JPH1197308A - 電気二重層コンデンサ用電極の処理方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ用電極の処理方法Info
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- JPH1197308A JPH1197308A JP9256974A JP25697497A JPH1197308A JP H1197308 A JPH1197308 A JP H1197308A JP 9256974 A JP9256974 A JP 9256974A JP 25697497 A JP25697497 A JP 25697497A JP H1197308 A JPH1197308 A JP H1197308A
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- electric double
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＶＤＣ樹脂炭化物電極の容量を向上させ、
そして、コストがかからない電気二重層コンデンサ用電
極の処理方法を提供するものである。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂炭
化物を６００〜９５０℃で焼結させ、得られた電極を、
硫酸又はイオン交換水に浸漬して、もしくは、水蒸気中
に置いて、水分を含浸させた後、１５０〜３００℃の温
度で加熱処理して、電気二重層コンデンサ用電極２を処
理する。加熱処理は、酸化雰囲気又は中性雰囲気中、あ
るいは水蒸気中で行うのが好ましい。
そして、コストがかからない電気二重層コンデンサ用電
極の処理方法を提供するものである。 【解決手段】 ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）樹脂炭
化物を６００〜９５０℃で焼結させ、得られた電極を、
硫酸又はイオン交換水に浸漬して、もしくは、水蒸気中
に置いて、水分を含浸させた後、１５０〜３００℃の温
度で加熱処理して、電気二重層コンデンサ用電極２を処
理する。加熱処理は、酸化雰囲気又は中性雰囲気中、あ
るいは水蒸気中で行うのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層コンデ
ンサ用電極の処理方法に関する。
ンサ用電極の処理方法に関する。
【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】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高くなり、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高くなり、体積あたり
の容量は大きくなる。
【０００５】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。 従来、活性炭を用いた電極では９００℃以上の高温で腑
活処理をして活性化し、容量を向上させていた。しか
し、この処理はコストが多くかかる。
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。 従来、活性炭を用いた電極では９００℃以上の高温で腑
活処理をして活性化し、容量を向上させていた。しか
し、この処理はコストが多くかかる。
【０００６】
【解決すべき課題】本発明は、ＰＶＤＣ樹脂炭化物電極
の容量を向上させ、そして、コストがかからない電気二
重層コンデンサ用電極の処理方法を提供するものであ
る。
の容量を向上させ、そして、コストがかからない電気二
重層コンデンサ用電極の処理方法を提供するものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＶＤＣ樹脂
炭化物を６００〜９５０℃で焼結させ、得られた電極に
水分を含浸させた後、１６０〜３００℃の温度で加熱処
理する電気二重層コンデンサ用電極の処理方法である。
炭化物を６００〜９５０℃で焼結させ、得られた電極に
水分を含浸させた後、１６０〜３００℃の温度で加熱処
理する電気二重層コンデンサ用電極の処理方法である。
【０００８】また、本発明は、硫酸又はイオン交換水に
浸漬して、もしくは、水蒸気中に置いて、水分を含浸す
る電気二重層コンデンサ用電極の処理方法である。
浸漬して、もしくは、水蒸気中に置いて、水分を含浸す
る電気二重層コンデンサ用電極の処理方法である。
【０００９】そして、本発明は、加熱処理は、酸化雰囲
気又は中性雰囲気中、例えば大気中、窒素雰囲気中、不
活性ガス雰囲気中、あるいは水蒸気中で行われる電気二
重層コンデンサ用電極の処理方法である。
気又は中性雰囲気中、例えば大気中、窒素雰囲気中、不
活性ガス雰囲気中、あるいは水蒸気中で行われる電気二
重層コンデンサ用電極の処理方法である。
【００１０】
