JPH1197305A - 電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH1197305A JPH1197305A JP9253545A JP25354597A JPH1197305A JP H1197305 A JPH1197305 A JP H1197305A JP 9253545 A JP9253545 A JP 9253545A JP 25354597 A JP25354597 A JP 25354597A JP H1197305 A JPH1197305 A JP H1197305A
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- Japan
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- electrode
- double layer
- electric double
- layer capacitor
- thickness
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- 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
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極の拡散抵抗を低くし、特に、高電流密度
における容量を増大させる電気二重層コンデンサ及び電
極を提供する。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂を
１８０℃〜６００℃で炭化させ、得られた炭化物を成形
した後、６００℃〜９５０℃で焼結させ、厚さを１ｍｍ
以下として、電気二重層コンデンサ用電極２とする。
における容量を増大させる電気二重層コンデンサ及び電
極を提供する。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂を
１８０℃〜６００℃で炭化させ、得られた炭化物を成形
した後、６００℃〜９５０℃で焼結させ、厚さを１ｍｍ
以下として、電気二重層コンデンサ用電極２とする。
Description
【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、電極及びその製造方法に関する。
ンサ、電極及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、活性炭の粉末
に電解液をしみこませ、活性炭と電解液の界面にできる
電気二重層の静電容量を利用したコンデンサである。耐
電圧、最高使用温度は、電解液の分解電圧・温度に依存
しており、定格電圧は数Ｖと低いが、ファラッドオーダ
の静電容量が容易に得られることから、電池の代わりに
半導体メモリ（Ｄ−ＲＡＭ）のバックアップ用等の低電
流密度の用途に多く用いられるようになっており、最近
では、もっと電流密度の高い用途、例えば車載鉛蓄電池
の代わり、にも使用することが研究されている。
に電解液をしみこませ、活性炭と電解液の界面にできる
電気二重層の静電容量を利用したコンデンサである。耐
電圧、最高使用温度は、電解液の分解電圧・温度に依存
しており、定格電圧は数Ｖと低いが、ファラッドオーダ
の静電容量が容易に得られることから、電池の代わりに
半導体メモリ（Ｄ−ＲＡＭ）のバックアップ用等の低電
流密度の用途に多く用いられるようになっており、最近
では、もっと電流密度の高い用途、例えば車載鉛蓄電池
の代わり、にも使用することが研究されている。
【０００３】従来、電気二重層コンデンサ用電極とし
て、活性炭にバインダを混入させ焼結したものや焼結後
に腑活処理（酸化による不純物除去処理）したものを用
いていた。しかし、これらの電極を使用すると、次のよ
うな問題点が生じていた。 ａ）活性炭はマクロポアが多く細孔体積比率が高いた
め、密度が低い。 ｂ）比表面積は大きいが細孔径の分布が広いため、電気
二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は少な
い。 ｃ）焼結を促進する目的で比較的高温で焼結するため、
電気二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は
少ない。 ｄ）低温（８５０℃以下）で焼結すると、グラファイト
化が進まないため、粒子間焼結強度がなく、そして、抵
抗値が高い。
