JPH11224831A - 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ - Google Patents

電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ

Info

Publication number
JPH11224831A
JPH11224831A JP10024725A JP2472598A JPH11224831A JP H11224831 A JPH11224831 A JP H11224831A JP 10024725 A JP10024725 A JP 10024725A JP 2472598 A JP2472598 A JP 2472598A JP H11224831 A JPH11224831 A JP H11224831A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
double layer
electric double
electrolyte
layer capacitor
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10024725A
Other languages
English (en)
Inventor
Masataka Takeuchi
正隆 武内
Masaaki Nishioka
正明 西岡
Junko Mizuguchi
純子 水口
Hiroshi Fukunaga
宏史 福永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP10024725A priority Critical patent/JPH11224831A/ja
Publication of JPH11224831A publication Critical patent/JPH11224831A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電気二重層コンデンサとしての容
量が大きくかつ電気化学的サイクル特性が良く、安定性
に優れた電気二重層コンデンサ及びその非水電解液を提
供することを目的とする。さらに、詳しくは本発明は使
用電圧範囲が広く、高容量で取り出し電流が大きく、温
度特性が良好で長寿命の高信頼性、高性能電気二重層コ
ンデンサを得ることを課題とする。 【解決手段】 本発明は、該コンデンサ用の非水電解液
として、低温で高イオン伝導度を有する安定性の優れた
非水ピリジニウム系電解液を特定濃度範囲内において使
用することによって上記コンデンサを提供する。すなわ
ち、本発明の電解質組成物は、非水系電解液に特定構造
のピリジニウム塩を0.5mol/L以上、5mol/
L以下の濃度の範囲で溶解してなることを特徴として上
記課題を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサ用の非水電解液及びそれを用いた電気二重層コンデ
ンサに関する。さらに詳しくは、有機溶媒とピリジニウ
ム塩系の電解質塩を含む非水電解液及びそれを用いた電
気二重層コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、メモリーバックアップ電源用など
に、活性炭、カーボンブラックなど比表面積の大きい炭
素材料を分極性電極材料として、その間にイオン伝導性
溶液を配置した電気二重層コンデンサが多用されてお
り、例えば、第173回エレクトロケミカルソサエティ
・ミィーティング予稿集(米国アトランタ市、ジョージ
ア州、1998年5月発行、第18号誌)には、硫酸水
溶液を用いた電気二重層コンデンサが記載されている。
また、機能材料誌(1989年2月号33頁)には、炭
素系分極性電極と非水電解液を用いた電気二重層コンデ
ンサが報告されている。非水電解液は、硫酸水溶液に比
較してイオン伝導度は低いものの耐電圧が大きく、電気
二重層コンデンサの使用電圧及び容量が大きくなること
から注目されており、種々の電解質塩、有機溶媒に関す
る研究開発が盛んに行われている。電解質塩としては、
例えば第4級アンモニウムカチオンからなる電解質系
(例えば、特開昭49−68254号公報や特開昭61
−204927号公報)や第4級ホスホニウム塩等のリ
ン系電解質が、有機溶媒への溶解性や解離度、電気化学
的安定域が広いことからよく用いられている。また、有
機溶媒としては、高誘電率で電気化学的安定範囲が広
く、高沸点であるものが望まれており、例えばプロピレ
ンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(B
C)、γ−ブチロラクトン(γBL)等の環状炭酸エス
テル類またはラクトン類が用いられている。
【0003】しかしながら、現在用いられている非水電
解液系電気二重層コンデンサでは、電解液のイオン伝導
度が低く、取り出し電流の点で不十分であった。また、
電解液のイオン伝導度が低いことから、目標通りの電気
二重層容量が得られず、コンデンサ容量が低いという問
題を残していた。また、低温で電解質塩が結晶化しやす
い為、低温での特性にも問題があった。さらに、電解質
塩の酸化還元に対する電気化学的安定性や熱的安定性が
不十分であり、電気二重層コンデンサとしての耐久性、
長期信頼性にも問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、本発明
は、電気二重層コンデンサとしての容量が大きくかつ電
気化学的サイクル特性が良く、安定性の優れた電気二重
層コンデンサ及びその非水電解液を提供することを目的
とする。特に、本発明では、低温で高イオン伝導度を有
する安定性の優れた電気二重層コンデンサ用の非水電解
液を提供することによって上記コンデンサを提供する。
さらに、詳しくは本発明は前記非水電解液を用いること
により使用電圧範囲が広く、高容量で取り出し電流が大
きく、温度特性が良好で長寿命の高信頼性、高性能な電
気二重層コンデンサを得ることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意検討した結果、電気二重層コンデンサに用い
る非水電解液として、炭素材料の表面微細孔径にサイズ
的に適合し得るカチオンサイズの小さいピリジニウム塩
を電解質として特定濃度範囲内で用いることにより、使
用電圧範囲が広く、高容量で取り出し電流が大きく、温
度特性が良好で、長寿命で信頼性の優れた電気二重層コ
ンデンサを提供できることを見い出した。
【0006】ピリジニウム塩の電解コンデンサ電解液へ
の応用検討は古くから行われており、例えば特開昭61
−32509号公報、特開昭62−18018号公報な
どがある。しかしながら、これら例示の電解液は電解コ
ンデンサ用の電解液であり、本願の電気二重層コンデン
サとは電解質への要求性能が異なる。一方、特開平1−
274412号公報には、電気二重層コンデンサ用の電
解質の例として、4フッ化ホウ酸メチルピリジニウムま
たは4フッ化ホウ酸エチルピリジニウムが例示されてい
る。しかしながら、性能上の特徴や使用における電解液
濃度など一切説明されておらず、充分開示されていな
い。次に、1997年第38回電池討論会の予稿集(講
演番号3B10、279頁、1997年11月11日〜
13日、大阪)では、N−ブチルピリジニウムBF4
が室温で溶融となることに着目してこれを溶媒に使用す
る方法が開示されているが、本発明のような電気二重層
コンデンサ用電解質としての使用は全く述べられていな
い。
【0007】本発明では、該ピリジニウム系塩を用いた
