JPH1145833A - 電気化学キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
電気化学キャパシタ及びその製造方法Info
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- JPH1145833A JPH1145833A JP9201500A JP20150097A JPH1145833A JP H1145833 A JPH1145833 A JP H1145833A JP 9201500 A JP9201500 A JP 9201500A JP 20150097 A JP20150097 A JP 20150097A JP H1145833 A JPH1145833 A JP H1145833A
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- conductive polymer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質のセパレータを介して一対の分極性電
極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる電
気化学キャパシタにおいて、静電容量が大きくて充放電
特性にも優れ、軽くて安価な電気化学キャパシタを提供
する。 【解決手段】 本発明による電気化学キャパシタにおい
ては、前記分極性電極の少なくとも一方２１が、集電基
体２１０上に被着形成された導電性高分子膜２１１から
なり、前記導電性高分子膜が被着形成される集電基体２
１０が、Ａｌを主成分としてイオン化傾向がＡｌより小
さい元素を０.１〜１０ｗｔ％含有する合金からなる。
極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる電
気化学キャパシタにおいて、静電容量が大きくて充放電
特性にも優れ、軽くて安価な電気化学キャパシタを提供
する。 【解決手段】 本発明による電気化学キャパシタにおい
ては、前記分極性電極の少なくとも一方２１が、集電基
体２１０上に被着形成された導電性高分子膜２１１から
なり、前記導電性高分子膜が被着形成される集電基体２
１０が、Ａｌを主成分としてイオン化傾向がＡｌより小
さい元素を０.１〜１０ｗｔ％含有する合金からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質のセパレー
タを介して一対の分極性電極を対向させ、該分極性電極
に電解質を含浸してなる電気化学キャパシタに関する。
タを介して一対の分極性電極を対向させ、該分極性電極
に電解質を含浸してなる電気化学キャパシタに関する。
【０００２】電気化学キャパシタの用途としては、 携帯電話、ＩＣカード、ページャー等におけるメモ
リバックアップ用電源、 コンピュータ、データ通信機器等における非常用電
源、 ソーラ−発電システム等において低電圧でも充電可
能なエネルギー蓄積デバイス、 高速充放電可能なガソリン自動車エンジンのイグナ
イタ用電源、 電気自動車、電気-ガソリンハイブリッド自動車等に
おける回生制動エネルギの蓄積用デバイス、 交換困難な道路埋込式点滅表示灯等の電源等が挙げ
られる。
リバックアップ用電源、 コンピュータ、データ通信機器等における非常用電
源、 ソーラ−発電システム等において低電圧でも充電可
能なエネルギー蓄積デバイス、 高速充放電可能なガソリン自動車エンジンのイグナ
イタ用電源、 電気自動車、電気-ガソリンハイブリッド自動車等に
おける回生制動エネルギの蓄積用デバイス、 交換困難な道路埋込式点滅表示灯等の電源等が挙げ
られる。
【０００３】
【従来の技術】多孔質のセパレータを介して一対の分極
性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してな
る電気化学キャパシタの分極性電極として、集電基体上
に電解重合法により被着形成された導電性高分子膜を用
いる技術は、特開平６−１０４１４１号に記載されてい
る。
性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してな
る電気化学キャパシタの分極性電極として、集電基体上
に電解重合法により被着形成された導電性高分子膜を用
いる技術は、特開平６−１０４１４１号に記載されてい
る。
【０００４】前記特開平６−１０４１４１号に記載され
た電気化学キャパシタは、図１に示すようなコインセル
型のものであるが、電気化学キャパシタの静電容量を大
きくするためのには、図２に示すような巻回型にするこ
とも考えられる。
た電気化学キャパシタは、図１に示すようなコインセル
型のものであるが、電気化学キャパシタの静電容量を大
きくするためのには、図２に示すような巻回型にするこ
とも考えられる。
【０００５】図１において、１１は一方の分極性電極、
１１０は集電基体、１１１は導電性高分子膜、１２はセ
パレータ、１３は他方の分極性電極、１４は正極集電
缶、１５は負極集電缶、１６はガスケットを示してい
る。
１１０は集電基体、１１１は導電性高分子膜、１２はセ
パレータ、１３は他方の分極性電極、１４は正極集電
缶、１５は負極集電缶、１６はガスケットを示してい
る。
【０００６】図２の（ａ）において、２１は一方の分極
性電極、２２はセパレータ、２３は他方の分極性電極、
２４は正極集電端子、２５は負極集電缶、２６はガスケ
ット、２７はスペーサを示しており、図２の（ａ）にお
ける一方の分極性電極２１の断面を拡大した図２の
（ｂ）において、２１０は集電基体、２１１は導電性高
分子膜を示している。
性電極、２２はセパレータ、２３は他方の分極性電極、