て、活性炭にバインダを混入させ焼結したものや焼結後
に腑活処理（酸化による不純物除去処理）したものを用
いていた。しかし、これらの電極を使用すると、次のよ
うな問題点が生じていた。 ａ）活性炭はマクロポアが多く細孔体積比率が高いた
め、密度が低い。 ｂ）比表面積は大きいが細孔径の分布が広いため、電気
二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は少な
い。 ｃ）焼結を促進する目的で比較的高温で焼結するため、
電気二重層コンデンサ用電極として働く実効的な細孔は
少ない。 ｄ）低温（８５０℃以下）で焼結すると、グラファイト
化が進まないため、粒子間焼結強度がなく、そして、抵
抗値が高い。
【０００４】活性炭や炭素繊維にフェノール樹脂を担持
させて後繰返し賦活する方法が、特開昭６３−３１４８
２１号公報により知られているが、工程が複雑であり、
コストがかかっていた。フェノール樹脂を添加して炭化
した電極が特開昭６３−２２６０１９号公報に記載され
ているが、フェノール樹脂炭化物は電気二重層コンデン
サ用電極に最適な細孔が少なく、容量が小さい。
させて後繰返し賦活する方法が、特開昭６３−３１４８
２１号公報により知られているが、工程が複雑であり、
コストがかかっていた。フェノール樹脂を添加して炭化
した電極が特開昭６３−２２６０１９号公報に記載され
ているが、フェノール樹脂炭化物は電気二重層コンデン
サ用電極に最適な細孔が少なく、容量が小さい。
【０００５】これらの問題点を解決するため、ＰＶＤＣ
（ポリ塩化ビニリデン）樹脂の炭化物を使用することが
提案されている（特開平７−２４９５５１号公報参
照）。ＰＶＤＣ樹脂（あるいは塩化ビニリデン系共重合
体）炭化物を使用すると、他の活性炭と比較して長所を
有しており、その理由として、次のことによるといわれ
ている。ＰＶＤＣ樹脂は、２つの脱塩酸反応温度を有し
ている。第一点は１８０℃から２５０℃で自己分子鎖内
での脱塩酸反応であり、第二点は４５０℃から５５０℃
での分子鎖間の脱塩酸反応で、その際分子間結合が生じ
ている。第一点の温度範囲で加熱すると脱塩酸反応によ
り細孔が形成され、その細孔は、３６Å以下のマイクロ
ポアとよばれるものであって、これが電気二重層コンデ
ンサ用電極として使用されると電解液との界面として有
効に働く。このため、電極としての腑活処理は不必要で
ある。また、第二点の温度範囲以上で加熱すると、脱塩
酸反応により有効マイクロポアを保持しつつ比較的低温
でも焼結を進行させることができる。このため、電気二
重層コンデンサ用電極には不要である大きな径のメソポ
アやマクロポアの発生を抑えることができる。このた
め、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、比表面積は活性炭に比べて
少ないが、焼結密度が活性炭に比べて大きくなり、体積
あたりの容量は大きくなる。
（ポリ塩化ビニリデン）樹脂の炭化物を使用することが
提案されている（特開平７−２４９５５１号公報参
照）。ＰＶＤＣ樹脂（あるいは塩化ビニリデン系共重合
体）炭化物を使用すると、他の活性炭と比較して長所を
有しており、その理由として、次のことによるといわれ
ている。ＰＶＤＣ樹脂は、２つの脱塩酸反応温度を有し
ている。第一点は１８０℃から２５０℃で自己分子鎖内
での脱塩酸反応であり、第二点は４５０℃から５５０℃
での分子鎖間の脱塩酸反応で、その際分子間結合が生じ
ている。第一点の温度範囲で加熱すると脱塩酸反応によ
り細孔が形成され、その細孔は、３６Å以下のマイクロ
ポアとよばれるものであって、これが電気二重層コンデ
ンサ用電極として使用されると電解液との界面として有
効に働く。このため、電極としての腑活処理は不必要で
ある。また、第二点の温度範囲以上で加熱すると、脱塩
酸反応により有効マイクロポアを保持しつつ比較的低温
でも焼結を進行させることができる。このため、電気二
重層コンデンサ用電極には不要である大きな径のメソポ
アやマクロポアの発生を抑えることができる。このた
め、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、比表面積は活性炭に比べて
少ないが、焼結密度が活性炭に比べて大きくなり、体積
あたりの容量は大きくなる。
【０００６】しかし、ＰＶＤＣ樹脂炭化物は、次のよう
な問題点を有している。 ａ）バインダレスであるため、成形しにくい。 ｂ）低温（８５０℃以下）での焼結ではグラファイトが
進まないため、オーミックな抵抗が高い。そのため高電
