JPH11168033A - 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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- JPH11168033A JPH11168033A JP9333285A JP33328597A JPH11168033A JP H11168033 A JPH11168033 A JP H11168033A JP 9333285 A JP9333285 A JP 9333285A JP 33328597 A JP33328597 A JP 33328597A JP H11168033 A JPH11168033 A JP H11168033A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/02—Diaphragms; Separators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】内部抵抗が低く、単位体積あたりの容量が大き
い電気二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】炭素質電極からなる正極と負極との間に、
再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を５０重量％以
上使用して抄造されてなる紙からなるセパレータを配置
し、非水系電解液を含浸させてなる電気二重層キャパシ
タ。
い電気二重層キャパシタを提供する。 【解決手段】炭素質電極からなる正極と負極との間に、
再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を５０重量％以
上使用して抄造されてなる紙からなるセパレータを配置
し、非水系電解液を含浸させてなる電気二重層キャパシ
タ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高出力、高エネル
ギー密度の非水系電気二重層キャパシタに関する。
ギー密度の非水系電気二重層キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気二重層キャパシタの正極と負
極との間に配置されるセパレータとしては電解紙、ポリ
エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル
不織布、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻繊維混
抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート等が知ら
れている（特開平９−４５５８６、特開平１−３０４７
１９等）。セパレータの役割は、正極と負極の間を電気
的に絶縁する一方、充放電に伴って起きる電解液中のイ
オンの移動を円滑化することにある。
極との間に配置されるセパレータとしては電解紙、ポリ
エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリエステル
不織布、クラフト紙、レーヨン繊維とサイザル麻繊維混
抄シート、マニラ麻シート、ガラス繊維シート等が知ら
れている（特開平９−４５５８６、特開平１−３０４７
１９等）。セパレータの役割は、正極と負極の間を電気
的に絶縁する一方、充放電に伴って起きる電解液中のイ
オンの移動を円滑化することにある。
【０００３】近年、大電流充放電用の電気二重層キャパ
シタが注目されている。ところが、ポリエチレン等の有
機繊維系のセパレータでは電解液の吸液性と保液性が低
いため、イオン伝導度が低くて電気二重層キャパシタの
内部抵抗が大きい。そのため、電気二重層キャパシタの
大きな特性の一つである瞬時の大電流放電を行うと、電
圧降下が大きく実用的でなかった。
シタが注目されている。ところが、ポリエチレン等の有
機繊維系のセパレータでは電解液の吸液性と保液性が低
いため、イオン伝導度が低くて電気二重層キャパシタの
内部抵抗が大きい。そのため、電気二重層キャパシタの
大きな特性の一つである瞬時の大電流放電を行うと、電
圧降下が大きく実用的でなかった。
【０００４】また、従来の紙からなるセパレータは耐熱
性、引張強度に優れているので、太陽電池とのハイブリ
ッド電源のように大電流放電をしない電源用途に使用さ
れる電気二重層キャパシタ用としては有効な場合もあ
る。しかし、大電流放電する電解液が非水系である電気
二重層キャパシタに紙のセパレータを用いた場合は、イ
オン透過性が不充分である。
性、引張強度に優れているので、太陽電池とのハイブリ
ッド電源のように大電流放電をしない電源用途に使用さ
れる電気二重層キャパシタ用としては有効な場合もあ
る。しかし、大電流放電する電解液が非水系である電気
二重層キャパシタに紙のセパレータを用いた場合は、イ
オン透過性が不充分である。
【０００５】また、電気二重層キャパシタでは低抵抗化
と単位体積あたりの高容量化が望まれているため、セパ
レータを極力薄くする必要があるが、紙からなるセパレ
ータを薄くすると正極と負極との間の絶縁性が不充分と
なってミクロ的にショートし、自己放電しやすくなった
り、キャパシタの製造歩留まりが低下するおそれがあ
る。
と単位体積あたりの高容量化が望まれているため、セパ
レータを極力薄くする必要があるが、紙からなるセパレ
ータを薄くすると正極と負極との間の絶縁性が不充分と
なってミクロ的にショートし、自己放電しやすくなった
り、キャパシタの製造歩留まりが低下するおそれがあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性、イ