電気二重層コンデンサ用電解液の特徴を明確にし、その
化合物及び電解液組成等を適正化した。また、該ピリジ
ニウム塩系電解液と炭素電極材料との組み合わせも検討
した。すなわち、本発明は、以下の電気二重層コンデン
サ用の電解液及び該電解液を配した電気二重層コンデン
サを提供する。
【0008】具体的には、(1)溶媒と支持電解質から
なる電解液組成物において、非水系有機溶媒に支持電解
質塩として、下記の一般式(1)
【化2】 (式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 はそれぞ
れ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、シアノ基、アミノ
基、スルホニル基、スルホン酸エステル基もしくは炭素
数1〜10の飽和もしくは不飽和のアルキル基または同
アルコキシ基、または炭素数6〜10のアリール基であ
る。前記アルキル基、アルコキシ基及びアリール基は、
該水素基がFで置換したパーフルオロ置換体またはフル
オロ置換体であってもよく、またアルキル基またはアル
コキシ基中にはエーテルまたはエステル、アミド、スル
ホンの各結合を任意な位置に含んでも良い。Xは一価ま
たは二価のアニオンを表し、添字jはXの価数を表す)
で表されるピリジニウム塩を0.5mol/L以上、5
mol/L以下の濃度範囲で溶解して使用することを特
徴とする電気二重層コンデンサ用の非水電解液を提供す
る。(2)前記一般式中のXが、BF4 -、PF6 -、Cl
4 -、AsF6 -、SbF6 -、AlCl4 -、またはRfS
3 -、( RfSO2)2- 、RfCO2 -( Rfは炭素数
1〜8のフルオロアルキル基)のアニオンであることを
特徴とする前記(1)記載の電気二重層コンデンサ用の
非水電解液、及び(3)前記記載の有機溶媒が、エチレ
ンカーボネート及び/またはプロピレンカーボネートか
ら選ばれる環状炭酸エステル溶媒を含むことを特徴とす
る前記(1)〜(2)記載の電気二重層コンデンサ用の
非水電解液、及び(4)非水電解液中の含水率が、50
ppm以下であることを特徴とする前記(1)〜(3)
記載の電気二重層コンデンサ用の非水電解液、(5)非
水電解液の粘度が、25℃において0.3〜100cp
sの範囲であることを特徴とする前記(1)〜(3)記
載の電気二重層コンデンサ用の非水電解液、(6)非水
電解液のイオン伝導度が、25℃の温度において10〜
100mS/cmの範囲の特性を有することを特徴とす
る前記(1)〜(3)記載の電気二重層コンデンサ用の
非水電解液、(7)非水電解液に、非電子伝導性の無機
酸化物微粒子を添加処理、または該無機酸化物微粒子で
あらかじめ不純物の吸着処理を施したことを特徴とする
前記(4)記載の電気二重層コンデンサ用の非水電解液
を提供する。さらに、(8)イオン伝導性材料を含む電
解液を含浸した分極性電極材料、セパレータ及び集電体
が配設される電気二重層コンデンサにおいて、該電解液
として前記(1)1〜(7)記載の非水電解液が使用さ
れてなる電気二重層コンデンサ、及び(9)分極性電極
材料として、その比表面積が500m2 /g以上である
炭素材料を用いることを特徴とする前記(8)記載の電
気二重層コンデンサ、(10)分極性電極材料として、
細孔径が30Å以下である炭素材料を用いることを特徴
とする前記(8)記載の電気二重層コンデンサ、(1
1)分極性電極材料として、細孔容積が0.7〜0.9
cc/gである炭素材料を用いることを特徴とする前記
(8)記載の電気二重層コンデンサを提供する。
【0009】
【発明の実施の態様】以下に本発明の具体的内容を詳細
に説明する。 [1]非水電解液 本発明の電気二重層コンデンサに用いる非水電解液は、
(a)ピリジニウム塩系電解質塩、(b)有機溶媒を必
須成分とする。
【0010】以下、各成分について詳述する。 (a)ピリジニウム塩系電解質塩 本発明の電気二重層コンデンサ用非水電解液に使用する
電解質塩は、前記一般式(1)で表されるピリジニウム
塩が有用であり、ピリジニウムカチオンにおける置換基
1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 の炭化水素基が炭
素数として大きくなれば、有機溶媒への溶解性は一般的
に高くなるが、一方カチオンとしてのイオン半径が大き
くなり、逆に電気二重層の形成能力が小さくなる傾向に
ある。また、R1 の炭素数によってピリジニウム塩の融
点が大きく変わり、室温で溶融状態にあるものもあり、
低温での結晶化を防ぎ、低温特性を向上することもでき
る。例えば、R2 及びR3 、R4 、R5 、R6 が全て水
素であり、R1 がブチルの場合は、その融点が室温以下
となる(例えば、実施例10及び実施例1、2、6を比
較参照)。該ピリジニウムカチオンの置換基R1 、R
2 、R3 、R4 、R5 、R6 の少なくとも1つの置換基
が水素または炭素数1以上6以下の飽和または不飽和の
アルキル基、または同アルコキシ基、または炭素数6〜
10から成るアリール基、あるいはパーフルオロ置換の
前記置換基の場合、該化合物のカチオンサイズが細孔径
より小さく、多孔質内部の表面上において電気二重層を
形成する上でうまく整合(マッチング)し、非水溶媒へ
の溶解性が高く、安定性が良好なピリジニウム塩を与
え、その結果電気二重層コンデンサとしての低温特性ま
たは耐環境特性が良好であり、電気容量(能力)が高く
なり、特に好ましい。
【0011】また、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 の少
なくとも1つの置換基にアミノ基、アルコキシ基(オキ
シアルキレン基を含む)、アルキル基等の電子供与性基
を導入することにより、ピリジニウムカチオンが還元さ
れにくくなり、また、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン、
スルホニル基、スルホン酸エステル基、フルオロアルキ
ル基等の電子吸引性の基を導入することにより、酸化さ
れにくくなり、使用する溶媒や電圧範囲等との組み合わ
せに応じて、酸化還元に対する安定性を制御できる。上
記一般式(1)で表されるピリジニウム塩において一価
のアニオンXとしては、特に限定されるものではない
が、有機溶媒中での解離度や安定性及び移動度から、B
4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -等のフッ化無機アニ
オン、AlCl4 -等のクロル化無機アニオン、HS
4 -、ClO4 -、有機酸アニオン(例えば、蟻酸、酢酸
等の有機カルボン酸またはCH3 SO3 -、トルエンスル
ホン酸等のスルホン酸など)、CF3 SO3 -等のフルオ
ロアルキルスルホン酸、CF3 CO2 - 等のフルオロア
ルキルカルボン酸、( CF3 SO2)2- 等のフルオロ
アルキルスルホニルイミド、Cl- 、Br- 、I- 等の
ハロゲンイオンが有用される。また、同じく二価アニオ
ンとしては、SO4 2- が挙げられる。その中で、特にB
4 -、PF6 -、フルオロアルキルスルホニルイミドが安
定性の点で良好であり、イオン伝導性が高いため好まし
い。
【0012】以下、本発明において有用なピリジニウム
塩化合物を例示すると、N−メチルピリジニウムBF4
塩、N−エチルピリジニウムBF4 塩、N−プロピルピ
リジニウムBF4 塩、N−ブチルピリジニウムBF4
塩、N−ビニルピリジニウムBF4 塩、N−アリルピリ
ジニウムBF4 塩、2−メトキシ−N−エチルピリジニ
ウムBF4 塩、2−エトキシ−N−メチルピリジニウム
BF4 塩、4−メチル−N−メチルピリジニウムBF4
