JPH11340103A

JPH11340103A - 活性炭素材の製造方法

Info

Publication number: JPH11340103A
Application number: JP10140061A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Masuko; 努増子; Tatsuya Inada; 達也稲田; Yuichi Kamijo; 祐一上條
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は分極性電極材等に使用される活性炭
素材の製造方法を提供する。【解決手段】セルロース質繊維と熱硬化性樹脂からな
る組成物を炭化焼成後に粉砕してなる平均粒径１〜２０
μｍのカーボン粉末を１０〜９０重量％含む抄紙シート
に、熱硬化性樹脂を樹脂固形分換算で２５〜６０重量％
含浸し、炭化焼成後、賦活処理をすることを特徴とする
活性炭素材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分極性電極材等に使
用される活性炭素材の製造方法に関するものであり、さ
らに詳しく述べるならば電極表面と電解液との界面に形
成される電気二重層を利用したコンデンサ、二次電池、
又はエレクトロクロミックディスプレイ等に使用される
活性炭素材に関する。

【０００２】

【従来の技術】分極性電極材を使用した例として、電気
二重層コンデンサを例に取り、その基本構成を図１に示
す。図１において、１は電解液を含む分極性電極であ
り、一対の電極間は電気絶縁性でイオン透過性のセパレ
ーター２で仕切られている。そして、分極性電極１の周
辺は封止材３で密閉される。又、この単セルは不浸透、
且つ導電性の集電板４を介して多数積層されて使用に供
され、この種の大容量電気二重層コンデンサはキャパシ
ターとも呼ばれている。この分極性電極は、静電容量を
大きくするため大きな表面積を必要とすることから活性
炭粉末や活性炭素繊維等が多く使用されている。又、電
解液の種類により、電気二重層コンデンサは２つのタイ
プに分けられる。一つは、硫酸水溶液を電解質とするも
ので、一般に水系キャパシターもしくは硫酸系キャパシ
ターと呼ばれている。

【０００３】もう一つのタイプは、有機系キャパシター
と呼ばれるもので第四アンモニウム塩／プロピレンカー
ボネート溶液等が電解液に使われている。電極用活性炭
としては、椰子殻、大鋸屑、フェノール樹脂、ポリビニ
リデンクロライド樹脂等を出発原料としている活性炭が
使われている。その活性炭電極の形態は硫酸水溶液で活
性炭粉末をペースト状にしたペースト電極、（特開昭６
２−１３０５０６、特開昭６３−２４４６０９、特開平
２−１７４２１０）、多孔質の炭素成形体に電解液を含
浸して使用するもの（特開平２−２９７９１５、特開平
２−１８５００８）、ポリビニリデンクロライドを予備
熱処理後型中で加圧焼成した焼結電極（特開平７−２４
９５５１）、活性炭素繊維の織布を用い電解液を含浸す
る炭素繊維電極（特開昭６４−８２５１４）等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、環境問題から電
気自動車（ＥＶ）やガソリンエンジンと電池やコンデン
サ等のハイブリッド車が商品化されている。このような
自動車用のコンデンサは、大容量で内部抵抗が小さく、
低コストのものが求められている。しかしながら、前記
したペースト状の電極では活性炭粉末がそのまま生かさ
れるので表面積が大きい利点があるが、内部抵抗が大き
くなる等の不都合がある。多孔質の炭素成形体にしたも
のは、炭素が骨格をなして連続的に連なっているので電
気抵抗は低いが、成形体の賦活処理で表面積を大きくす
ることが難しい。ポリビニリデンクロライドを用いた焼
結電極は機能的には優れているが高価である。又、活性
炭素繊維は高価でありこれを使用する電極材はコスト高
となるばかりでなく、電気抵抗、表面積についても十分
なものではない。