オン透過性に優れるとともに、薄くても強度が高くかつ
絶縁性に優れたセパレータを用いることにより、電気二
重層キャパシタの低抵抗化と高容量化を実現することを
目的とする。
オン透過性に優れるとともに、薄くても強度が高くかつ
絶縁性に優れたセパレータを用いることにより、電気二
重層キャパシタの低抵抗化と高容量化を実現することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素質電極か
らなる正極と負極との間にセパレータを配置し、非水系
電解液を含浸させてなる電気二重層キャパシタにおい
て、前記セパレータが、再生セルロース繊維を叩解して
なる繊維を５０重量％以上含んで抄造されてなる紙であ
ることを特徴とする電気二重層キャパシタを提供する。
らなる正極と負極との間にセパレータを配置し、非水系
電解液を含浸させてなる電気二重層キャパシタにおい
て、前記セパレータが、再生セルロース繊維を叩解して
なる繊維を５０重量％以上含んで抄造されてなる紙であ
ることを特徴とする電気二重層キャパシタを提供する。
【０００８】本発明は、非水系電解液を使用する電気二
重層キャパシタのセパレータの原料として、高重合度の
再生セルロース繊維や溶剤紡糸レーヨン等の、通常の抄
紙工程に設置された叩解機で叩解可能な再生セルロース
繊維を、叩解して使用する。
重層キャパシタのセパレータの原料として、高重合度の
再生セルロース繊維や溶剤紡糸レーヨン等の、通常の抄
紙工程に設置された叩解機で叩解可能な再生セルロース
繊維を、叩解して使用する。
【０００９】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維が
５０重量％未満であると、セパレータの抵抗が高くなっ
たり、セパレータの強度が低下する。セパレータの強度
を維持するにはセパレータの厚さを厚くすればよいが、
抵抗が増大するので好ましくない。本発明では再生セル
ロース繊維を叩解してなる繊維は６５重量％以上である
と好ましく、８０重量％以上であるとさらに好ましい。
５０重量％未満であると、セパレータの抵抗が高くなっ
たり、セパレータの強度が低下する。セパレータの強度
を維持するにはセパレータの厚さを厚くすればよいが、
抵抗が増大するので好ましくない。本発明では再生セル
ロース繊維を叩解してなる繊維は６５重量％以上である
と好ましく、８０重量％以上であるとさらに好ましい。
【００１０】叩解可能な再生セルロース繊維は、叩解処
理することにより均一にフィブリル化され、かつ柔軟性
が増加する。したがって、この繊維を５０重量％以上含
んで抄造された紙からなるセパレータは高密度で引張強
度に優れている。また、叩解処理されてフィブリル化さ
れた繊維はきわめて緻密でありかつフィブリルの断面は
ほぼ真円状であるので、この繊維を５０重量％以上含ん
で抄造された紙からなるセパレータは低抵抗である。
理することにより均一にフィブリル化され、かつ柔軟性
が増加する。したがって、この繊維を５０重量％以上含
んで抄造された紙からなるセパレータは高密度で引張強
度に優れている。また、叩解処理されてフィブリル化さ
れた繊維はきわめて緻密でありかつフィブリルの断面は
ほぼ真円状であるので、この繊維を５０重量％以上含ん
で抄造された紙からなるセパレータは低抵抗である。
【００１１】本発明における再生セルロース繊維は、Ｊ
ＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度（Ｃａ
ｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ、
以下ＣＳＦという）が０〜６００ｍｌとなるまで叩解さ
れることが好ましい。溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロ
ース繊維は、未叩解の状態でＣＳＦが約８００ｍｌであ
り、叩解の程度が弱いと充分にフィブリル化されず、フ
ィブリルによる接着点が少なくて強度が低いのでＣＳＦ
が６００ｍｌ以下となるまで叩解することが好ましい。
また、再生セルロース繊維は叩解するほど緻密性が向上
するため高強度化が期待できるので、ＣＳＦが０ｍｌと
なるまで叩解してもよい。
ＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度（Ｃａ
ｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ、
以下ＣＳＦという）が０〜６００ｍｌとなるまで叩解さ
れることが好ましい。溶剤紡糸レーヨン等の再生セルロ
ース繊維は、未叩解の状態でＣＳＦが約８００ｍｌであ
り、叩解の程度が弱いと充分にフィブリル化されず、フ
ィブリルによる接着点が少なくて強度が低いのでＣＳＦ
が６００ｍｌ以下となるまで叩解することが好ましい。
また、再生セルロース繊維は叩解するほど緻密性が向上
するため高強度化が期待できるので、ＣＳＦが０ｍｌと
なるまで叩解してもよい。
【００１２】叩解された再生セルロース繊維に配合する
他の材料は特に限定されず、マニラ麻、サイザル麻、ク
ラフトパルプ等の繊維がいずれも使用できる。また、こ
れらの材料は、再生セルロース繊維の叩解の程度に応じ
て叩解することが好ましい。
他の材料は特に限定されず、マニラ麻、サイザル麻、ク
ラフトパルプ等の繊維がいずれも使用できる。また、こ
れらの材料は、再生セルロース繊維の叩解の程度に応じ
て叩解することが好ましい。
【００１３】本発明におけるセパレータは、例えば以下
のようにして得られる。まず、数ｍｍに裁断した叩解可
能な再生セルロース繊維を叩解機により適度なＣＳＦの