塩、4−エチル−N−メチルピリジニウムBF4塩、3
−シアノ−N−エチルピリジニウムBF4 塩、3−ブロ
モ−N−ブチルピリジニウムBF4 塩、4−メチル−N
−エチルピリジニウムBF4 塩、2−メトキシ−N−メ
チルピリジニウムBF4 塩、N−メチルピリジニウムP
6 塩、N−エチルピリジニウムPF6 塩、N−ブチル
ピリジニウムPF6 塩、N−メチルピリジニウムCF3
SO3 塩、N−エチルピリジニウムCF3 SO3 塩、N
−プロピルピリジニウムCF3 SO3 塩、4−メチル−
N−メチルピリジニウムCF3 SO3 塩、2−メトキシ
−N−メチルピリジニウムCF3 SO3 塩、N−エチル
ピリジニウム( CF3 SO2)2 N塩が挙げられる。
【0013】これらピリジニウム塩は、電気二重層コン
デンサ中の非水電解液中の濃度として0.5mol/L
以上、5mol/L以下が好ましく使用され、さらに望
ましくは1.0mol/L以上、4mol/L以下の濃
度で用いられる。ピリジニウム塩の濃度が5mol/L
より高濃度になると、有機溶媒に溶解しにくくなり、ま
た溶解しても電解液の粘度が高くなるためにイオンの移
動過程が大きく阻害される。逆に0.5mol/Lより
低濃度の使用になると、イオンの絶対量が不足する結果
電解液としてのイオン伝導度が小さくなったり、炭素電
極への二重層容量(能力)が低下する。
【0014】(b)有機溶媒 本発明の電気二重層コンデンサに用いる非水電解液中の
有機溶媒としては、ピリジニウム塩の溶解性が高く、電
気二重層コンデンサの作動電圧範囲で安定なものなら使
用の制限を受けない。すなわち、誘電率が大きく、電気
化学的安定範囲が広い化合物が適している。また、高沸
点、低融点で使用温度範囲が広く、安全性に優れている
方が好ましい。このような有機溶媒の例としては、エチ
レンカ−ボネ−ト、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカ
ーボネート、ビスメトキシエチルカーボネート、エチル
メトキシエチルカーボネート等の環状及び/または鎖状
カーボネート類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、1,2−ジメトキ
シエタン等の環状及び/または鎖状エーテル類、トリエ
チレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレング
リコールジメチルエーテル等のオリゴエーテル類、アセ
トニトリル、ベンゾニトリル、トルニトリル等の脂肪族
及び/または芳香族ニトリル類、ジメチルホルムアミ
ド、N−メチルピロリドン、N−ビニルピロリドン等の
アミド類、ジメチルスルホキシドやスルホラン等の硫黄
酸化物類、リン酸エステル類等が挙げられる。これらの
中で、カーボネート類、エーテル類、オリゴエーテル
類、ラクトン類が好ましく、さらに望ましくはカーボネ
ート類、ラクトン類であり、特に望ましくはプロピレン
カーボネートまたはプロピレンカーボネート(PCと略
する)とエチレンカーボネート(ECと略する)の混合
溶媒が挙げられる。PCやECは、特に誘電率が高く電
気化学的な安定電位範囲が広く、高沸点で使用温度範囲
が広く、安全性、コスト面に優れているという点で好ま
しい。
【0015】(C)無機酸化物微粒子 (C−1)無機酸化物微粒子の種類及びその処理 本発明の非水電解液を処理もしくは添加すべく低含水率
で非電子伝導性の無機酸化物微粒子としては、大きな比
表面積を有することが望ましい。本発明においては、B
ET法による比表面積において50m2 /g以上の値を
有する微粒子を用いることが有用である。無機酸化物微
粒子は、最大粒径において1μm以下のものが適正に用
いられるが、望ましくはより粒径の小さい方が良く、さ
らに望ましくは0.1μm以下の微粒子が好適に用いら
れる。また、本発明では、無機酸化物微粒子は、その表
面の吸着水を除去した低含水系の状態で使用することが
必要である。具体的にはカールフィッシャー法により測
定した含水率の値においては、5000ppm以下が好
ましい。
【0016】また、無機酸化物微粒子は、高比表面積で
吸着水が低減された表面活性の高いものとすることによ
り、電解液のみではなく電気二重層コンデンサ内の不純
物(特に水分や遊離酸、遊離塩基)を非常によく吸着す
ることができる。その結果、封止材料や他の部品材料の
劣化を低減することに大きな効果を発揮し、コンデンサ
の寿命が大きく改善できる。無機酸化物微粒子の含水率
低減は、微粒子粉末を熱処理することにより簡便に行な
うことができる。即ち、熱処理により無機酸化物微粒子
の表面吸着水が容易に低減できることから、他材料に拡
散する遊離水分を抑えることができるばかりでなく、他
材料から搬入を受ける不純物を吸着することができ、結
果的に非水電解液及び/または該コンデンサ系内の安定
性を格段に向上させることができる。好ましい熱処理の
温度、処理時間は用いる無機酸化物微粒子の形状や種類
によって異なるが、通常100〜1200℃の範囲で2
時間〜300時間程度行なえば良く、さらに望ましくは
500〜1000℃の範囲がよい。熱処理温度はできる
だけ高い方が好ましいが、1200℃を越えると無機酸
化物微粒子の焼結が進み、また表面の活性も低下するの
で好ましくない。また、熱処理時の雰囲気は特に限定さ
れず、減圧、空気中、または不活性雰囲気中で行える
が、熱処理後は水分の再吸着等を防止するため、露点−
30℃以下の雰囲気で取扱う必要があり、特に露点−5
0℃以下で取り扱うことが好ましい。
【0017】本発明で使用する無機酸化物微粒子の形状
は特に限定されず、球形、卵形、立方体状、直方体状、
円筒状ないし棒状等の種々の形状のものを用いることが
できる。本発明で使用する無機酸化物微粒子は、非電子
伝導性で電気化学的に安定なものが選ばれる。また、イ
オン伝導性のものがさらに好ましい。このような無機酸
化物微粒子の例としては、α,β,γ−アルミナ等のア
ルミナ系微粒子、シリカ系微粒子、チタニア系微粒子、
マグネシア系微粒子、及びこれらの複合酸化物微粒子等
のイオン伝導性または非電導性酸化物微粒子が挙げられ
る。これらの中では、アルミナ系微粒子、マグネシア系
微粒子が安定性に優れ、電解質イオンとの相互作用が大
きく好ましい。特にアルミナ系微粒子の表面は電解質ア
ニオンとの親和性が高く、特にカチオンの束縛を減少さ
せ、カチオンの移動度を向上することができる。
【0018】アルミナ系微粒子の具体例としては、固相
法、気相法等の種々の製法で得られるα,β,γ型Al
23 微粒子が挙げられる。この中で比表面積が大き
く、表面活性の大きいデグサ社製のアルミニウムオキサ
イドC(商品名)、昭和電工(株)製UA−5805等
のγ型Al23 微粒子が、本発明の電気二重層コンデ
ンサに用いられる電解液には適している。マグネシア系
微粒子の具体例としては協和化学製のキョーワマグ(酸
化マグネシウム粉末)、キョーワード( ハイドロタルサ
イト:マグネシウム/ アルミニウム複合酸化物粉末) が
挙げられる。シリカ系微粒子の具体例としては、比表面
積が大きく、表面活性の大きいデグサ社製のアエロジル
(商品名)が挙げられる。
【0019】(C−2)非水電解液への配合及びまたは
処理 本発明の電気二重層コンデンサにおいて、無機酸化物微
粒子の非水電解液への配合はその粘度が低くなるように
調整しながら行われる。即ち、一般的に電気二重層コン
デンサには、系内における電気化学反応を効率的に行な
うために分極性電極やセパレータが多孔質のもの、ある
いは微孔性のものが多く用いられるために、使用すべく
電解液の粘度が高過ぎると、それらへの含浸を行ないに
