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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- layer capacitor
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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】 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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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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