数値になるまで叩解する。他方、混合原料となる繊維も
同様にして適度に叩解を施した後、再生セルロース繊維
が５０重量％以上含まれるように適宜混合して所定の厚
さの紙を抄造する。このようにして得られた紙を正極と
負極との間に配置されるセパレータとして使用する。
のようにして得られる。まず、数ｍｍに裁断した叩解可
能な再生セルロース繊維を叩解機により適度なＣＳＦの
数値になるまで叩解する。他方、混合原料となる繊維も
同様にして適度に叩解を施した後、再生セルロース繊維
が５０重量％以上含まれるように適宜混合して所定の厚
さの紙を抄造する。このようにして得られた紙を正極と
負極との間に配置されるセパレータとして使用する。
【００１４】本発明におけるセパレータは、厚さは２０
〜６０μｍであることが好ましく、密度は０．３０〜
０．６０ｇ／ｃｍ3 であるのが好ましい。厚さが２０μ
ｍ未満では電極間を充分に絶縁できないおそれがあり、
６０μｍを超えると電気二重層キャパシタの容量密度を
充分に高くできないおそれがある。また、密度が０．３
０ｇ／ｃｍ3 未満であるとセパレータの強度が弱くなり
やすく、密度が０．６０ｇ／ｃｍ3 を超えるとイオン透
過性が不充分になりやすい。特には、厚さは３０〜５０
μｍの範囲が好ましく、密度は０．３５〜０．５０ｇ／
ｃｍ3 の範囲が好ましい。
〜６０μｍであることが好ましく、密度は０．３０〜
０．６０ｇ／ｃｍ3 であるのが好ましい。厚さが２０μ
ｍ未満では電極間を充分に絶縁できないおそれがあり、
６０μｍを超えると電気二重層キャパシタの容量密度を
充分に高くできないおそれがある。また、密度が０．３
０ｇ／ｃｍ3 未満であるとセパレータの強度が弱くなり
やすく、密度が０．６０ｇ／ｃｍ3 を超えるとイオン透
過性が不充分になりやすい。特には、厚さは３０〜５０
μｍの範囲が好ましく、密度は０．３５〜０．５０ｇ／
ｃｍ3 の範囲が好ましい。
【００１５】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維を
５０重量％以上含んで抄造された紙からなるセパレータ
は、通常３〜１０重量％の水分を含有している。非水系
電気二重層キャパシタにおいて漏れ電流を低減し、高耐
電圧を確保するには、この水分を除去することが好まし
い。セパレータとして使用するときは、前記紙中の水分
は１重量％以下であることが好ましい。
５０重量％以上含んで抄造された紙からなるセパレータ
は、通常３〜１０重量％の水分を含有している。非水系
電気二重層キャパシタにおいて漏れ電流を低減し、高耐
電圧を確保するには、この水分を除去することが好まし
い。セパレータとして使用するときは、前記紙中の水分
は１重量％以下であることが好ましい。
【００１６】水分を効率よく除去するためには、セパレ
ータを正極と負極の間に配置させる前にあらかじめ９０
〜２５０℃で加熱することが好ましい。特に大容量の電
気二重層キャパシタとするために、一対の長尺状の電極
をセパレータを介して巻回してなる素子に電解液を含浸
させて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は正極
と負極とをセパレータを介して複数交互に積層してなる
素子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる角型
等の構造とする場合は、電極とセパレータにより素子を
形成した後では効率よい水分除去ができない。
ータを正極と負極の間に配置させる前にあらかじめ９０
〜２５０℃で加熱することが好ましい。特に大容量の電
気二重層キャパシタとするために、一対の長尺状の電極
をセパレータを介して巻回してなる素子に電解液を含浸
させて有底円筒型容器に収容してなる円筒型、又は正極
と負極とをセパレータを介して複数交互に積層してなる
素子に電解液を含浸させて角型容器に収容してなる角型
等の構造とする場合は、電極とセパレータにより素子を
形成した後では効率よい水分除去ができない。
【００１７】熱処理温度が９０℃未満であると、セパレ
ータ中の水分の除去が不充分となり、漏れ電流の低減等
の効果が少なくなる。２５０℃を超えるとセパレータ自
体の熱分解が開始して強度が低下したり水分が発生す
る。より好ましくは、熱処理温度は１２０〜２３０℃で
ある。熱処理時間は熱処理温度との関係により適宜選択
されるが、通常３秒以上である。
ータ中の水分の除去が不充分となり、漏れ電流の低減等
の効果が少なくなる。２５０℃を超えるとセパレータ自
体の熱分解が開始して強度が低下したり水分が発生す
る。より好ましくは、熱処理温度は１２０〜２３０℃で
ある。熱処理時間は熱処理温度との関係により適宜選択
されるが、通常３秒以上である。
【００１８】熱処理の方法としては、加熱したヒータへ
の接触、赤外線照射、加熱空気等の方法が適宜選択され
る。セパレータは通常巻回された状態で入手されるが、
巻回された状態では加熱により短時間で効果的に脱水す
ることは困難である。セパレータは緊密に重ねない状態
で加熱すると、効果的に脱水ができるので好ましい。具
体的には、セパレータの巻回物を乾燥雰囲気中で加熱し
ながら巻き直して脱水したセパレータ巻回物を作製した
り、あらかじめセパレータ巻回物からセパレータシート
を複数枚切断し、セパレータシートどうしが緊密に重な
らないように例えば耐熱性スペーサ網を介在させて加熱
して脱水してもよい。
の接触、赤外線照射、加熱空気等の方法が適宜選択され
る。セパレータは通常巻回された状態で入手されるが、
巻回された状態では加熱により短時間で効果的に脱水す
ることは困難である。セパレータは緊密に重ねない状態
で加熱すると、効果的に脱水ができるので好ましい。具
体的には、セパレータの巻回物を乾燥雰囲気中で加熱し