くくなり好ましくない。また、電解液粘度が増すとイオ
ンの移動度も一般的には低下する傾向を示す。このため
有機電解液の粘度は、室温において100cps以下か
ら0.3cps以上(回転粘度計でのずり速度が20〜
400s-1の場合)が好ましく、さらに望ましくは50
cps以下の低粘度電解液がよい。このように、無機酸
化物微粒子の添加は、有機電解液の粘度を上昇させる結
果、電解液のイオン伝導性を低下させるという問題を惹
起する。従って、これを考慮した無機酸化物微粒子の好
ましい添加量は、重量濃度当たり0.5〜30重量%で
あり、1〜10重量%の範囲が特に好ましい。
【0020】次に、無機酸化物微粒子の利用における別
の形態として、無機酸化物微粒子を非水電解液に添加し
て系内の不純物を吸着させた後これを除去することによ
り、安定性に優れた効果を誘起する非水電解液を提供す
ることができる。本発明においては、無機酸化物微粒子
の除去方法は特に制限されず、公知な濾別法や遠心分離
法でも良い。但し、作業環境を水分等の不純物が再混入
しないように管理し、例えば露点が低く不活性雰囲気で
処理する必要がある。
【0021】(d)電気二重層コンデンサの基本構成及
びその材料 まず、本発明の電気二重層コンデンサの構成について説
明する。本発明の電気二重層コンデンサは、図1の概略
断面図に示すように、分極性電極2を平行に配置しその
間にイオン伝導層3を介設した構造を取っている。分極
性電極2の外表面は集電体1に接しており、各集電体か
らはリード線5が引き出されており、コンデンサ全体は
絶縁性樹脂封止剤4により封止されている。図1におい
て、集電体1は電子伝導性で電気化学的に耐食性があ
り、できるだけ比表面積の大きい材料を用いることが好
ましい。このような材料の例としては、各種金属及びそ
の焼結体、電子伝導性高分子、カーボンシート等を挙げ
ることができる。分極性電極2は、炭素材料等の分極性
電極材料を高分子バインダー中に分散し成形したものに
本発明の非水電解液を含浸したものを用いる。高分子バ
インダーとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリ
ロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニル
ブチラール、EPDM、PMMA等の高分子材料を用い
ることができる。
【0022】イオン伝導層3は、慣用のセパレータ材
料、例えば、後述の多孔性高分子フィルムに本発明の非
水電解液を含浸したものを用いる。使用する多孔性高分
子フィルムとしては、できるだけ薄く、多孔性でかつ高
強度のものが好ましく、ポリプロピレン製不織布等の多
孔性ポリオレフィンフィルム、セルガード(商品名)等
のポリオレフィン製マイクロポーラスフィルム、多孔性
ポリテトラフルオロエチレンフィルム等の多孔性フッ化
カーボン系高分子フィルム、ナイロン不織布、ポリエス
テル性不織布等が挙げられるが、安定性の面でポリオレ
フィン製多孔性フィルム及びまたはマイクロポーラスフ
ィルム及びまたは多孔性フッ化カーボン系高分子フィル
ムが好ましい。また、その空孔率は、10〜90%程度
あればよいが、強度の許す限りできるだけ空孔率の大き
いものがよいので、好ましい空孔率の範囲は40〜90
%の範囲である。通常、イオン伝導層3の厚みは5〜1
00μm程度であり、10〜50μmが好ましく、上述
した多孔性高分子フィルム製セパレータの厚みも10〜
50μmの範囲のものが好ましい。
【0023】分極性電極材料としては、比表面積が大き
く細孔容積が大きい炭素材料を使用すると電気二重層の
容量が大きくなり好ましい。すなわち、好ましい比表面
積は500m2 /g以上、好ましくは5000m2 /g
以下であり、好ましい細孔容積は0.7〜0.9cc/
gである。しかしながら、あまり大きい細孔の炭素材料
を使用して細孔容積を大きくしても比表面積が大きくな
らないので非効率である。従って、本発明のピリジニウ
ム塩のカチオン及びアニオン種はイオン半径において概
ね10Å程度であり、従って細孔径が約30Å程度の微
細孔構造を多く有する炭素材料が好ましい。本発明の分
極性電極材料として用いられる炭素材料としては、例え
ば、ファーネスブラック、サーマルブラック(アセチレ
ンブラックを含む)、チャンネルブラック等のカーボン
ブラック類や、椰子がら炭等の活性炭、天然黒鉛、人造
黒鉛、気相法で製造したいわゆる熱分解黒鉛、ポリアセ
ン及びC60、C70、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、
ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール等の各種
高分子高温焼成体を挙げることができる。これら、炭素
材料を一般的な賦活処理や熱処理で上述の好ましい細孔
まで活性化させて用いる。さらに、本発明の電気二重層
コンデンサには、前述の低含水率無機酸化物微粒子を所
定量含有させた非水電解液を用いることもできる。かか
る非水電解液を用いることにより、コンデンサ内の不純
物を低減乃至除去でき、安定性、安全性、信頼性が向上
する。また、無機酸化物微粒子と電解質イオンの相互作
用により、イオン移動度が向上し、電流特性が向上す
る。なお、本発明の電気二重層コンデンサは、図1に示
すシート型に限らず、チップ型、コイン型、角型、円筒
型等いかなる形状でもよい。また、各種の大きさのもの
を製造することができる。
【0024】
【実施例】以下に本発明について代表的な例を示し、具
体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例
示であって、本発明はこれらに何等制限されるものでは
ない。なお、以下の実施例、比較例において含水率はカ
ールフィッシャー法により測定した。融点及び分解温度
の測定は、示差走査熱量分析装置(DSC)及び熱重量
分析(TGA)を用いて行った。
【0025】(実施例1) N−エチルピリジニウムBF4 (EPBと略する)の合
成 100.0g(0.53モル)のN−エチルピリジニウ
ムブロマイドを42%HBF4 水溶液133.4g
(0.64モル)に溶解させ、水浴中にて30%H2
2 水36.2g(0.319モル)を滴下し、室温で3
0分間攪拌した。エバポレータでBr2 を除去した後、
水100mlを加えて濃縮し、さらにトルエンを加えて
共沸させ水分を除去した。IPAを加え再結晶し白色結
晶74.1gを得た。結晶が目的物であることを以下の
分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒中、DSS基準で単位はpp
m、以下t=3重線、q=4重線、m=多重線を意味す
る):1.6(t,−CH3 )、4.6(q,−NCH
2 −)、8.1〜8.9(m,ピリジン環5H)、I
R:BF4 -(1050〜1100cm-1)、元素分析
(C710N・BF4 、計算値(C:43.1,H:
5.2,N:7.2),実測値(C:43.3,H:
5.4,N:7.5))、融点58℃、熱分解点(TG
A観測)274.8℃。
【0026】(実施例2) N−プロピルピリジニウムBF4 (PPBと略する)の
合成 79.0g(1.00モル)のピリジンをメタノール2
00mlに溶解し、N−ブロモプロパン147.6g
(1.20モル)を滴下し、室温で1時間攪拌し、濃縮
後、N−プロピルピリジニウムブロマイドの白色結晶を
得た。このN−プロピルピリジニウムブロマイドとHB
4 水溶液で実施例1と同様の方法により処理し、PP
Bの粘調な液体128.3gを得た。これが目的物であ