【０００５】本出願人は、これらの問題点を解決する方
法として表面積が大きく、静電容量も大きく、且つ電気
抵抗、耐食性、強度に優れ、さらに製造容易な活性炭粉
末とセルロース質繊維とフェノール樹脂とから主として
なるシートを硬化、焼成、水蒸気賦活処理することを特
徴とする分極性電極の製造方法を提案した（特開平６−
２６７７９４）。しかしながら、この製造方法の電極材
は特性が良好であったが、ＨＥＶ用の大容量コンデンサ
としてはこの特性は必ずしも十分に満足できるものでは
なかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、特
開平６−２６７７９４に開示した製造方法をより一層詳
細に検証することにより以下の事実を知るようになっ
た。（１）活性炭はシート化する際に抄紙用薬剤を添加した
り、フェノール樹脂を含浸する。そのため、この薬剤や
樹脂と活性炭が濡れることで、活性機能が大きく低下
し、最終的に水蒸気賦活により活性が成されている。従
って、必ずしも活性炭粉末を原料とする必要はなく、賦
活して優れた活性炭になるなら他のカーボン粉末を原料
とできる可能性がある。（２）活性炭粉末、セルロース質繊維の炭化成分、フェ
ノール樹脂の炭化成分等の異質の複数のカーボン複合材
は、水蒸気賦活処理の際に各成分の賦活反応速度が異な
るため、単一カーボン成分のカーボン材に比べて同一賦
活条件であっても活性炭の細孔形状が複雑になり易く優
れた活性炭になり易い。（３）炭化減量が８０％前後と大きいセルロース質繊維
は大きく収縮し、炭化減量が約５０％のフェノール樹脂
は中程度に収縮するため、これら異質な収縮量を有する
ものを原料としたカーボンは、多くの不整合な部分を有
し微細な孔を内在する。

【０００７】従って、このようなカーボンを粉砕した一
定粒径のカーボン粉末には賦活反応の起点となる不整合
部を多く含むと考えられる。上記事情を基に鋭意検討努
力した結果本発明を案出するに至った。即ち、セルロー
ス質繊維と熱硬化性樹脂からなる組成物を炭化焼成後に
粉砕してなる平均粒径１〜２０μｍのカーボン粉末を１
０〜９０重量％含む抄紙シートに熱硬化性樹脂を樹脂固
形分換算で２５〜６０重量％含浸し炭化処理した後、賦
活処理してなることを特徴とする活性炭素材の製造方法
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
セルロース質繊維は、通常紙に使用されるパルプが好適
であるが、その他レーヨン、綿等セルロース質繊維の短
繊維が使用できる。繊維長は５ｍｍ以下が好ましい。熱
硬化性樹脂の例としてフェノール系樹脂、フラン系樹
脂、ジビニルベンゼン等が挙げられ、いずれも使用可能
であるが本発明の目的にはフェノール樹脂が好適であ
る。これらの組成物の形状としては、何れの形状であっ
ても良いが、シート状に成形することが製造上、ハンド
リング上も容易であり好適である。このシート状に成形
するには抄紙法が容易である。抄紙の際に適量の黒鉛微
粉を添加しても良い。

【０００９】この繊維シートに未硬化液状のフェノール
樹脂を含浸するのが最も有効である。本発明における成
形体の成分として、セルロース質繊維は２０〜８０重量
％が好ましい。２０重量％未満であるとセルロース質繊
維とフェノール樹脂との界面部が少なくなりカーボンの
不整合部が少なくなる。又、８０重量％以上であるとや
はりセルロース質繊維とフェノール樹脂との界面部が少
なくなり、さらにカーボンの密度が低下し賦活して得ら
れた活性炭も低密度になる。熱硬化性樹脂もセルロース
質繊維とフェノール樹脂との界面部を多くするため２０
〜８０重量％が好ましい。この樹脂量は溶媒、水分等を
除いた樹脂固形分換算である。シート状の成形体は、以
上の成分を主とするが抄紙性を改善するためポリアクリ
ロニトリル、ポリビニールアルコール等の繊維を加えて
も良い。樹脂を含浸したシートは加熱硬化する。加熱硬
化温度は１３０〜２００℃が好ましい。