ながら巻き直して脱水したセパレータ巻回物を作製した
り、あらかじめセパレータ巻回物からセパレータシート
を複数枚切断し、セパレータシートどうしが緊密に重な
らないように例えば耐熱性スペーサ網を介在させて加熱
して脱水してもよい。
【００１９】本発明の電気二重層キャパシタは、電極は
正極、負極とも炭素材料を主成分とする炭素質電極であ
り、該電極と電解液との界面に形成される電気二重層に
電荷を蓄積することを原理としている。電気二重層キャ
パシタの容量を大きくするためには炭素材料の比表面積
は大きいことが好ましく、炭素質電極は比表面積７００
〜２５００ｍ2 ／ｇの炭素材料と有機バインダとからな
ることが好ましい。
正極、負極とも炭素材料を主成分とする炭素質電極であ
り、該電極と電解液との界面に形成される電気二重層に
電荷を蓄積することを原理としている。電気二重層キャ
パシタの容量を大きくするためには炭素材料の比表面積
は大きいことが好ましく、炭素質電極は比表面積７００
〜２５００ｍ2 ／ｇの炭素材料と有機バインダとからな
ることが好ましい。
【００２０】炭素材料としては活性炭、カーボンブラッ
ク、ポリアセン等が使用できる。炭素質電極には必要に
応じて導電性を高めるために導電材を添加してもよく、
有機バインダを加えて金属集電体上にシート状に成形さ
れて集電体と一体化された電極体を形成する。ここで使
用する有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が好ましい。また、金属集電体として
は、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔、網等が使用で
きる。特にアルミニウムが軽量かつ低抵抗であるので好
ましい。
ク、ポリアセン等が使用できる。炭素質電極には必要に
応じて導電性を高めるために導電材を添加してもよく、
有機バインダを加えて金属集電体上にシート状に成形さ
れて集電体と一体化された電極体を形成する。ここで使
用する有機バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂等が好ましい。また、金属集電体として
は、アルミニウム、ステンレス鋼等の箔、網等が使用で
きる。特にアルミニウムが軽量かつ低抵抗であるので好
ましい。
【００２１】電気二重層キャパシタに用いられる電解液
には水系電解液と非水系電解液とがあるが、耐電圧は水
系で約０．８Ｖ、非水系で約２．５Ｖである。電気二重
層キャパシタの静電エネルギーは耐電圧の２乗に比例す
るので、エネルギー密度の点からは非水系電解液を使用
した方が約９倍大きくできるので好ましい。
には水系電解液と非水系電解液とがあるが、耐電圧は水
系で約０．８Ｖ、非水系で約２．５Ｖである。電気二重
層キャパシタの静電エネルギーは耐電圧の２乗に比例す
るので、エネルギー密度の点からは非水系電解液を使用
した方が約９倍大きくできるので好ましい。
【００２２】本発明の電気二重層キャパシタの非水系電
解液の溶質としては、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3Ｒ4 Ｎ+ 又はＲ1 Ｒ2
Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （ただし、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 はそ
れぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）で表される第
４級オニウムカチオンと、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3 ＳＯ
3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 -、ＣｌＯ4 -等のア
ニオンとからなる塩のいずれか１種又は２種以上を混合
したものが好ましい。
解液の溶質としては、Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3Ｒ4 Ｎ+ 又はＲ1 Ｒ2
Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+ （ただし、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 はそ
れぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基）で表される第
４級オニウムカチオンと、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3 ＳＯ
3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 -、ＣｌＯ4 -等のア
ニオンとからなる塩のいずれか１種又は２種以上を混合
したものが好ましい。
【００２３】また、非水系電解液に使用される有機溶媒
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート等の鎖状カーボネート、スルホラン及
びスルホラン誘導体等が好ましい。特にプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、スルホラン及びメチルスルホランからなる群から選
ばれる１種以上が好ましい。
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート等の鎖状カーボネート、スルホラン及