２４は正極集電端子、２５は負極集電缶、２６はガスケ
ット、２７はスペーサを示しており、図２の（ａ）にお
ける一方の分極性電極２１の断面を拡大した図２の
（ｂ）において、２１０は集電基体、２１１は導電性高
分子膜を示している。
【０００７】前記特開平６−１０４１４１号に記載され
た技術によれば、導電性高分子膜が被着形成される集電
基体の材料、すなわち電解重合時の陽極材料としては、
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、ステンレス、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｗ等の純金属または合金が用いられる。
た技術によれば、導電性高分子膜が被着形成される集電
基体の材料、すなわち電解重合時の陽極材料としては、
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、ステンレス、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｗ等の純金属または合金が用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開平
６−１０４１４１号に記載された電極基体材としてのＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、ステンレス、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｗ等は、電解コンデンサの電極材として多用されれ
るＡｌに比べて、重く、巻回型に加工しにくく、高価で
ある。
６−１０４１４１号に記載された電極基体材としてのＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、ステンレス、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｗ等は、電解コンデンサの電極材として多用されれ
るＡｌに比べて、重く、巻回型に加工しにくく、高価で
ある。
【０００９】一方、電解コンデンサの電極材として多用
されるＡｌは、純度９９.９９ｗｔ％以上のものである
が、Ａｌ上に電解重合法により導電性高分子膜を被着形
成しようとしても、陽極酸化が先行、あるいは同時進行
し、電解重合が進行しにくい。
されるＡｌは、純度９９.９９ｗｔ％以上のものである
が、Ａｌ上に電解重合法により導電性高分子膜を被着形
成しようとしても、陽極酸化が先行、あるいは同時進行
し、電解重合が進行しにくい。
【００１０】また、Ａｌの自然酸化皮膜上、あるいは陽
極酸化皮膜上に、化学重合法と電解重合法とを併用して
導電性高分子膜を被着形成しても、前記酸化皮膜の介在
により電気化学キャパシタとしての内部抵抗が高くな
り、充放電特性に悪影響を及ぼすことになる。
極酸化皮膜上に、化学重合法と電解重合法とを併用して
導電性高分子膜を被着形成しても、前記酸化皮膜の介在
により電気化学キャパシタとしての内部抵抗が高くな
り、充放電特性に悪影響を及ぼすことになる。
【００１１】これに対して、電解重合時に過電圧を印加
すれば、Ａｌの酸化皮膜を破壊しながら電解重合を進行
させることができるかもしれないが、あまり現実的でな
い。
すれば、Ａｌの酸化皮膜を破壊しながら電解重合を進行
させることができるかもしれないが、あまり現実的でな
い。
【００１２】本発明は、多孔質のセパレータを介して一
対の分極性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含
浸してなる電気化学キャパシタにおいて、前記分極性電
極の少なくとも一方を、集電基体上に被着形成された導
電性高分子膜により構成する場合に、上述の如き従来技
術の問題点を解消できるような集電基体の材料及び導電
性高分子膜の形成方法を明らかにするものである。
対の分極性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含
浸してなる電気化学キャパシタにおいて、前記分極性電
極の少なくとも一方を、集電基体上に被着形成された導
電性高分子膜により構成する場合に、上述の如き従来技
術の問題点を解消できるような集電基体の材料及び導電
性高分子膜の形成方法を明らかにするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による電気化学キ
ャパシタは、多孔質のセパレータを介して一対の分極性
電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる
電気化学キャパシタにおいて、前記分極性電極の少なく
とも一方が、集電基体上に被着形成された導電性高分子
膜からなり、前記導電性高分子膜が被着形成される集電
基体が、Ａｌを主成分としてイオン化傾向がＡｌより小
さい元素を０.１〜１０ｗｔ％含有する合金からなるこ
とを特徴とするものである。
ャパシタは、多孔質のセパレータを介して一対の分極性
電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる
電気化学キャパシタにおいて、前記分極性電極の少なく
とも一方が、集電基体上に被着形成された導電性高分子
膜からなり、前記導電性高分子膜が被着形成される集電
基体が、Ａｌを主成分としてイオン化傾向がＡｌより小
さい元素を０.１〜１０ｗｔ％含有する合金からなるこ
とを特徴とするものである。
【００１４】上記本発明の構成において、Ａｌ合金中に
含有されるイオン化傾向の小さい元素は、Ａｌ母材に完
全には固溶せずに、分散析出する。そして、電解重合に