【００１０】このプリプレグシートは、厚い場合はその
まま、薄い場合は複数枚積層し、圧着、硬化する。硬化
したシートは、次に不活性雰囲気下で５５０℃以上で焼
成炭化しカーボンを得る。このカーボンは、ガラス状カ
ーボンとも呼称され、本発明の目的には好適である。こ
のカーボンを粉砕し平均粒径１〜２０μｍの粉末を得
る。粒径が１μｍ未満であると、粒径が細かすぎるため
粉砕コストがかかるばかりでなく、発塵し易くなる等作
業環境も悪化させる。又、細かくしても電極性能に与え
る効果は大きくない。粒径が２０μｍ以上に粗くする
と、抄紙時に沈降し易くなり抄紙性が悪くなる。

【００１１】前記、カーボン粉末は抄紙される。抄紙す
るための繊維は残炭率が約２０％のセルロース質繊維が
好ましい。セルロース質繊維は、抄紙を容易にし、シー
ト及び電極の強度を保つために１０重量％以上が好まし
く、電極の特性を確保するための他の成分を含有させる
ために９０重量％以下が好ましい。セルロース質繊維と
しては、通常紙に使用されるパルプが好適であるが、そ
の他レーヨン、綿等セルロースの短繊維が使用できる。
繊維長としては５ｍｍ以下が好ましい。又、抄紙繊維中
には抄紙をし易くするためポリアクリロニトリル繊維、
ポリビニールアルコール等の繊維を適宜使用できる。こ
の場合、抄紙繊維中の配合量が４０重量％以下なら電極
性能に影響を与えない。

【００１２】抄紙中のカーボン粉末の配合量は、１０〜
９０重量％が好ましい。カーボン粉末が１０重量％未満
であると電極の比表面積が小さいものとなり電極性能が
得られない。又、９０重量％以上であると抄紙が困難と
なり電極としての十分な強度が得られない。この抄紙シ
ートに未硬化の液状熱硬化性樹脂を含浸する。熱硬化性
樹脂としてはフェノール樹脂、フラン樹脂、ジビニルベ
ンゼン等が挙げられ、いずれであっても使用可能である
がフェノール樹脂が好ましく、さらに好ましくはレゾー
ル型のフェノール樹脂である。含浸を容易にするためフ
ェノール樹脂にアセトン等の有機溶剤を加え粘度を調整
することもできる。さらに、この抄紙シートや熱硬化性
樹脂溶液には、電極の電気特性、即ち電気抵抗を低減さ
せるため導電性炭素質フィラーを加えることもできる。

【００１３】導電性炭素質フィラーとしては、粒径１〜
２０μｍの黒鉛微粉や長さ２ｍｍ未満、繊維径０．１〜
２０μｍの炭素繊維が好ましい。黒鉛微粉の粒径が１μ
ｍ未満であっても粉砕コストがかかるだけで得られる効
果は大きくない、２０μｍ以上であると抄紙中に沈降し
易くなり抄紙性を悪化させる。又含浸液中でも沈降し易
くなるため均一な含浸状態が得られにくい。同様に炭素
繊維の長さが２ｍｍ以上であると抄紙の際均一分散が得
られにくく、繊維径が０．１μｍ未満のものは得るのが
困難であるにもかかわらず得られる効果は大きくなく、
２０μｍ以上であると抄紙中に沈降し易くなり抄紙性を
悪化させる。又含浸液中でも沈降し易くなるため均一な
含浸状態が得られにくい。

【００１４】導電性炭素質フィラーの添加量は、抄紙シ
ートに添加する場合は１０〜８０重量％が好ましい。１
０重量％未満であると電気特性の改善が得られず、８０
重量％以上であるとその分カーボン粉末の配合量が減少
し十分な電極性能が得られない。又、この導電性炭素質
フィラーは熱硬化性樹脂に混合することもできる。熱硬
化性樹脂に添加する場合は、抄紙シート重量の外重量と
して添加できるため、電極性能低下をさせずより好まし
い。かかる場合、導電性炭素質フィラーの添加量は樹脂
固形分に対して４０重量％未満が好ましい。４０重量％
以上であると溶液の粘度が高くなり過ぎて抄紙シートに
含浸し難くなる。