びスルホラン誘導体等が好ましい。特にプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、スルホラン及びメチルスルホランからなる群から選
ばれる１種以上が好ましい。
【００２４】本発明の電気二重層キャパシタの形状とし
ては、一対の長尺状の電極体を長尺状のセパレータを介
して巻回し、非水系電解液を含浸させて有底円筒型のケ
ースに収容してなる円筒型、及び矩形の電極体を正極体
及び負極体としてセパレータを介して複数交互に積層
し、非水系電解液を含浸させて有底角型ケースに収容し
てなる角型等が大容量が得られるので好ましい。特に円
筒型の場合は、巻回するときに電極体及びセパレータの
充分な引張り強度が必要とされるが、本発明におけるセ
パレータは薄くても強度が高いため好適である。
ては、一対の長尺状の電極体を長尺状のセパレータを介
して巻回し、非水系電解液を含浸させて有底円筒型のケ
ースに収容してなる円筒型、及び矩形の電極体を正極体
及び負極体としてセパレータを介して複数交互に積層
し、非水系電解液を含浸させて有底角型ケースに収容し
てなる角型等が大容量が得られるので好ましい。特に円
筒型の場合は、巻回するときに電極体及びセパレータの
充分な引張り強度が必要とされるが、本発明におけるセ
パレータは薄くても強度が高いため好適である。
【００２５】
【実施例】［例１］溶剤紡糸レーヨンをＣＳＦが２０ｍ
ｌとなるまで叩解し、これを用いて厚さ４０μｍ、密度
０．４０ｇ／ｃｍ3 の紙を抄造し、これをセパレータと
した。破断強度は０．７０ｋｇ／ｃｍ幅であった。この
セパレータは水分を７重量％含有していた。このセパレ
ータを５ｃｍ×７ｃｍに切断し、あらかじめ空気中で１
５０℃で１時間乾燥して脱水し、水分含量を１重量％以
下とした。
ｌとなるまで叩解し、これを用いて厚さ４０μｍ、密度
０．４０ｇ／ｃｍ3 の紙を抄造し、これをセパレータと
した。破断強度は０．７０ｋｇ／ｃｍ幅であった。この
セパレータは水分を７重量％含有していた。このセパレ
ータを５ｃｍ×７ｃｍに切断し、あらかじめ空気中で１
５０℃で１時間乾燥して脱水し、水分含量を１重量％以
下とした。
【００２６】比表面積１５００ｍ2 ／ｇの活性炭８０重
量％、カーボンブラック１０重量％、ポリテトラフルオ
ロエチレン１０重量％の組成のシート状に成形された電
極（電極面積２４ｃｍ2 、電極厚さ０．１５ｍｍ）を、
リード端子を有する幅４ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚さ５０μ
ｍの矩形アルミニウム箔の片面に導電性接着剤を介して
接合し、加熱して接着剤を熱硬化させてさらに２００℃
で乾燥し、電極体とした。
量％、カーボンブラック１０重量％、ポリテトラフルオ
ロエチレン１０重量％の組成のシート状に成形された電
極（電極面積２４ｃｍ2 、電極厚さ０．１５ｍｍ）を、
リード端子を有する幅４ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚さ５０μ
ｍの矩形アルミニウム箔の片面に導電性接着剤を介して
接合し、加熱して接着剤を熱硬化させてさらに２００℃
で乾燥し、電極体とした。
【００２７】露点５０℃のグローブボックス内で上記電
極体２枚を、上記脱水されたセパレータを介して電極面
を対向させ、厚さ２ｍｍ、幅５ｃｍ、高さ７ｃｍの２枚
のガラス製挟持板で挟持してキャパシタ素子を形成し
た。電極体とセパレータ合計の厚さは０．４４ｍｍであ
った。次いで、この素子を２００℃で３時間真空加熱す
ることにより、さらに電極中の不純物と水分を除去し
た。
極体２枚を、上記脱水されたセパレータを介して電極面
を対向させ、厚さ２ｍｍ、幅５ｃｍ、高さ７ｃｍの２枚
のガラス製挟持板で挟持してキャパシタ素子を形成し
た。電極体とセパレータ合計の厚さは０．４４ｍｍであ
った。次いで、この素子を２００℃で３時間真空加熱す
ることにより、さらに電極中の不純物と水分を除去し
た。
【００２８】電解液としては、プロピレンカーボネート
に１．５ｍｏｌ／ｌのトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを溶解した溶液を用いた。上
記素子にこの電解液を真空含浸させて電気二重層キャパ
シタセルとし、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2 で直流抵抗と
容量を求めた。直流抵抗は０．２０Ω、容量は１３．２
Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡで
あった。素子１ｃｃあたりの容量は１２．５Ｆ、素子１
ｃｃあたりの内部抵抗は０．２１Ωであった。
に１．５ｍｏｌ／ｌのトリエチルモノメチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを溶解した溶液を用いた。上
記素子にこの電解液を真空含浸させて電気二重層キャパ
シタセルとし、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2 で直流抵抗と
容量を求めた。直流抵抗は０．２０Ω、容量は１３．２
Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡで
あった。素子１ｃｃあたりの容量は１２．５Ｆ、素子１
ｃｃあたりの内部抵抗は０．２１Ωであった。
【００２９】［例２］溶剤紡糸レーヨンをＣＳＦが１０
０ｍｌとなるまで叩解した繊維を７０重量％と、マニラ
麻をＣＳＦが４００ｍｌとなるまで叩解した繊維を３０
重量％との割合で混合して、厚さ５０μｍ、密度０．３
５ｇ／ｃｍ3 の紙を抄造し、これをセパレータとし、あ
らかじめセパレータを２００℃で１時間乾燥した以外は