よる導電性高分子膜の成長は、この析出箇所から開始し
て徐々に周辺に拡がる。
含有されるイオン化傾向の小さい元素は、Ａｌ母材に完
全には固溶せずに、分散析出する。そして、電解重合に
よる導電性高分子膜の成長は、この析出箇所から開始し
て徐々に周辺に拡がる。
【００１５】また、本発明による電気化学キャパシタの
製造方法は、多孔質のセパレータを介して一対の分極性
電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる
電気化学キャパシタの製造方法において、前記分極性電
極の少なくとも一方が、集電基体上に電解重合法により
被着形成された導電性高分子膜からなり、該導電性高分
子膜が、電解重合用の電解液に超音波振動を与えながら
電解重合反応を進行させることにより前記集電基体上に
被着形成されることを特徴とするものである。
製造方法は、多孔質のセパレータを介して一対の分極性
電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してなる
電気化学キャパシタの製造方法において、前記分極性電
極の少なくとも一方が、集電基体上に電解重合法により
被着形成された導電性高分子膜からなり、該導電性高分
子膜が、電解重合用の電解液に超音波振動を与えながら
電解重合反応を進行させることにより前記集電基体上に
被着形成されることを特徴とするものである。
【００１６】上記本発明の製法によれば、集電基体上に
形成される可能性のある酸化皮膜が、超音波によって発
生するキャビテーションの泡によって機械的に破壊さ
れ、集電電極の金属表面が露出して、その上に導電性高
分子膜が形成される。
形成される可能性のある酸化皮膜が、超音波によって発
生するキャビテーションの泡によって機械的に破壊さ
れ、集電電極の金属表面が露出して、その上に導電性高
分子膜が形成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に従った電気
化学キャパシタにおいては、図２に示すように、集電基
体上２１０に被着形成された導電性高分子膜２１１から
なる一対の分極性電極２１、２３が、多孔質のセパレー
タ２３を挟んで多重に巻回され、前記分極性電極に電解
質が含浸される。
化学キャパシタにおいては、図２に示すように、集電基
体上２１０に被着形成された導電性高分子膜２１１から
なる一対の分極性電極２１、２３が、多孔質のセパレー
タ２３を挟んで多重に巻回され、前記分極性電極に電解
質が含浸される。
【００１８】集電基体としては、Ａｌを主成分としてイ
オン化傾向がＡｌより小さい元素（例えばＦｅ、Ｃｕ、
Ｎｉ等）を０.１〜１０ｗｔ％、さらに好ましくは０.１
〜１ｗｔ％含有する合金が用いられる。具体的には、
０.１７ｗｔ％のＦｅと０.０３１ｗｔ％のＳｉと０.０
０８ｗｔ％のＴｉと０.００４ｗｔ％のＭｇと０.００３
ｗｔ％のＮｉと０.００２３ｗｔ％のＺｎと０.００２ｗ
ｔ％のＺｒとを含有し、残部がＡｌからなる合金等が適
する。
オン化傾向がＡｌより小さい元素（例えばＦｅ、Ｃｕ、
Ｎｉ等）を０.１〜１０ｗｔ％、さらに好ましくは０.１
〜１ｗｔ％含有する合金が用いられる。具体的には、
０.１７ｗｔ％のＦｅと０.０３１ｗｔ％のＳｉと０.０
０８ｗｔ％のＴｉと０.００４ｗｔ％のＭｇと０.００３
ｗｔ％のＮｉと０.００２３ｗｔ％のＺｎと０.００２ｗ
ｔ％のＺｒとを含有し、残部がＡｌからなる合金等が適
する。
【００１９】分極性電極としての導電性高分子膜は、前
記Ａｌ合金箔を陽極とした電解重合法により形成され
る。導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポ
リチオフェン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
記Ａｌ合金箔を陽極とした電解重合法により形成され
る。導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポ
リチオフェン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
【００２０】ここで、Ａｌ合金箔上にポリピロール膜を
被着形成する場合について説明すると、電解重合液とし
ては、０.１ｍｏｌ／ｌのピロールモノマーと０.１ｍｏ
ｌ／ｌのナフタレン-１,３,６-トリスルホン酸３ナトリ
ウム塩とを含有する水溶液が用いられる。
被着形成する場合について説明すると、電解重合液とし
ては、０.１ｍｏｌ／ｌのピロールモノマーと０.１ｍｏ
ｌ／ｌのナフタレン-１,３,６-トリスルホン酸３ナトリ
ウム塩とを含有する水溶液が用いられる。
【００２１】電解槽としては、図３に示すような３電極
電解セルが用いられる。該電解セルの作用電極３１とし
ては前述のＡｌ合金箔、対向電極としてはＰｔ板、比較
電極３３としてはＡｇ／ＡｇＣｌが用いられる。
電解セルが用いられる。該電解セルの作用電極３１とし
ては前述のＡｌ合金箔、対向電極としてはＰｔ板、比較
電極３３としてはＡｇ／ＡｇＣｌが用いられる。
【００２２】そして、Ａｌ合金箔の表面電位が０.８〜
２.０Ｖになるようにポテンショスタットを調整し、フ
ィードバックをかけながら表面電位一定の条件で電解重
合を行う。
２.０Ｖになるようにポテンショスタットを調整し、フ
ィードバックをかけながら表面電位一定の条件で電解重
合を行う。
【００２３】この時、前記電解槽を超音波洗浄槽（周波
数２８ｋＨｚ）内の水中に浸漬し、電解液が超音波によ
るキャビテーション現象を起こしている雰囲気中で電解
重合を行うことが望ましい。
数２８ｋＨｚ）内の水中に浸漬し、電解液が超音波によ