【００１５】熱硬化性樹脂の含浸方法は、この抄紙シー
トを未硬化の熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、次いで引き上
げ、必要によりロール間を通すなどにより、含浸量を調
整する。熱硬化性樹脂の樹脂含浸量は、抄紙シートに対
して樹脂固形分換算で２５〜６０重量％が好ましい。樹
脂含浸量が２５重量％以下であると電極板の強度を保つ
ことが難しく、６０重量％以上であるとカーボン粉末の
表面が熱硬化性樹脂で覆われてしまうため焼成、賦活後
に良好な細孔が形成されにくくなる。熱硬化性樹脂溶液
が含浸されたシートは、次に１００〜１８０℃程度で乾
燥しプリプレグシートとする。プリプレグシートが厚い
場合は、そのままこの熱硬化性樹脂を硬化した後焼成し
て電極板とすることもできるが、薄いシートを複数枚積
層して圧着、硬化、焼成することが好ましい。

【００１６】プリプレグシートは、１５０〜２００℃程
度に加熱し樹脂を硬化させる。この際、ステンレス板、
アルミニウム板、黒鉛板等で挟んで５〜７０ｋｇ／ｃｍ
² 程度圧縮することが好ましい。圧縮によって大きな気
孔の発生が防止され、又、積層の場合は各シート間の密
着性が良くなり、電極材の嵩密度を大きくすることによ
り電極性能も向上する。硬化したシートは、次に不活性
雰囲気下で焼成する。焼成シートは、均一な焼き上が
り、反りを発生しないように黒鉛板で挟んで行うのがよ
い。炭化焼成温度は、次工程の賦活処理に影響を与え電
極性能を左右するため５５０〜１０００℃が好ましい。
焼成温度が、５５０℃以下であると次工程の賦活処理の
際、特に水蒸気賦活処理時に酸化減量が著しく大きくな
ってしまうだけでなく、炭化不足の状態になってしま
う。又、焼成温度が、１０００℃以上になると結晶が発
達してしまい、賦活処理の際に電極性能に影響を与える
ミクロ細孔が形成されにくい。焼成の昇温は、早すぎる
と樹脂や繊維の分解、揮散が急激となり大きな気孔が発
性し電極性能が低下するので１００℃まで１時間以上か
けるのが好ましい。

【００１７】炭化焼成したシートは、次に賦活処理をす
る。賦活処理には、紫外線照射賦活、グロー放電賦活、
ハロゲンガス賦活、ＫＯＨ，ＺｎＣｌ₂ 等による薬品賦
活、水蒸気賦活等種々の方法が使用できる。単独で賦活
処理を行う場合は、水蒸気賦活が電極性能を引き出すた
め好ましい。又、細孔の形状をコントロールし電極性能
を引上げるためには、重ねて他の賦活処理、例えばハロ
ゲンガス賦活、薬品賦活を組み合わせることもできる。

【００１８】本発明に使用した水蒸気賦活方法を一実施
例として詳述する。水蒸気賦活の条件は、温度７５０〜
１１００℃、時間２０〜６００分が好ましい。温度が７
５０℃未満、時間が６００分以上の場合は処理時間が長
すぎて実用的でなく、温度が１１００℃以上、時間が２
０分以下では不均一性が発生し強度、電気比抵抗等の物
性が低下する。本発明の電極は、異なる原料からなる異
質のカーボン成分で構成されている。各カーボン成分
は、何れも難黒鉛化性炭素、即ちミクロ的には全てガラ
ス状カーボンである。これら各カーボン成分の原料や炭
化挙動の違い等から、炭化焼成過程においてカーボン成
分間の界面に不整構造を誘起し、さらに賦活処理の際に
各カーボンにより賦活反応速度が相違するため、細孔形
状の異なった各カーボンが一体化され複雑な細孔形状を
形成するものと考えられる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに説明
する。（実施例１）木材パルプ（カナデイアンフリーネス４０
％）を抄紙したシートにフェノール樹脂を樹脂固形分換
算で３０重量％含浸し、乾燥後２日間かけて７００℃に
炭化焼成したものを、振動ボールミルで粉砕し平均粒径
７μｍのカーボン粉末を得た（以下「カーボン粉末Ａ」
と云う）。叩解した木材パルプ（カナデイアンフリーネ
ス４０％）（以下「叩解した木材パルプ」と略す）８０
重量％、ＰＶＡ繊維（クラレ（株）製、ＶＰＢ１０５、
１デニール、長さ４ｍｍ）（以下「ＰＶＡ繊維」と略
す）１０重量％、カーボン粉末Ａを１０重量％、配合し
たスラリーを丸網抄紙機（（株）東洋精機製作所製、Ｔ
ＳＳ式テストマシーン）により抄紙し抄紙シートを得
た。この抄紙シートは、厚さ０．２ｍｍ、重量１００ｇ
／ｍ² であった。