流密度においてはＩＲドロップが大きく容量が取り出せ
ない。 ｃ）ＰＶＤＣ樹脂炭化物は高密度に焼結できるが、粒子
間の空隙やマクロポアが少ないため拡散抵抗が高い。
な問題点を有している。 ａ）バインダレスであるため、成形しにくい。 ｂ）低温（８５０℃以下）での焼結ではグラファイトが
進まないため、オーミックな抵抗が高い。そのため高電
流密度においてはＩＲドロップが大きく容量が取り出せ
ない。 ｃ）ＰＶＤＣ樹脂炭化物は高密度に焼結できるが、粒子
間の空隙やマクロポアが少ないため拡散抵抗が高い。
【０００７】また、従来、電気二重層コンデンサ電極と
しては、電極の充填密度や、強度の問題から１．０ｍｍ
より厚い電極が用いられているが、電極の厚みが大きい
と拡散抵抗が高くなり、特に、高電流密度における容量
が減少していた。
しては、電極の充填密度や、強度の問題から１．０ｍｍ
より厚い電極が用いられているが、電極の厚みが大きい
と拡散抵抗が高くなり、特に、高電流密度における容量
が減少していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極の拡散
抵抗を低くし、特に、高電流密度における容量を増大さ
せる電気二重層コンデンサ及び電極を提供するのであ
る。
抵抗を低くし、特に、高電流密度における容量を増大さ
せる電気二重層コンデンサ及び電極を提供するのであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＶＤＣ樹脂
炭化物からなる電気二重層コンデンサ用電極において、
厚さが１．０ｍｍ以下である電気二重層コンデンサ用電
極である。
炭化物からなる電気二重層コンデンサ用電極において、
厚さが１．０ｍｍ以下である電気二重層コンデンサ用電
極である。
【００１０】また、本発明は、ＰＶＤＣ樹脂炭化物から
なる電極を具備する電気二重層コンデンサにおいて、前
記電極は、厚さが１．０ｍｍ以下である電気二重層コン
デンサである。
なる電極を具備する電気二重層コンデンサにおいて、前
記電極は、厚さが１．０ｍｍ以下である電気二重層コン
デンサである。
【００１１】そして、本発明は、ＰＶＤＣ樹脂を１８０
〜６００℃で炭化させ、得られた炭化物を成形した後、
６００〜９５０℃で焼結させ、厚さを１．０ｍｍ以下と
する電気二重層コンデンサ用電極の製造方法である。
〜６００℃で炭化させ、得られた炭化物を成形した後、
６００〜９５０℃で焼結させ、厚さを１．０ｍｍ以下と
する電気二重層コンデンサ用電極の製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の電気二重層コンデンサ、電極及びその製
造方法の実施例を説明する。電気二重層コンデンサ用電
極の製造方法について、実施例を説明する。ＰＶＤＣ樹
脂を３００℃で炭化させ、振動ミリング機で粉砕して炭
化粉を得る。レゾールタイプのフェノール樹脂が固形分
換算で炭化粉に対して６．０ｗｔ％になるようにフェノ
ール樹脂水溶液に浸漬し、混合してスラリ化し、６０℃
で４〜２４時間乾燥した後、振動ミリング機で更に粉砕
し、２５ｍｍ□のカーボン製型につめて２０〜４００ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力を加え、温度１８０℃で成形し、焼結
炉で８５０℃で焼結して焼結体とした。この焼結体を
０．２３〜１．２５ｍｍの厚さに研磨して電極を得た。
する。本発明の電気二重層コンデンサ、電極及びその製
造方法の実施例を説明する。電気二重層コンデンサ用電
極の製造方法について、実施例を説明する。ＰＶＤＣ樹
脂を３００℃で炭化させ、振動ミリング機で粉砕して炭
化粉を得る。レゾールタイプのフェノール樹脂が固形分
換算で炭化粉に対して６．０ｗｔ％になるようにフェノ
ール樹脂水溶液に浸漬し、混合してスラリ化し、６０℃
で４〜２４時間乾燥した後、振動ミリング機で更に粉砕
し、２５ｍｍ□のカーボン製型につめて２０〜４００ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力を加え、温度１８０℃で成形し、焼結
炉で８５０℃で焼結して焼結体とした。この焼結体を
０．２３〜１．２５ｍｍの厚さに研磨して電極を得た。
【００１３】得られた電極について、３５ｗｔ％硫酸に
浸漬し、減圧含浸を２４時間行い、２００μｍ厚のガラ
ス不織繊維のセパレータ１を挾んで電極２を対向させ、
その外側にＰｔ板を配して集電板３とし、更にその外側