【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用電極の処理方法
の実施例を説明する。実施例１を説明する。まず、電極
を作製する。ＰＶＤＣ樹脂を３００℃で炭化したものを
振動ミリング機で粉砕し、２５ｍｍ□のカーボン製型に
つめて、２０〜４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形しなが
ら温度が８５０℃になるまで通電焼結し、１ｍｍ厚に研
磨して電極を得た。次に、この電極を３５％硫酸に浸漬
し、１０分間煮沸した後、大気中で１６０℃、２００
℃、２５０℃、３００℃の各温度で９０分間の加熱処理
を行って電極を処理した。
する。本発明の電気二重層コンデンサ用電極の処理方法
の実施例を説明する。実施例１を説明する。まず、電極
を作製する。ＰＶＤＣ樹脂を３００℃で炭化したものを
振動ミリング機で粉砕し、２５ｍｍ□のカーボン製型に
つめて、２０〜４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形しなが
ら温度が８５０℃になるまで通電焼結し、１ｍｍ厚に研
磨して電極を得た。次に、この電極を３５％硫酸に浸漬
し、１０分間煮沸した後、大気中で１６０℃、２００
℃、２５０℃、３００℃の各温度で９０分間の加熱処理
を行って電極を処理した。
【００１１】次に、実施例２を説明する。まず、実施例
１と同様に電極を作製する。電極をイオン交換水に浸漬
し、１０分間煮沸した後、大気中で２００℃、９０分間
の加熱処理を行って電極を処理した。
１と同様に電極を作製する。電極をイオン交換水に浸漬
し、１０分間煮沸した後、大気中で２００℃、９０分間
の加熱処理を行って電極を処理した。
【００１２】実施例３を説明する。実施例１及び２と同
様に電極を作製する。電極を、水を張った圧力釜に入
れ、１．２気圧で１２０℃で釜内部を水蒸気で飽和させ
て３０分間その状態を保った後、大気中で２００℃、９
０分間の加熱処理を行って電極を処理した。
様に電極を作製する。電極を、水を張った圧力釜に入
れ、１．２気圧で１２０℃で釜内部を水蒸気で飽和させ
て３０分間その状態を保った後、大気中で２００℃、９
０分間の加熱処理を行って電極を処理した。
【００１３】実施例４を説明する。実施例１、２及び３
と同様に電極を作製する。電極を３５％硫酸に浸漬し、
１０分間煮沸した後、窒素雰囲気中で２００℃、３００
℃の各温度で９０分間の加熱処理を行って電極を処理し
た。
と同様に電極を作製する。電極を３５％硫酸に浸漬し、
１０分間煮沸した後、窒素雰囲気中で２００℃、３００
℃の各温度で９０分間の加熱処理を行って電極を処理し
た。
【００１４】比較例１を説明する。実施例１〜４と同様
に電極を作製する。電極を３５％硫酸に浸漬し、１０分
間煮沸した後、大気中で１２０℃、９０分間の加熱処理
を行って電極を処理した。比較例２を説明する。実施例
１〜４及び比較例１と同様に電極を作製する。電極を硫
酸等に浸漬することなく、大気中で２００℃、９０分間
の加熱処理を行って電極を処理した。
に電極を作製する。電極を３５％硫酸に浸漬し、１０分
間煮沸した後、大気中で１２０℃、９０分間の加熱処理
を行って電極を処理した。比較例２を説明する。実施例
１〜４及び比較例１と同様に電極を作製する。電極を硫
酸等に浸漬することなく、大気中で２００℃、９０分間
の加熱処理を行って電極を処理した。
【００１５】比較例３を説明する。実施例１〜４及び比
較例１、２と同様に電極を作製する。電極を硫酸等に浸
漬せず、そして、加熱処理を行わなかった。
較例１、２と同様に電極を作製する。電極を硫酸等に浸
漬せず、そして、加熱処理を行わなかった。
【００１６】実施例１〜４及び比較例１〜３で処理した
電極の特性を調べた。電極体積容量の測定について説明
する。処理した電極を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
０．８ｖまでの充放電を繰り返して、電極体積あたりの
容量を測定した。測定結果を表１に示す。
電極の特性を調べた。電極体積容量の測定について説明
する。処理した電極を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
０．８ｖまでの充放電を繰り返して、電極体積あたりの
容量を測定した。測定結果を表１に示す。
【表１】
【００１７】表１に示すように、実施例１〜４の、水分
を電極に十分に含浸させた後に１６０〜３００℃で加熱
処理された電極は、電極体積容量が増加していることが
わかる。これは、水分を吸着した電極表面が２００℃前
後の比較的低温での加熱処理により酸化され、その結
果、電極表面の親水性が増加するためである。また、酸
化されることにより電極表面に官能基が導入されること
となり、その官能基による酸化還元容量の付加も生じ、
電極体積容量が比較例３の未処理電極に比較して２５〜
４５％増加する。この効果は、大気中でも、窒素中で
も、酸化雰囲気中又は中性雰囲気中で現れている。実施
例３からは、直接水中に浸漬して水分を含浸しなくと