【００２０】この抄紙シートをフェノール樹脂（昭和高
分子（株）製、ＢＲＬ−１２０Ｚ）（以下「フェノール
樹脂」と略す）に浸漬後１２０℃で１分間乾燥し、プリ
プレグシートとした。樹脂含浸量は樹脂固形分換算２５
重量％であった。これを８枚積層しステンレス板に挟み
２０ｋｇ／ｃｍ² で加圧し、１５５℃、３０分間加熱硬
化した。成形したシートは、黒鉛板に挟み非酸化性雰囲
気下で、３日間かけて７５０℃に昇温した。このカーボ
ンシートを水蒸気賦活炉内にセットして、窒素ガスでバ
ブリングした４０℃の飽和水蒸気を８００℃に温度調節
された炉内に導入し、３時間水蒸気賦活処理をし活性炭
素材を作製した。

【００２１】（実施例２）叩解した木材パルプ６０重量
％，ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ａを３０重量
％配合したスラリーを実施例１と同様にして混合抄紙シ
ートを得た。この抄紙シートにフェノール樹脂を樹脂固
形分換算で３５重量％含浸した以外、実施例１と同様に
して活性炭素材を作製した。

【００２２】（実施例３）叩解した木材パルプ４０重量
％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ａを５０重量
％配合した以外実施例２と同様にして活性炭素材を作成
した。

【００２３】（実施例４）叩解した木材パルプ２０重量
％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ａを７０重量
％配合した以外実施例２と同様にして活性炭素材を作製
した。

【００２４】（実施例５）叩解した木材パルプ１０重量
％、カーボン粉末Ａを９０重量％配合したスラリーを実
施例１と同様にして抄紙シートを得た。この抄紙シート
にフェノール樹脂を樹脂固形分で６０重量％含浸した以
外実施例１と同様にして活性炭素材を作製した。

【００２５】（実施例６）叩解した木材パルプ６０重量
％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ａを３０重量
％配合したスラリーを実施例１と同様にして抄紙シート
を得た。この抄紙シートにフェノール樹脂を樹脂固形分
で５５重量％含浸した。これを積層せず１枚でプリプレ
グシートにし、水蒸気賦活炉内の温度を９５０℃にした
以外実施例１と同様にして活性炭素材を作製した。

【００２６】（実施例７）叩解した木材パルプ４０重量
％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ａを５０重量
％配合した以外実施例６と同様にして活性炭素材を作製
した。

【００２７】（実施例８）叩解した木材パルプ２０重量
％、ＰＶＡ繊維１０重量％, カーボン粉末Ａを７０重量
％配合した以外実施例６と同様にして活性炭素材を作製
した。

【００２８】（実施例９）木材パルプ（カナデイアンフ
リーネス４０％）７５重量％、平均粒径１０μｍの人造
黒鉛粉末２５重量％を抄紙したシートに、フェノール樹
脂を樹脂固形分換算で４０重量％含浸し、乾燥後２日間
かけて７００℃に炭化焼成したものを振動ボールミルで
粉砕し平均粒径１４μｍのガラス状カーボンを得た（以
下「カーボン粉末Ｂ」と云う）。叩解した木材パルプ８
０重量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、前記カーボン粉末Ｂ
を１０重量％配合したスラリーを丸網抄紙機（（株）東
洋精機製作所製，ＴＳＳ式シートマシーン）により抄紙
シートを得た。このシートは、厚さ０．２ｍｍ、重量１
００ｇ／ｍ² であった。