例１と同様にキャパシタ素子を組み立てた。セパレータ
の破断強度は０．９６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
０ｍｌとなるまで叩解した繊維を７０重量％と、マニラ
麻をＣＳＦが４００ｍｌとなるまで叩解した繊維を３０
重量％との割合で混合して、厚さ５０μｍ、密度０．３
５ｇ／ｃｍ3 の紙を抄造し、これをセパレータとし、あ
らかじめセパレータを２００℃で１時間乾燥した以外は
例１と同様にキャパシタ素子を組み立てた。セパレータ
の破断強度は０．９６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３０】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４５ｍｍであっ
た。直流抵抗は０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであっ
た。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は６μＡであった。
素子１ｃｃあたりの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあた
りの内部抵抗は０．２６Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４５ｍｍであっ
た。直流抵抗は０．２４Ω、容量は１２．１Ｆであっ
た。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は６μＡであった。
素子１ｃｃあたりの容量は１１．２Ｆ、素子１ｃｃあた
りの内部抵抗は０．２６Ωであった。
【００３１】［例３］セパレータの予備乾燥を行わなか
った以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。電極体とセパレータ合計の
厚さは０．４５ｍｍであった。直流抵抗は０．２４Ω、
容量は１２．１Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ
電流は１３μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は１
１．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は０．２６Ωで
あった。
った以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。電極体とセパレータ合計の
厚さは０．４５ｍｍであった。直流抵抗は０．２４Ω、
容量は１２．１Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ
電流は１３μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は１
１．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は０．２６Ωで
あった。
【００３２】［例４（比較例）］未叩解の溶剤紡糸レー
ヨン（ＣＳＦ８００ｍｌ）を７０重量％と、マニラ麻を
ＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した繊維を３０重量％との割
合で混合して、厚さ６０μｍ、密度０．３５ｇ／ｃｍ3
の紙を抄造し、これをセパレータとした。セパレータの
破断強度は０．８３ｋｇ／ｃｍ幅であった。
ヨン（ＣＳＦ８００ｍｌ）を７０重量％と、マニラ麻を
ＣＳＦ２００ｍｌまで叩解した繊維を３０重量％との割
合で混合して、厚さ６０μｍ、密度０．３５ｇ／ｃｍ3
の紙を抄造し、これをセパレータとした。セパレータの
破断強度は０．８３ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３３】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４６ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．３０Ω、容量は８．２Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は５μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は７．４Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．４４Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４６ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．３０Ω、容量は８．２Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は５μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は７．４Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．４４Ωであった。
【００３４】［例５（比較例）］ポリプロピレン製不織
布（厚さ１６０μｍ、目付量５２ｇ／ｍ2 ）からなるセ
パレータを用いた。セパレータの破断強度は１．５３ｋ
ｇ／ｃｍ幅であった。ポリプロピレンの熱劣化を防止す
るため、キャパシタ素子の真空加熱の温度を１２０℃と
した以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。直流抵抗は２．０Ω、容量