るキャビテーション現象を起こしている雰囲気中で電解
重合を行うことが望ましい。
【００２４】斯くして、Ａｌ合金箔の表面全体に分散析
出したＦｅ等の添加物が電解重合の開始点となり、以
後、電解重合反応の起こる領域が徐々に拡がり、最終的
には、Ａｌ合金箔の全面上にポリピロール膜が被着形成
される。
出したＦｅ等の添加物が電解重合の開始点となり、以
後、電解重合反応の起こる領域が徐々に拡がり、最終的
には、Ａｌ合金箔の全面上にポリピロール膜が被着形成
される。
【００２５】以上のように、本発明に従った分極性電極
の構成及び製法は、図２に示したような巻回型の電気化
学キャパシタにおいて特に有効であるが、図１に示した
ようなコインセル型の電気化学キャパシタにも適用可能
である。
の構成及び製法は、図２に示したような巻回型の電気化
学キャパシタにおいて特に有効であるが、図１に示した
ようなコインセル型の電気化学キャパシタにも適用可能
である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、静電容量が大きくて充
放電特性にも優れ、軽くて安価な電気化学キャパシタが
提供される。
放電特性にも優れ、軽くて安価な電気化学キャパシタが
提供される。
【図１】コインセル型電気化学キャパシタの断面図であ
る。
る。
【図２】巻回型電気化学キャパシタの断面図である。
【図３】３電極電解セルの構成図である。
１１ 、２１ 一方の分極性電極 １１０、２１０ 集電基体 １１１、２１１ 導電性高分子膜 １２ 、２２ セパレータ １３ 、２３ 他方の分極性電極、
Claims (4)
- 【請求項１】 多孔質のセパレータを介して一対の分極
性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してな
る電気化学キャパシタにおいて、 前記分極性電極の少なくとも一方は、集電基体上に被着
形成された導電性高分子膜からなり、 前記導電性高分子膜が被着形成される集電基体は、Ａｌ
を主成分としてイオン化傾向がＡｌより小さい元素を
０.１〜１０ｗｔ％含有する合金からなることを特徴と
する電気化学キャパシタ。 - 【請求項２】 前記一対の分極性電極は、箔状の集電基
体上に被着形成された導電性高分子膜からなり、前記セ
パレータを挟んで多重に巻回されていることを特徴とす
る請求項１記載の電気化学キャパシタ。 - 【請求項３】 多孔質のセパレータを介して一対の分極
性電極を対向させ、該分極性電極に電解質を含浸してな
る電気化学キャパシタの製造方法において、 前記分極性電極の少なくとも一方は、集電基体上に電解
重合法により被着形成された導電性高分子膜からなり、 該導電性高分子膜は、電解重合用の電解液に超音波振動
を与えながら電解重合反応を進行させることにより、前
記集電基体上に被着形成されることを特徴とする電気化
学キャパシタの製造方法。 - 【請求項４】 前記導電性高分子膜が被着形成される集
電基体として、Ａｌを主成分とし、イオン化傾向がＡｌ
より小さい元素を０.１〜１０ｗｔ％含有する合金から
なる箔を用いることを特徴とする請求項３記載の電気化
学キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9201500A JPH1145833A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 電気化学キャパシタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9201500A JPH1145833A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 電気化学キャパシタ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1145833A true JPH1145833A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16442092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9201500A Pending JPH1145833A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 電気化学キャパシタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1145833A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010503214A (ja) * | 2006-09-01 | 2010-01-28 | バッテル メモリアル インスティテュート | カーボンナノチューブのナノコンポジット、カーボンナノチューブのナノコンポジットを作製する方法、およびナノコンポジットを含むデバイス |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP9201500A patent/JPH1145833A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010503214A (ja) * | 2006-09-01 | 2010-01-28 | バッテル メモリアル インスティテュート | カーボンナノチューブのナノコンポジット、カーボンナノチューブのナノコンポジットを作製する方法、およびナノコンポジットを含むデバイス |
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