【００２９】この抄紙シートにフェノール樹脂を浸漬後
１２０℃で１分間乾燥し、プリプレグシートとした。フ
ェノール樹脂含浸量は樹脂固形分換算で２５重量％であ
った。これを８枚積層しステンレス板に挟み２０ｋｇ／
ｃｍ² で加圧し、１５５℃で３０分間加熱、硬化した。
成形したシートは黒鉛板に挟み非酸化性雰囲気下で、３
日間かけて７５０℃に昇温した。このカーボンシートを
水蒸気賦活炉内にセットして、窒素ガスでバブリングし
た４０℃の飽和水蒸気を１１００℃に温度調節された炉
内に導入し、３時間水蒸気賦活処理し活性炭素材を作製
した。

【００３０】（実施例１０）叩解した木材パルプ６０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを３０重
量％配合したスラリーを実施例９と同様にして抄紙シー
トを得た。この抄紙シートにフェノール樹脂を樹脂固形
分換算で３５重量％含浸した以外実施例９と同様にして
活性炭素材を作製した。

【００３１】（実施例１１）叩解した木材パルプ４０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを５０重
量％配合した以外実施例１０と同様にして活性炭素材を
作製した。

【００３２】（実施例１２）叩解した木材パルプ２０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを７０重
量％配合した以外実施例１０と同様にして活性炭素材を
作製した。

【００３３】（実施例１３）叩解した木材パルプ１０重
量％、カーボン粉末Ｂを９０重量％配合したスラリーを
実施例９と同様にして抄紙シートを得た。この抄紙シー
トにフェノール樹脂を樹脂固形分換算で６０重量％含浸
した以外実施例９と同様にして活性炭素材を作製した。

【００３４】（実施例１４）叩解した木材パルプ６０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを３０重
量％配合したスラリーを実施例９と同様にして抄紙シー
トを得た。この混合抄紙シートにフェノール樹脂を樹脂
固形分換算で５５重量％含浸した。これを積層せず１枚
でプリプレグシートにし、水蒸気賦活炉内の温度を９５
０℃にした以外実施例９と同様にして活性炭素材を作製
した。

【００３５】（実施例１５）叩解した木材パルプ４０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、状カーボン粉末Ｂを５０
重量％にした以外実施例１４と同様にして活性炭素材を
作製した。

【００３６】（実施例１６）叩解した木材パルプ２０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを７０重
量％配合した以外実施例１４と同様にして活性炭素材を
作製した。

【００３７】（実施例１７）叩解した木材パルプ６０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを３０重
量％配合したスラリーを実施例９と同様にして抄紙シー
トを得た。この抄紙シートに、導電性炭素フィラーとし
て平均粒径１０μｍの黒鉛微粉（昭和電工（株）製Ｕ
ＦＧ３０）をフェノール樹脂固形分に対して２０重量部
混合したものを含浸した以外実施例１４と同様にして活
性炭素材を作製した。このときのフェノール樹脂の樹脂
固形分量及び導電性炭素フィラーを合わせた固形分換算
量は７０重量％であった。

【００３８】（実施例１８）叩解した木材パルプ４０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを５０重
量％配合した以外実施例１７と同様にして活性炭素材を
作製した。

【００３９】（実施例１９）叩解した木材パルプ２０重
量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、カーボン粉末Ｂを７０重
量％配合した以外実施例１７と同様にして活性炭素材を
作製した。以上の活性炭素材の作製条件を表１に示す。
電極板としての物性を調べるため、１０ｍｍ角、厚さ１
ｍｍの板状の試験片を活性炭素材から切出し各物性を測
定した。さらに、コンデンサの電極板としての性能を調
べるため、図１に示した基本構成のセルを作製し、単セ
ルとしての性能を調べた。前記板状試験片に電解液を真
空含浸した後に活性炭電極１にした。セル性能は、３０
重量％硫酸電解液を使用した場合と、有機系電解液であ
る２モル−テトラエチルメチルアンモニウム４フッ化ボ
ライド／プロピレンカーボネート液（ＴＥＭＡＢＦ４／
ＰＣ）（三菱化学（株）製ソルライトＣＡＧ）について
調べた。

