JPH1197316A - 電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法並びにpvdc炭化物粉末 - Google Patents

電気二重層コンデンサ、電極及びその製造方法並びにpvdc炭化物粉末

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JPH1197316A
JPH1197316A JP9253546A JP25354697A JPH1197316A JP H1197316 A JPH1197316 A JP H1197316A JP 9253546 A JP9253546 A JP 9253546A JP 25354697 A JP25354697 A JP 25354697A JP H1197316 A JPH1197316 A JP H1197316A
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JP
Japan
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electrode
layer capacitor
carbide
powder
electric layer
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Pending
Application number
JP9253546A
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English (en)
Inventor
Hideki Shibuya
秀樹 渋谷
Toshikazu Takeda
敏和 竹田
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.)
Isuzu Advanced Engineering Center Ltd
Original Assignee
Isuzu Advanced Engineering Center Ltd
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Publication date
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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子内細孔におけるイオンの拡散経路を短く
し、拡散抵抗を小さくして、特に、高電流密度使用時に
おける容量が得られるようにした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、得られた炭化物を径2
2μm以下の粉末のみに粉砕し、該粉末を600℃〜9
50℃で焼結させて、電気二重層コンデンサ用電極2と
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、電極及びその製造方法並びにPVDC樹脂炭化物
粉末に関する。
【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。
【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。
【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大きいため、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。
【0006】また、従来、使用されていたPVDC樹脂
炭化物粉末は、その粒子径が大きいものを使用していた
ため、粒子内細孔におけるイオンの拡散経路が長く、拡
散抵抗が大きくなり、そのため、特に、高電流密度使用
時における容量が得られにくかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、粒子内細孔
におけるイオンの拡散経路を短くし、拡散抵抗を小さく
して、特に、高電流密度使用時における容量が得られる
ようにした電気二重層コンデンサ及び電極並びにPVD
C樹脂炭化物粉末を提供するものである。
【0008】
【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であって、
径22μm以下の粉末のみの焼結体である電気二重層コ
ンデンサ用電極である。
【0009】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、径22μm以下の粉末のみの焼結体である電
気二重層コンデンサである。
【0010】そして、本発明は、PVDC樹脂を180
〜600℃で炭化させ、得られた炭化物を径22μm以
下の粉末に粉砕し、該粉末を600〜950℃で焼結さ
せる電気二重層コンデンサ用電極の製造方法である。
【0011】更に、本発明は、PVDC樹脂炭化物から
なる粉末であって、粉末の径は、22μm以下のみであ
る電気二重層コンデンサ用電極製造に使用されるPVD
C樹脂炭化物粉末である。
【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
造方法並びにPVDC樹脂炭化物粉末について、実施例
により説明する。
【0013】電気二重層コンデンサ用電極の製造方法の
実施例1を説明する。PVDC樹脂を300℃で脱塩酸
して炭化したものを振動ミリング機で粉砕し、得られた
粉末を径が22μm以下のみとなるようにふるいわけ、
径が22μm以下の粉末のみを25mm□のカーボン製
型につめ、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て電極を得
た。
【0014】次に、比較例1を説明する。PVDC樹脂
を300℃で脱塩酸して炭化したものを振動ミリング機
で粉砕し、得られた粉末を径が22〜53μmのみとな
るようにふるいわけ、径が22〜53μmの粉末のみ
を、実施例1の場合と同様に、25mm□のカーボン製
型につめ、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て電極を得
た。
【0015】そして、比較例2を説明する。PVDC樹
脂を300℃で脱塩酸して炭化したものを振動ミリング
機で粉砕し、得られた粉末を径が53μm以上のみとな
るようにふるいわけ、径が53μm以上の粉末のみを、
実施例1及び比較例1の場合と同様に、25mm□のカ
ーボン製型につめ、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て電
極を得た。
【0016】更に、比較例3を説明する。PVDC樹脂
を300℃で脱塩酸して炭化したものを振動ミリング機
で粉砕した。得られた粉末の径は、22μm以下のも
の、22〜53μmのもの及び53μm以上のものが混
合されたものである。この粉末をそのまま、実施例1及
び比較例1、2の場合と同様に、25mm□のカーボン
製型につめ、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て電極を得
た。
【0017】以上の実施例1及び比較例1〜3で得られ
た電極を1mmの厚さに研磨し、4端子4深針法でシー
ト抵抗を測定した。次に、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、電極投影面積に対する電流密度0.5A/cm
2のときの電極体積容量を測定した。測定結果を表1に
示す。
【表1】
【0018】表1に示すように、実施例1の粉末の径を
22μm以下のみとした電極は、シート抵抗が減少し、
そして、特に高電流密度における容量が非常に増加して
いることがわかる。これは、使用する粉末の径を22μ
m以下のみとすることにより、電極の粒子内細孔におけ
るイオンの拡散経路が短くなり、拡散抵抗が小さくなる
ため、高電流密度においても容量の増大が得られる。ま
た、粒子サイズが小さいため、同一の温度でも焼結が進
みやすく、粒子間の抵抗値や接触抵抗値が小さくなり、
この点でも高電流密度において容量の増大が得られるよ
うになる。
【0019】
【発明の効果】本発明により、電気二重層コンデンサ用
電極の粒子内細孔におけるイオンの拡散経路は短くな
り、拡散抵抗は小さくなるので、電極のシート抵抗は減
少し、特に、高電流密度使用時における容量の増大が得
られるようにした電気二重層コンデンサ及び電極並びに
PVDC樹脂炭化物粉末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【符号の説明】 1 セパレータ 2 電極 3 集電板 4 固定板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PVDC樹脂炭化物からなる電気二重層
    コンデンサ用電極であって、 径22μm以下の粉末のみの焼結体であることを特徴と
    する電気二重層コンデンサ用電極。
  2. 【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、径22μm以下の粉末のみの焼結体である
    ことを特徴とする電気二重層コンデンサ。
  3. 【請求項3】 PVDC樹脂を180〜600℃で炭化
    させ、得られた炭化物を径22μm以下の粉末に粉砕
    し、該粉末を600〜950℃で焼結させることを特徴
    とする電気二重層コンデンサ用電極の製造方法。
  4. 【請求項4】 PVDC樹脂炭化物からなる粉末であっ
    て、 粉末の径は、22μm以下のみであることを特徴とする
    電気二重層コンデンサ用電極製造に使用されるPVDC
    樹脂炭化物粉末。
JP9253546A 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並びにpvdc炭化物粉末 Pending JPH1197316A (ja)

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