からテフロンからなる固定板４で挾み込んで固定してセ
ルを作製した（図１参照）。このセルを３５ｗｔ％硫酸
に浸漬して、インピーダンス及び電極投影面積に対する
電流密度１Ａ／ｃｍ2のときの電極体積容量を測定し
た。拡散抵抗は、定電位交流インピーダンス法により測
定周波数を２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲で行い、測定
結果を表１に示す。
浸漬し、減圧含浸を２４時間行い、２００μｍ厚のガラ
ス不織繊維のセパレータ１を挾んで電極２を対向させ、
その外側にＰｔ板を配して集電板３とし、更にその外側
からテフロンからなる固定板４で挾み込んで固定してセ
ルを作製した（図１参照）。このセルを３５ｗｔ％硫酸
に浸漬して、インピーダンス及び電極投影面積に対する
電流密度１Ａ／ｃｍ2のときの電極体積容量を測定し
た。拡散抵抗は、定電位交流インピーダンス法により測
定周波数を２０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲で行い、測定
結果を表１に示す。
【表１】
【００１４】表１に示すように、電極厚さが１．０ｍｍ
以下にすると、拡散抵抗が電極厚さに比例して低下し、
そして、高電流密度による電極体積容量が著しく低下す
る。これは、電極の厚みを１．０ｍｍ以下にすることで
拡散抵抗が小さくなり、特に高電流密度において電極体
積容量の増大が得られるのである。なお、電極の質、例
えば電極の抵抗値、細孔のサイズや分布、電極を構成す
る粒子の径や焼結状態等、が違っていても、この傾向は
同じである。
以下にすると、拡散抵抗が電極厚さに比例して低下し、
そして、高電流密度による電極体積容量が著しく低下す
る。これは、電極の厚みを１．０ｍｍ以下にすることで
拡散抵抗が小さくなり、特に高電流密度において電極体
積容量の増大が得られるのである。なお、電極の質、例
えば電極の抵抗値、細孔のサイズや分布、電極を構成す
る粒子の径や焼結状態等、が違っていても、この傾向は
同じである。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、拡散抵抗を低下し、そし
て、高電流密度による電極体積容量を増加させた電気二
重層コンデンサ及び電極を提供することができる。
て、高電流密度による電極体積容量を増加させた電気二
重層コンデンサ及び電極を提供することができる。
【図１】本実施例の製造方法で作製した電極の特性の測
定方法の説明図。
定方法の説明図。
１ セパレータ ２ 電極 ３ 集電板 ４ 固定板
Claims (3)
- 【請求項１】 ＰＶＤＣ樹脂炭化物からなる電気二重層
コンデンサ用電極において、 厚さが１．０ｍｍ以下であることを特徴とする電気二重
層コンデンサ用電極。 - 【請求項２】 ＰＶＤＣ樹脂炭化物からなる電極を具備
する電気二重層コンデンサにおいて、 前記電極は、厚さが１．０ｍｍ以下であることを特徴と
する電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】 ＰＶＤＣ樹脂を１８０〜６００℃で炭化
させ、得られた炭化物を成形した後、６００〜９５０℃
で焼結させ、厚さを１．０ｍｍ以下とすることを特徴と
する電気二重層コンデンサ用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9253545A JPH1197305A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9253545A JPH1197305A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197305A true JPH1197305A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17252868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9253545A Pending JPH1197305A (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197305A (ja) |
-
1997
- 1997-09-18 JP JP9253545A patent/JPH1197305A/ja active Pending
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