ることは以下の分析から確認した。 H1 −NMR、(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):0.9(t,−CH3 )、2.1(m,−CH2
−)、4.6(s,−NCH2 −)、8.1〜8.8
(m,ピリジン環5H)、IR:BF4 -(1050〜1
100cm-1)、元素分析(C812N・BF4 、計算
値(C:46.9,H:4.9,N:6.8),実測値
(C:46.7,H:5.2,N:6.9))、融点
3.0℃、熱分解点(TGA観測)316.0℃。
【0027】(実施例3) 3−シアノ−N−エチルピリジニウムBF4 (CEPB
と略する)の合成 3−シアノピリジン50.0g(0.48モル)をメタ
ノール100mlに溶解後、1−ブロモエタン62.8
g(0.58モル)を滴下し、室温で1時間攪拌、濃縮
後、3−シアノ−N−エチルピリジニウムブロマイドの
白色結晶を得た。この3−シアノ−N−エチルピリジニ
ウムブロマイドとHBF4 水溶液を、実施例1と同様の
方法で処理し、CEPBの白色結晶85.1gを得た。
これが目的物であることは以下の分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):1.6(t,−CH3 )、4.6(q,−NCH
2 −)、8.1〜8.9(m,ピリジン環4H)、I
R:BF4 -(1050〜1100cm-1)、元素分析
(C892 ・BF4 、計算値(C:43.7、H:
4.1,N:12.7),実測値(C:43.5、H:
4.4,N:12.3))、熱分解点(TGA観測)2
83.2℃。
【0028】(実施例4) 3−ブロモ−N−エチルピリジニウムBF4 (BEPB
と略する)の合成 3−ブロモピリジン80.0g(0.51モル)をメタ
ノール100mlに溶解後、1−ブロモエタン61.1
g(0.56モル)を滴下し、室温で1時間攪拌、濃縮
後、3−ブロモ−N−エチルピリジニウムブロマイドの
白色結晶を得た。この3−ブロモ−N−エチルピリジニ
ウムブロマイドとHBF4 水溶液を実施例1と同様の方
法で処理して、BEPBの白色結晶110.3gを得
た。これが目的物であることは以下の分析から確認し
た。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):1.6(t,−CH3 )、4.6(q,−NCH
2 −)、8.1〜8.9(m,4H)、IR:BF
4 -(1050〜1100cm-1)、元素分析(C79
NBr・BF4 、計算値(C:30.7、H:3.3,
N:5.1),実測値(C:30.8、H:3.5,
N:4.8))、熱分解点(TGA観測)250.2
℃。
【0029】(実施例5) 4−メチル−N−エチルピリジニウムBF4 (MEPB
と略する)の合成 4−メチルピリジン44.7g(0.48モル)をメタ
ノール100mlに溶解後、1−ブロモエタン62.8
g(0.58モル)を滴下し、室温で1時間攪拌、濃縮
後、4−メチル−N−エチルピリジニウムブロマイドの
白色結晶を得た。この4−メチル−N−エチルピリジニ
ウムブロマイドとHBF4 水溶液を実施例1と同様の方
法で処理して、MEPBの白色結晶85.1gを得た。
これが目的物であることは以下の分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):1.6(t,−CH3 )、2.8(s,−CH
3 )、4.6(q,−NCH2 −)、8.1〜8.9
(m,ピリジン環4H)、IR:BF4 -(1050〜1
100cm-1)、元素分析(C812N・BF4 、計算
値(C:46.0、H:5.8,N:6.7),実測値
(C:46.1、H:6.1,N:6.3))、融点8
3.0℃、熱分解点(TGA観測)291.5℃。
【0030】(実施例6) N−メチルピリジニウムBF4 (MPBと略する)の合
成 ピリジン41.0g(0.52モル)をメタノール10
0mlに溶解し、ヨウ化メチル74.0g(0.52モ
ル)を滴下し、室温で1時間攪拌し、濃縮後、N−メチ
ルピリジニウムアイオダイドの白色結晶を得た。このN
−メチルピリジニウムアイオダイドとHBF4 水溶液を
実施例1と同様の方法で処理して、MPBの粘調な液体
68.1gを得た。これが目的物であることは以下の分
析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):4.4(s,−NCH3 )、8.1〜8.8
(m,ピリジン環5H)、IR:BF4 -(1050〜1
100cm-1)、元素分析(C68 N・BF4 、計算
値(C:39.8、H:4.5,N:7.7),実測値
(C:40.1、H:4.7,N:7.5))、融点1
8.3℃、熱分解点(TGA観測)277.9℃。
【0031】(実施例7) 2−メトキシ−N−メチルピリジニウムBF4 (MMP
Bと略する)の合成 2−メトキシピリジン56.6g(0.52モル)をメ
タノール100mlに溶解し、ヨウ化メチル74.0g
(0.52モル)を滴下し、室温で1時間攪拌し、濃縮
後、2−メトキシ−N−メチルピリジニウムアイオダイ
ドの白色結晶を得た。この2−メトキシ−N−メチルピ
リジニウムアイオダイドとHBF4 水溶液を実施例1と
同様の方法で処理して、MMPBの結晶72.60gを
得た。これが目的物であることは以下の分析から確認し
た。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):3.8(s,−OCH3 )、4.4(s,−NC
3 )、8.1〜8.8(m,ピリジン環4H)、I
R:BF4 -(1050〜1100cm-1)。
【0032】(実施例8) N−エチルピリジニウムCF3 SO3 (EPCFと略す
る)の合成 N−エチルピリジニウムブロマイド100.0g(0.
53モル)をCF3 SO3 H87.04g(0.58モ
ル)の30%水溶液に溶解し、水浴中にて30%H2
2 水36.2g(0.319モル)を滴下し、室温で1
時間攪拌した。エバポレータでBr2 を除去した後、水
100mlを加えて濃縮し、さらにトルエンを加えて共
沸させ水分を除去した。IPAを加え再結晶し、白色結
晶94.2gを得た。これが目的物であることは以下の
分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):1.6(t,−CH3 )、4.6(q,−NCH
2 −)、8.1〜8.9(m,ピリジン環5H)、元素
分析(C810N・CF3 SO3 、計算値(C:35.
2、H:3.7,N:5.1),実測値(C:35.
3、H:3.5,N:4.8))、融点63.0℃、熱
分解点(TGA観測)278.5℃。
【0033】(実施例9) N−プロピルピリジニウムClO4 (BPCLと略す
る)の合成 100.0g(0.53モル)のN−プロピルピリジニ
ウムブロマイドをHClO4 58.3g(0.58モ
ル)の30%水溶液に溶解し、水浴中にて30%H2
2 水36.2g(0.319モル)を滴下し、室温で1
時間攪拌した。エバポレータでBr2 を除去した後、水
100mlを加えて濃縮し、さらにトルエンを加えて共
沸させ水分を除去した。IPAを加え再結晶し、白色結
晶76.8gを得た。これが目的物であることは以下の
分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):0.9(t,−CH3 )、2.1(m,−CH2
−)、4.6(s,−NCH2 −)、8.1〜8.8
(m,ピリジン環5H)、元素分析(C812N・Cl
4 、計算値(C:43.4、H:5.5、N:6.
3),実測値(C:43.5、H:5.2、N:6.
