大きな金属として白金、金、銀の内か
ら選択される１種の金属を用い、前記水素過電圧の大き
な金属として銅、ニッケル、亜鉛の内から選択される１
種の金属を用いることを特徴とする電気二重層キャパシ
タ。 - 【請求項３】 一対の集電体と、各集電体に設けられる
分極性電極と、この分極性電極の間に介在されるセパレ
ータと、分極性電極とセパレータに含浸される電解液
と、を備えた電気二重層キャパシタであって、 前記分極性電極の主材料である活性炭として、正極側に
表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に表面官能
基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とする電気二
重層キャパシタ。 - 【請求項４】 請求項３記載の電気二重層キャパシタに
おいて、 前記表面官能基の量が多い活性炭として石油コークス系
の活性炭を用い、前記表面官能基の量が少ない活性炭と
してフェノール系の活性炭を用いることを特徴とする電
気二重層キャパシタ。 - 【請求項５】 一対の集電体と、各集電体に設けられる
分極性電極と、この分極性電極の間に介在されるセパレ
ータと、分極性電極とセパレータに含浸される電解液
と、を備えた電気二重層キャパシタであって、 前記集電体の材料として、正極側に酸素過電圧の大きな
金属を用い、負極側に水素過電圧の大きな金属を用い、 前記分極性電極の主材料である活性炭として、正極側に
表面官能基の量が多い活性炭を用い、負極側に表面官能
基の量が少ない活性炭を用いることを特徴とする電気二
重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223348A JPH1064759A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223348A JPH1064759A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064759A true JPH1064759A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16796764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223348A Pending JPH1064759A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064759A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1079327A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Toyota Motor Corp | 電気二重層キャパシタ |
| JP2006261516A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| WO2023042514A1 (ja) * | 2021-09-14 | 2023-03-23 | ルビコン株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5664425A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Nichicon Capacitor Ltd | Electric double layer capacitor |
| JPS60263420A (ja) * | 1984-06-12 | 1985-12-26 | 松下電器産業株式会社 | エネルギ−貯蔵装置 |
| JPS63289920A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Elna Co Ltd | 電気二重層コンデンサ |
| JPH05326330A (ja) * | 1992-05-18 | 1993-12-10 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電気二重層コンデンサー |
| JPH08162375A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-06-21 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層コンデンサ及び電気二重層コンデンサ用分極性電極の製造方法 |
| JPH08213289A (ja) * | 1995-02-08 | 1996-08-20 | Tdk Corp | 分極性電極シートの製造方法、分極性電極および電気２重層キャパシタ |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP8223348A patent/JPH1064759A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5664425A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Nichicon Capacitor Ltd | Electric double layer capacitor |
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| JPH08162375A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-06-21 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層コンデンサ及び電気二重層コンデンサ用分極性電極の製造方法 |
| JPH08213289A (ja) * | 1995-02-08 | 1996-08-20 | Tdk Corp | 分極性電極シートの製造方法、分極性電極および電気２重層キャパシタ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1079327A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Toyota Motor Corp | 電気二重層キャパシタ |
| JP2006261516A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| JP4597727B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2010-12-15 | 本田技研工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
| WO2023042514A1 (ja) * | 2021-09-14 | 2023-03-23 | ルビコン株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
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