は６．５Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は
１４μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は４．８５
Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は２．６８Ωであっ
た。
布（厚さ１６０μｍ、目付量５２ｇ／ｍ2 ）からなるセ
パレータを用いた。セパレータの破断強度は１．５３ｋ
ｇ／ｃｍ幅であった。ポリプロピレンの熱劣化を防止す
るため、キャパシタ素子の真空加熱の温度を１２０℃と
した以外は例１と同様にして電気二重層キャパシタセル
を作製し、性能を評価した。直流抵抗は２．０Ω、容量
は６．５Ｆであった。電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は
１４μＡであった。素子１ｃｃあたりの容量は４．８５
Ｆ、素子１ｃｃあたりの内部抵抗は２．６８Ωであっ
た。
【００３５】［例６（比較例）］溶剤紡糸レーヨンをＣ
ＳＦが５００ｍｌとなるまで叩解し、これにサイザル麻
を配合して厚さ７０μｍ、密度０．４８ｇ／ｃｍ3 の紙
を抄造した（溶剤紡糸レーヨン／サイザル麻が重量比で
４０／６０）。これをセパレータとした以外は例１と同
様にしてキャパシタ素子を組み立てた。セパレータの破
断強度は１．５６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
ＳＦが５００ｍｌとなるまで叩解し、これにサイザル麻
を配合して厚さ７０μｍ、密度０．４８ｇ／ｃｍ3 の紙
を抄造した（溶剤紡糸レーヨン／サイザル麻が重量比で
４０／６０）。これをセパレータとした以外は例１と同
様にしてキャパシタ素子を組み立てた。セパレータの破
断強度は１．５６ｋｇ／ｃｍ幅であった。
【００３６】上記素子を用いた以外は例１と同様にして
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４７ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．１０Ω、容量は９．３Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は８．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．２４Ωであった。
電気二重層キャパシタセルを作製し、性能を評価した。
電極体とセパレータ合計の厚さは０．４７ｍｍであっ
た。直流抵抗は１．１０Ω、容量は９．３Ｆであった。
電圧２．５Ｖにおける漏れ電流は８μＡであった。素子
１ｃｃあたりの容量は８．２Ｆ、素子１ｃｃあたりの内
部抵抗は１．２４Ωであった。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、内部抵抗が低く、漏れ
電流が低く、容量密度が高い電気二重層キャパシタが得
られる。また、本発明におけるセパレータは高強度であ
るため、巻回するにも充分な強度を有しており、巻回型
の電気二重層キャパシタも容易に作製できる。本発明に
よる電気二重層キャパシタは、特に放電容量が５０〜２
００００Ｆ、又は放電電流が１〜１０００Ａの大容量、
大電流向けの巻回型及び積層型電気二重層キャパシタに
好適である。
電流が低く、容量密度が高い電気二重層キャパシタが得
られる。また、本発明におけるセパレータは高強度であ
るため、巻回するにも充分な強度を有しており、巻回型
の電気二重層キャパシタも容易に作製できる。本発明に
よる電気二重層キャパシタは、特に放電容量が５０〜２
００００Ｆ、又は放電電流が１〜１０００Ａの大容量、
大電流向けの巻回型及び積層型電気二重層キャパシタに
好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 克治 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】炭素質電極からなる正極と負極との間にセ
パレータを配置し、非水系電解液を含浸させてなる電気
二重層キャパシタにおいて、前記セパレータが、再生セ
ルロース繊維を叩解してなる繊維を５０重量％以上含ん
で抄造されてなる紙であることを特徴とする電気二重層
キャパシタ。 - 【請求項２】再生セルロース繊維を叩解してなる繊維
は、ＪＩＳ−Ｐ８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度
が０〜６００ｍｌである請求項１記載の電気二重層キャ
パシタ。 - 【請求項３】セパレータは、厚さが２０〜６０μｍ、密
度が０．３０〜０．６０ｇ／ｃｍ3である請求項１又は
２記載の電気二重層キャパシタ。 - 【請求項４】炭素質電極が比表面積７００〜２５００ｍ
2 ／ｇの炭素材料と有機バインダとからなり、電解液の
溶質がＲ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｎ+ 又はＲ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｒ4 Ｐ+
（ただし、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 はそれぞれ独立に炭
素数１〜６のアルキル基である）で表される第４級オニ
ウムカチオンと、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3 ＳＯ3 -、Ａｓ