1))、融点60.3℃、熱分解点(TGA観測)26
7.5℃。
【0034】(実施例10) N−ブチルピリジニウムBF4 (BPBと略する)の合
成 79.0g(1.00モル)のピリジンをメタノール2
00mlに溶解し、N−ブロモブタン150.7g
(1.10モル)を滴下し、室温で1時間攪拌し、濃縮
後、N−ブチルピリジニウムブロマイドの白色結晶を得
た。このN−ブチルピリジニウムブロマイドとHBF4
水溶液を実施例1と同様の方法で処理して、BPBの粘
調な液体141.3gを得た。これが目的物であること
は以下の分析から確認した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):0.9(s,−CH3 )、1.4(m,−CH2
−)、2.0(m,−CH2 −)、4.6(s,−NC
2 −)、8.1〜8.9(m,ピリジン環5H)、I
R:BF4 -(1050〜1100cm-1)、元素分析
(C914N・BF4 、計算値(C:48.5、H:
6.3、N:6.3),実測値(C:48.4、H:
6.6、N:6.1))、融点8.5℃、熱分解点(T
GA)302.5℃。
【0035】(実施例11) 3−フェニル−N−ブチルピリジニウムBF4 (PBP
Bと略する)の合成 78g(0.50モル)の3−フェニルピリジンをメタ
ノール100mlに溶解し、N−ブロモブタン75.3
g(0.55モル)を滴下し、室温で1時間攪拌し、濃
縮後、3−フェニル−N−ブチルピリジニウムブロマイ
ドの白色結晶を得た。この3−フェニル−N−ブチルピ
リジニウムブロマイドとHBF4 水溶液を実施例1と同
様の方法で処理して、PBPBの粘調な液体65.3g
を得た。これが目的物であることは以下の分析から確認
した。 H1 −NMR(D2 O溶媒、DSS基準で単位はpp
m):0.9(s,−CH3 )、1.4(m,−CH2
−)、2.0(m,−CH2 −)、4.6(s,−NC
2 −)、7.0〜8.8(m,芳香環9H)、IR:
BF4 -(1050〜1100cm-1
【0036】(実施例12) プロピレンカーボネート(PCと略する)系非水電解液
の調製 実施例1〜11で合成した各ピリジニウム塩を加熱乾燥
後、脱水精製したPCにアルゴン雰囲気中で各2.0m
ol/Lの溶液を100ccずつ調製した。各電解液の
含水率、25℃での粘度(B型粘度計)及び25℃、−
20℃でのイオン伝導度をインピーダンス法にて測定
し、結果を表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】(実施例13) エチレンカーボネート(ECと略する)/PC混合系非
水電解液の調製 実施例1〜11で合成した各ピリジニウム塩を加熱乾燥
後、脱水精製したEC+PC混合溶媒(重量比1:1)
にアルゴン雰囲気中で各2.0mol/Lの溶液を10
0ccずつ調製した。各電解液の含水率、25℃での粘
度(B型粘度計)及び25℃、−20℃でのイオン伝導
度をインピーダンス法にて測定し、結果を表2に示す。
【0039】
【表2】
【0040】(実施例14) アルミナ含有有機電解液の調製 実施例13で調製した電解液と同様のものを再度各10
0ccずつ調製し、これにさらに1000℃、3時間熱
処理したγ−アルミナ微粒子(商品名:アルミニウムオ
キサイドC、デグサ社製、平均粒子径0.013μm、
BET比表面積100m2 /g)2.0gをアルゴン雰
囲気中、室温で添加後、攪拌混合して、各種アルミナ含
有(約2wt%)のPC+EC混合(重量比1:1)系
2.0mol/L電解液を調製した。各々の電解液の含
水率、25℃での粘度(B型粘度計)、及び25℃、−
20℃でのイオン伝導度をインピーダンス法にて測定
し、結果を表3に示す。
【0041】
【表3】
【0042】(実施例15) EPB/PC系電解液の調製 実施例1で合成したEPBを用いて、任意濃度のPC系
電解液を各100ccずつ調製した。各々の電解液の含
水率、25℃での粘度(B型粘度計)及び25℃、−2
0℃でのイオン伝導度をインピーダンス法にて測定した
結果を表4に示す。
【0043】
【表4】
【0044】(実施例16) 電解液のMg/Al複合酸化物による調製 実施例1で合成したEPBを用いて、実施例13と同様
に2.0mol/L濃度のPC+EC混合系(重量比
1:1)電解液を100cc調製した。ついで実施例1
4と同様にして、500℃で5時間熱処理したMg/A
l複合酸化物微粒子(ハイドロタルサイト、商品名キョ
ーワードKW2200、協和化学製、平均粒子径1.0
μm、BET比表面積135m2 /g)を2g添加し
た。この電解液の含水率は5ppmで、25℃での粘度
(B型粘度計)は50cpsであった。また、25℃、
−20℃でのイオン伝導度をインピーダンス法にて測定
したところ、それぞれ21.0×10-3、3.0×10
-3S/cmであった。
【0045】(実施例17) 炭素電極(a)の製造 電気二重層コンデンサ用に水蒸気附活処理した椰子がら
活性炭(平均粒径28μm、平均細孔径17.3Å、B
ET比表面積1665m2 /g)とテフロン粉末の重量
比9.0:1.0の混合物に過剰のトルエン溶液を加
え、ゲル状組成物を得た。この組成物をアルミ箔(25
μm)上に15mmφの大きさで約200μmの厚さに
塗布、成型した。約100℃で10時間真空乾燥し、炭
素電極(29.9mg)を得た。
【0046】(実施例18) 炭素電極(b)の製造 電気二重層コンデンサ用に水蒸気附活処理したフェノー
ル樹脂焼成体(平均粒径15μm、平均細孔径18.5
Å、BET比表面積1829m2 /g)とテフロン粉末
の重量比9.0:1.0の混合物に過剰のトルエン溶液
を加え、ゲル状組成物を得た。この組成物をアルミ箔
(25μm)上に15mmφの大きさで約200μmの
厚さに塗布、成型した。約100℃で10時間真空乾燥
し、炭素電極(32.2mg)を得た。
【0047】(実施例19) 炭素電極(c)の製造 電気二重層コンデンサ用に水蒸気附活処理したフェノー
ル樹脂焼成体(平均粒径14μm、平均細孔径16.5
Å、BET比表面積1475m2 /g)とテフロン粉末
の重量比9.0:1.0の混合物に過剰のトルエン溶液
を加え、ゲル状組成物を得た。この組成物をアルミ箔
(25μm)上に15mmφの大きさで約200μmの
厚さに塗布、成型した。約100℃で10時間真空乾燥
し、炭素電極(33.9mg)を得た。
【0048】(実施例20) コイン型電気二重層コンデンサの製造、評価 アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、実施例17で
製造した炭素電極(a)に実施例12の表1の1で示し
たEPB/PC系電解液を含浸させた電極を2個用意し
た。次に、ポリテトラフルオロエチレン製マイクロポー
ラスフィルム(16mmφ、開孔率約65%、厚み25
μm)に前記EPB/PC系電解液を含浸したものを一
方の電極に貼り合わせ、さらにもう一枚の電極をはり合
わせ、2016コイン型缶(直径20mm、厚み1.6
mm)に封印し、コイン型電気二重層コンデンサ(試作
品番号a−1)を得た。さらに、実施例18、19で製
造した炭素電極(b)と(c)をそれぞれ用いて、上記
炭素電極(a)を用いたと同様にして、コイン型電気二
重層コンデンサ(b−1およびc−1)を得た。これら
のコンデンサを、作動電圧0〜2.1V、電流0.35
mA、3.5mAで充放電を行なった場合の各最大放電
容量及び3.5mAで充放電を100回繰り返した後の
放電容量は表5のごとくになった。
【0049】
【表5】
【0050】(実施例21) コイン型電気二重層コンデンサの製造、評価 実施例13の表2の5で示したMEPB/PC+EC混
合系電解液を用いた以外は、実施例20と同様に実施例
17〜19で製造した炭素電極(a)、(b)及び
(c)を用いてコイン型電気二重層コンデンサ(a−
2、b−2、c−2)を得た。これらのコンデンサを、
作動電圧0〜2.1V、電流0.35mA、3.5mA
で充放電を行なった場合の各最大放電容量及び3.5m
Aで充放電を100回繰り返した後の放電容量は表6の
ごとくになった。
【0051】
【表6】
【0052】(実施例22) コイン型電気二重層コンデンサの製造、評価 実施例13の表2の7で示したMMPB/PC+EC混
合系電解液を用いた以外は実施例20と同様に実施例1
7〜19で製造した炭素電極(a)、(b)及び(c)
を用いてコイン型電気二重層コンデンサ(a−3、b−
3、c−3)を得た。これらのコンデンサを、作動電圧
0〜2.1V、電流0.35mA、3.5mAで充放電
を行なった場合の各最大放電容量及び3.5mAで充放
電を100回繰り返した後の放電容量は表7のごとくに
なった。
【0053】
【表7】
【0054】(実施例23) コイン型電気二重層コンデンサの製造、評価 実施例14の表3の1で調製したアルミナ含有EPB/
PC+EC混合系電解液を用いた以外は、実施例20と
同様に実施例17〜19で製造した炭素電極(a)、
(b)及び(c)を用いてコイン型電気二重層コンデン
サ(a−4、b−4、c−4)を得た。これらのコンデ
ンサを、作動電圧0〜2.1V、電流0.35mA、
3.5mAで充放電を行なった場合の各最大放電容量及
び3.5mAで充放電を100回繰り返した後の放電容
量は表8のごとくになった。
【0055】
【表8】
【0056】(実施例24) コイン型電気二重層コンデンサの製造、評価 実施例15の表4の5で調製した2.5mol/L E
PB/PC系電解液を用いた以外は実施例20と同様に
実施例17〜19で製造した炭素電極(a)(b)
(c)を用いてコイン型電気二重層コンデンサ(a−
5、b−5、c−5)を得た。これらのコンデンサを、
作動電圧0〜2.1V、電流0.35mA、3.5mA
で充放電を行なった場合の各最大放電容量及び3.5m
Aで充放電を100回繰り返した後の放電容量は表9の
ごとくになった。
【0057】
【表9】
【0058】(比較例1) ピリジニウム塩電解液濃度依存性の比較 実施例1で合成したEPBを用いて、実施例15と同様
に低濃度品(0.4mol/L)および高濃度品(6.