【００４０】電極の中央部を仕切るイオン透過性で電気
絶縁材からなるセパレーター２には、ガラスフィルター
（アドバンテック（株）製ガラスフィルターＧＡ１０
０）を用いた。集電板４としては、緻密なガラス状カー
ボン（昭和電工（株）製ＳＧカーボン板ＳＧ−３，０．
６ｍｍ）を使用した。封止材３としては、テフロン製パ
ッキングシート（ダイキン工業（株），ＰＦＡ）を適宜
切り出して使用した。このようにして組み立てた電気二
重層コンデンサをガラス容器に封入し、集電板の上下か
ら約５ｋｇ／ｃｍ² の圧力で締上げた状態で容量を調べ
た。内部抵抗の評価は、１ＫＨｚ、１０ｍＡの定電流を
前記電気二重層コンデンサに流し等価直列抵抗（ＥＳ
Ｒ）を測定し評価した。容量の測定は、硫酸系電解液の
場合は充放電試験器（北斗電工（株）製）を使用し、
０．００２ｍＡの定電流で放電を行い、０．９Ｖから
０．１Ｖまで降下するのに要する時間から静電容量を算
出し、かかる静電容量を一対の電極の合計体積で除する
ことにより容量を算出した。有機系電解液の場合は、
０．００２ｍＡの定電流で放電を行い、２．４Ｖから
０．１Ｖまで降下するに要した時間から静電容量を算出
し、前記硫酸系溶液と同じようにして容量を算出した。

【００４１】（比較例）特開平６−２６７７９４に記載
された方法の電極材を比較例とした。即ち、叩解した木
材パルプ４０重量％、ＰＶＡ繊維１０重量％、活性炭粉
末（武田薬品工業（株）製ＬＰＫ−４３６、平均粒径７
μｍに調整したもの）５０重量％を混合したスラリー水
溶液を丸網抄紙機（（株）東洋精機製作所、ＴＳＳマシ
ーン）により抄紙し、混抄シートを得た。このシートを
フェノール樹脂に浸漬後、１２０℃で１分間乾燥し、プ
リプレグシートとした。樹脂含浸量は樹脂固形分換算で
３５重量％であった。これを８枚積層し、黒鉛板に挟み
２０ｋｇ／ｃｍ² で加圧して１５５℃、３０分間加熱硬
化した。これを非酸化性雰囲気下３日間で７５０℃に昇
温した。このカーボンシートを、窒素ガスでバブリング
した４０℃の飽和水蒸気を８５０℃に温度調節された炉
内に導入し、３時間水蒸気賦活処理した。この電極材を
実施例と同様にしてコンデンサの電極性能を調べた。以
上実施例、比較例の物性及びコンデンサの電極性能を表
２に示す。本発明は、比較例と比べて有機系、硫酸系何
れの電解液であっても容量、ＥＳＲともに優れているの
がわかる。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明によるコンデンサ用電極を用いる
と内部抵抗の小さい、高容量の電気二重層コンデンサを
得ることができる。又、原料として繊維を含むため、成
形に抄紙方法を用いることが可能となり取扱いが容易で
あり、且つ生産性も良く強度も向上するさらに抄紙段階
で高価な活性炭を使用しなくても良いため低コストで製
造可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における電気二重層コンデンサの基本構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１電解液を含む分極性電極２電気絶縁性でイオン透過性のセパレーター３封止材４集電板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルロース質繊維と熱硬化性樹脂からな
る組成物を炭化焼成後に粉砕してなる平均粒径１〜２０
μｍのカーボン粉末を１０〜９０重量％含む抄紙シート
に、熱硬化性樹脂を樹脂固形分換算で２５〜６０重量％
含浸し、炭化焼成後、賦活処理をすることを特徴とする
活性炭素材の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の熱硬化性樹脂を含浸した
抄紙シートが導電性炭素質フィラーを含むことを特徴と
する請求項１記載の活性炭素材の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の熱硬化性樹脂を含浸した
抄紙シートを５５０〜１０００℃で炭化焼成することを
特徴とする請求項１又は２記載の活性炭素材の製造方
法。
【請求項４】賦活処理が７５０〜１１００℃の水蒸気
賦活処理であることを特徴とする請求項１から３いずれ
か記載の活性炭素材の製造方法。