Ｆ6 -、Ｎ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 -又はＣｌＯ4 -のアニオンと
からなる塩であり、電解液の溶媒がプロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ス
ルホラン及びメチルスルホランからなる群から選ばれる
１種以上である請求項１、２又は３記載の電気二重層キ
ャパシタ。 - 【請求項５】セパレータが、あらかじめ９０〜２５０℃
で熱処理された後に正極と負極との間に配置される請求
項１、２、３又は４記載の電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333285A JPH11168033A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 電気二重層キャパシタ |
| US09/460,437 US6310763B1 (en) | 1997-12-03 | 1999-12-14 | Electric double layer capacitor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333285A JPH11168033A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 電気二重層キャパシタ |
| US09/460,437 US6310763B1 (en) | 1997-12-03 | 1999-12-14 | Electric double layer capacitor |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31416899A Division JP2000114105A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 電気二重層キャパシタ |
| JP31416999A Division JP3496597B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11168033A true JPH11168033A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=26574453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9333285A Pending JPH11168033A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6310763B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11168033A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020624A1 (fr) * | 1999-09-13 | 2001-03-22 | Asahi Glass Company Ltd. | Condensateur a double couche electrique |
| JP2006253408A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Nippon Kodoshi Corp | 電気二重層キャパシタ用セパレータ及び電気二重層キャパシタ |
| WO2009050864A1 (ja) | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Kuraray Co., Ltd. | 積層体、キャパシタ用セパレータおよびキャパシタ |
| US7977260B2 (en) | 2005-11-28 | 2011-07-12 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for an electric double layer capacitor |
| US8202406B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-06-19 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Porous sheet, separator for electrochemical element, and method for manufacturing porous sheet |
| JP2013246926A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いてなる電気化学素子 |
| WO2016047764A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 旭化成せんい株式会社 | セルロース微細繊維層を含む薄膜シート |
| US9653717B2 (en) | 2013-08-30 | 2017-05-16 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for electrochemical element, process for producing separator and electrochemical element using separator |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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