0mol/L)のPC系電解液を各100ccずつ調製
し、各々の電解液の含水率、25℃での粘度(B型粘度
計)及び25℃、−20℃でのイオン伝導度をインピー
ダンス法にて測定した。その結果、表10に示すような
値になり、本発明の電解質濃度範囲における特性(表
4)と比べて大きな違いを生じた。
【0059】
【表10】
【0060】(比較例2) 比較例1中の電解液を備えたコイン型電気二重層コンデ
ンサの評価 表10中のEPB/PC系電解液の各濃度品を用いた以
外は、実施例20と同様な方法、および実施例17〜1
9で製造した炭素電極(a)、(b)、(c)を用い
て、コイン型電気二重層コンデンサ(a−C1、b−C
1、c−C1、a−C2、b−C2、c−C2)を製作
した。これらのコンデンサを作動電圧0〜2.1V、電
流0.35mAおよび3.5mAで充放電を行なった時
の各最大放電容量を、また3.5mAで充放電を100
回繰り返した後の放電容量を表11に示した。低濃度品
は、イオン濃度が不足し、容量、サイクル寿命が悪い。
高濃度品は、イオン伝導度が低下し、容量が低く高電流
での容量低下も大きい。
【0061】
【表11】
【0062】(比較例3) 非ピリジニウム塩電解液の特性 非ピリジニウム塩電解液の利用を開示している特開昭6
1−204927号公報を参考に、該電解液の特性を比
較した。まず、電解質として高純度テトラエチルアンモ
ニウムBF4 (TEABと略する。橋本化成製)を選
び、脱水精製したPCにアルゴン雰囲気中で溶解し、濃
度1.5mol/Lの溶液を100cc調製した。前記
実施例と同じく、このTEAB/PC系電解液における
25℃および−20℃のイオン伝導度(インピーダンス
法)を調べたところ、15.6mS/cmと1.5mS
/cmであった。この値は、表1記載の本発明のピリジ
ニウム電解液と比べて、それぞれイオン伝導度が小さか
った。
【0063】(比較例4) 非ピリジニウム塩電解液を備えたコイン型電気二重層コ
ンデンサの評価 比較例3で調製した1.5mol/L濃度のTEAB/
PC系電解液を用いた以外は、実施例20と同様の方
法、および実施例17〜19で製造した炭素電極
(a)、(b)、(c)を用いて、コイン型電気二重層
コンデンサ(a−R1、b−R1、c−R1)を製作し
た。これらのコンデンサを作動電圧0〜2.1V、電流
0.35mAおよび3.5mAで充放電を行なった時の
各最大放電容量を、また3.5mAで充放電を100回
繰り返した後の放電容量を、表12に示した。表中のご
とく本発明のもの(表5)に比べ、低容量であった。
【0064】
【表12】
【0065】
【発明の効果】本発明の電気二重層コンデンサ用電解液
は、非水溶媒への溶解性が高く、安定性の良好なピリジ
ニウム塩系電解質塩を0.5mol/L以上、5mol
/L以下で含んでいるために、低温環境でも高イオン伝
導度を示す。また、該電解質塩は電気二重層コンデンサ
炭素電極への二重層形成能力が高く、電気化学的、熱的
にも安定である。また、本発明では高比表面積で低含水
率の無機酸化物微粒子を添加または該無機酸化物微粒子
で処理することにより不純物の少ない電解液を与えるこ
ともできるため、電気二重層コンデンサ用の安定な電解
液を作ることができる。本発明の電気二重層コンデンサ
は、該電解液を用いているために、使用電圧範囲が広
く、高容量かつ取り出し電流が大きく、温度特性が良好
で、高寿命、高信頼性、高性能の電気二重層コンデンサ
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気二重層コンデンサの構成図であ
る。
【符号の説明】
1 集電体 2 分極性電極 3 イオン伝導層 4 絶縁性樹脂封止剤 5 リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 宏史 千葉県千葉市緑区大野台1丁目1番1号 昭和電工株式会社総合研究所内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶媒と支持電解質からなる電気二重層コ
    ンデンサ用の電解液組成物において、非水系有機溶媒に
    支持電解質塩として、下記の一般式(1) 【化1】 (式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 はそれぞ
    れ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、シアノ基、アミノ
    基、スルホニル基、スルホン酸エステル基もしくは炭素
    数1〜10の飽和もしくは不飽和のアルキル基または同
    アルコキシ基、または炭素数6〜10のアリール基であ
    る。前記アルキル基、アルコキシ基及びアリール基は、
    該水素基がFで置換したパーフルオロ置換体またはフル
    オロ置換体であってもよく、またアルキル基またはアル
    コキシ基中にはエーテルまたはエステル、アミド、スル
    ホンの各結合を任意な位置に含んでも良い。Xは一価ま
    たは二価のアニオンを表し、添字jはXの価数を表す)
    で表されるピリジニウム塩を、0.5mol/L以上、
    5mol/L以下の濃度範囲で溶解してなることを特徴
    とする非水電解液。
  2. 【請求項2】 前記請求項中のXが、BF4 -、PF6 -
    ClO4 -、AsF6 -、SbF6 -、AlCl4 -、またはR
    fSO3 -、( RfSO2)2- 、RfCO2 -( Rfは炭
    素数1〜8のフルオロアルキル基) から選ばれるアニオ
    ンであることを特徴とする請求項1記載の電気二重層コ
    ンデンサ用の非水電解液。
  3. 【請求項3】 前記請求項中の有機溶媒が、エチレンカ
    ーボネート及び/またはプロピレンカーボネートから選
    ばれる環状炭酸エステル溶媒を含むことを特徴とする請
    求項1〜2記載の電気二重層コンデンサ用の非水電解
    液。
  4. 【請求項4】 非水電解液中の含水率が、50ppm以
    下であることを特徴とする請求項1〜3記載の電気二重
    層コンデンサ用の非水電解液。
  5. 【請求項5】 非水電解液の粘度が、25℃において
    0.3〜100cpsの範囲であることを特徴とする請
    求項1〜3記載の電気二重層コンデンサ用の非水電解
    液。
  6. 【請求項6】 非水電解液のイオン伝導度が、25℃の
    温度において10〜100mS/cmの範囲の特性を有
    することを特徴とする請求項1〜3記載の電気二重層コ
    ンデンサ用の非水電解液。
  7. 【請求項7】 非水電解液に、非電子伝導性の無機酸化
    物微粒子を添加処理、または該無機酸化物微粒子であら
    かじめ不純物の吸着処理を施したことを特徴とする請求
    項4記載の電気二重層コンデンサ用の非水電解液。
  8. 【請求項8】 イオン伝導性材料を含む電解液を含浸し
    た分極性電極材料、セパレータ及び集電体が配設される
    電気二重層コンデンサにおいて、該電解液として前記請
    求項1〜7記載の非水電解液が使用されてなる電気二重
    層コンデンサ。
  9. 【請求項9】 分極性電極材料として、その比表面積が
    500m2 /g以上である炭素材料を用いることを特徴
    とする請求項8記載の電気二重層コンデンサ。
  10. 【請求項10】 分極性電極材料として、細孔径が30
    Å以下である炭素材料を用いることを特徴とする請求項
    8記載の電気二重層コンデンサ。
  11. 【請求項11】 分極性電極材料として、細孔容積が
    0.7〜0.9cc/gである炭素材料を用いることを
    特徴とする請求項8記載の電気二重層コンデンサ。
JP10024725A 1998-02-05 1998-02-05 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ Pending JPH11224831A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10024725A JPH11224831A (ja) 1998-02-05 1998-02-05 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10024725A JPH11224831A (ja) 1998-02-05 1998-02-05 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11224831A true JPH11224831A (ja) 1999-08-17

Family

ID=12146142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10024725A Pending JPH11224831A (ja) 1998-02-05 1998-02-05 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11224831A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1089305A2 (en) * 1999-09-29 2001-04-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Electrolyte composition, photoelectric conversion device and photo-electrochemical cell