も、水蒸気雰囲気下に電極を所定の時間置いておけば、
電極体積容量が増加する効果が得られることがわかる。
なお、比較例１における加熱処理温度１２０℃は、低す
ぎて電極の酸化が進まないことを示しており、比較例２
の電極は、水分吸着が少ないため、加熱処理の効果がな
いことを示している。
を電極に十分に含浸させた後に１６０〜３００℃で加熱
処理された電極は、電極体積容量が増加していることが
わかる。これは、水分を吸着した電極表面が２００℃前
後の比較的低温での加熱処理により酸化され、その結
果、電極表面の親水性が増加するためである。また、酸
化されることにより電極表面に官能基が導入されること
となり、その官能基による酸化還元容量の付加も生じ、
電極体積容量が比較例３の未処理電極に比較して２５〜
４５％増加する。この効果は、大気中でも、窒素中で
も、酸化雰囲気中又は中性雰囲気中で現れている。実施
例３からは、直接水中に浸漬して水分を含浸しなくと
も、水蒸気雰囲気下に電極を所定の時間置いておけば、
電極体積容量が増加する効果が得られることがわかる。
なお、比較例１における加熱処理温度１２０℃は、低す
ぎて電極の酸化が進まないことを示しており、比較例２
の電極は、水分吸着が少ないため、加熱処理の効果がな
いことを示している。
【００１８】電極に水分を含浸させる方法としては、硫
酸又はイオン交換水に浸漬する方法や水蒸気中に置く方
法等があり、また、加熱処理は、酸化雰囲気又は中性雰
囲気中、例えば大気中、窒素雰囲気中、不活性ガス雰囲
気中、あるいは水蒸気中で行われることが好ましく、１
６０〜３００℃の温度範囲が適当である。１６０℃未満
であると電極の酸化が進まず、電極体積容量が増加せ
ず、また、３００℃を超過すると導入された官能基が変
化するので好ましくない。
酸又はイオン交換水に浸漬する方法や水蒸気中に置く方
法等があり、また、加熱処理は、酸化雰囲気又は中性雰
囲気中、例えば大気中、窒素雰囲気中、不活性ガス雰囲
気中、あるいは水蒸気中で行われることが好ましく、１
６０〜３００℃の温度範囲が適当である。１６０℃未満
であると電極の酸化が進まず、電極体積容量が増加せ
ず、また、３００℃を超過すると導入された官能基が変
化するので好ましくない。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ＰＶＤＣ樹脂炭化物電
極の容量を向上させ、そして、コストがかからない電気
二重層コンデンサ用電極を得ることができる。
極の容量を向上させ、そして、コストがかからない電気
二重層コンデンサ用電極を得ることができる。
【図１】本実施例の処理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樹脂炭化物を６００〜９５０℃
で焼結させ、得られた電極に水分を含浸させた後、１６
０〜３００℃の温度で加熱処理することを特徴とする電
気二重層コンデンサ用電極の処理方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気二重層コンデンサ用
電極の処理方法において、 硫酸又はイオン交換水に浸漬して、もしくは、水蒸気中
に置いて、水分を含浸することを特徴とする電気二重層
コンデンサ用電極の処理方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電気二重層コン
デンサ用電極の処理方法において、 加熱処理は、酸化雰囲気又は中性雰囲気中、例えば大気
中、窒素雰囲気中、不活性ガス雰囲気中、あるいは水蒸
気中で行われることを特徴とする電気二重層コンデンサ
用電極の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256974A JPH1197308A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9256974A JPH1197308A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197308A true JPH1197308A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17299971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9256974A Pending JPH1197308A (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 電気二重層コンデンサ用電極の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197308A (ja) |
-
1997
- 1997-09-22 JP JP9256974A patent/JPH1197308A/ja active Pending
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