EP1380569A1 (en) * 2001-03-26 2004-01-14 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquid, electrolyte salt for storage device, electrolytic solution for storage device, electric double layer capacitor, and secondary battery
JPWO2004019356A1 (ja) * 2002-08-23 2005-12-15 日清紡績株式会社 電気二重層キャパシタ
US7347954B2 (en) 2002-09-20 2008-03-25 Nisshinbo Industries, Inc. Composition for polyelectrolytes, polyelectrolytes, electrical double layer capacitors and nonaqueous electrolyte secondary cells
WO2009087931A1 (ja) * 2008-01-11 2009-07-16 Kurita Water Industries Ltd. 電解方法
US7656645B2 (en) 2004-03-12 2010-02-02 Japan Carlit Co., Ltd. Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor
JP2010534939A (ja) * 2007-07-25 2010-11-11 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 高電圧電解質

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1089305A2 (en) * 1999-09-29 2001-04-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Electrolyte composition, photoelectric conversion device and photo-electrochemical cell
EP1089305A3 (en) * 1999-09-29 2004-09-08 Fuji Photo Film Co., Ltd. Electrolyte composition, photoelectric conversion device and photo-electrochemical cell
EP1380569A1 (en) * 2001-03-26 2004-01-14 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquid, electrolyte salt for storage device, electrolytic solution for storage device, electric double layer capacitor, and secondary battery
US7297289B2 (en) 2001-03-26 2007-11-20 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquids, electrolyte salts for storage device, electrolytic solution for storage device, electric double layer capacitor, and secondary battery
KR100823972B1 (ko) * 2001-03-26 2008-04-22 닛신보세키 가부시키 가이샤 이온성 액체, 축전 디바이스용 전해질염, 축전 디바이스용전해액, 전기 2중층 캐패시터, 및 2차 전지
US7471502B2 (en) 2001-03-26 2008-12-30 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquids, electrolyte salts for electrical storage devices, liquid electrolytes for electrical storage devices, electrical double-layer capacitors, and secondary batteries
EP1380569B1 (en) * 2001-03-26 2013-02-20 Nisshinbo Industries, Inc. Ionic liquid of dimethylethyl(methoxyethyl)ammonium for an electric double layer capacitor and a secondary battery
EP2135859A3 (en) * 2001-03-26 2011-03-23 Nisshinbo Industries, Inc. Liquid electrolytes comprising ionic liquids, and their use in electrical storage devices
JPWO2004019356A1 (ja) * 2002-08-23 2005-12-15 日清紡績株式会社 電気二重層キャパシタ
JP4548592B2 (ja) * 2002-08-23 2010-09-22 日清紡ホールディングス株式会社 電気二重層キャパシタ
US7347954B2 (en) 2002-09-20 2008-03-25 Nisshinbo Industries, Inc. Composition for polyelectrolytes, polyelectrolytes, electrical double layer capacitors and nonaqueous electrolyte secondary cells
US7656645B2 (en) 2004-03-12 2010-02-02 Japan Carlit Co., Ltd. Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor
JP2010534939A (ja) * 2007-07-25 2010-11-11 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 高電圧電解質
JP2014003321A (ja) * 2007-07-25 2014-01-09 Honeywell Internatl Inc 高電圧電解質
JP2009167444A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Kurita Water Ind Ltd 電解方法
KR101186835B1 (ko) * 2008-01-11 2012-09-28 쿠리타 고교 가부시키가이샤 전해 방법
US8313637B2 (en) 2008-01-11 2012-11-20 Kurita Water Industries Ltd. Electrolysis method
WO2009087931A1 (ja) * 2008-01-11 2009-07-16 Kurita Water Industries Ltd. 電解方法
TWI419999B (zh) * 2008-01-11 2013-12-21 Kurita Water Ind Ltd 電解方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100714135B1 (ko) 전해액용 재료 및 이의 용도
JP4940285B2 (ja) 電解液材料
TWI441804B (zh) Ionic compounds
JP5066334B2 (ja) イオン性化合物
JP4439797B2 (ja) イオン伝導体用材料
EP2565886A1 (en) Material for electrolytic solution, ionic material-containing composition and use thereof
JP5025092B2 (ja) 電解液材料
CN107924770B (zh) 凝胶电解质用组合物
JP2006202646A (ja) イオン性液体組成物、イオン伝導性材料及び電解液材料
JP5366460B2 (ja) イオン性化合物
JP4467247B2 (ja) 新規溶融塩を用いたイオン伝導体
JP2007197370A (ja) 電解質組成物
JP4187113B2 (ja) イオン性化合物
Rajendran et al. Transport, structural and thermal studies on nanocomposite polymer blend electrolytes for Li-ion battery applications
JP4883903B2 (ja) 電解液材料
JP2007157584A (ja) 電解質材料
JP2006173014A (ja) イオン性物質含有組成物、イオン伝導性材料及びその用途
JPH11224831A (ja) 電気二重層コンデンサ用電解液および該コンデンサ
JP4271971B2 (ja) イオン性化合物
JP4249495B2 (ja) イオン伝導性材料
JP4732764B2 (ja) イオン性化合物の製造方法
JP4128233B2 (ja) 電気二重層コンデンサの製造方法
JP2004123653A (ja) イオン性物質の製造方法
JP2000208372A (ja) 電解液及びそれを用いた電気二重層キャパシタ
JP2004123652A (ja) イオン性物質の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040824