JPS60176216A - 電気二重層キヤパシタ - Google Patents

電気二重層キヤパシタ

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JPS60176216A
JPS60176216A JP59031658A JP3165884A JPS60176216A JP S60176216 A JPS60176216 A JP S60176216A JP 59031658 A JP59031658 A JP 59031658A JP 3165884 A JP3165884 A JP 3165884A JP S60176216 A JPS60176216 A JP S60176216A
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JP
Japan
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double layer
electric double
current collector
layer capacitor
activated carbon
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JP59031658A
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English (en)
Inventor
正和 棚橋
誠 藤原
田島 巖
岡田 寿明
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電気二重層を利用した電気二重層キャパシタに
関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、この種の電解液を使用した電気二重層キャパシタ
の電極体は活性炭粒子をプレス成型したり、適当なバイ
ンダーと練合したものを集電体金属上に塗布して作らn
ていた。また、活性炭繊維を用いる場合には、活性炭繊
維上にアルミニウムの溶射層を作り、電極ケースとアル
ミニウムの溶射層をスポット溶接し電極体を作製する方
法が知られていた0しかし、このような方法によって造
られた電極体は分極性電極である活性炭と集電体金属と
の電気的接続が初期は良好であるが経時的な変化が大き
いという欠点があった。捷だ、このような集電体の電気
二重層キャパシタにおいては、有機電解液を用いる場合
、電解液の溶媒として、プロピレンカーボネイト、r−
ブチルラクトン、N 、 N−ジメチルホルムアルデヒ
ド、アセトニトリルなどが使用さ扛るが、これらの電解
液中ではステンレススチールやアルミニウムはアノード
分極した場合にも完全な不動態を作らず溶解していた。
この溶解による電流が流れ始める電位は、これらの有機
溶媒を用いた電解質中での活性炭の酸化あるいは電解質
の分解電位よりも低いため、ステンレススチールまたは
アルミニウムを集電体とした場合には陽極電位がアルミ
ニウムまたはステンレススチールの溶解電位で制限され
、分極電極と電解液で決定さ几る電気化学的に安定な電
位領域を有効に使用することができなかった。例えば、
アルミニウム集電体を用いた電気二重層キャパシタに、
もf″l−電流が増加しはじめる電圧より過剰の電圧を
加えると、陰極活性炭電極中に多量のアルミニウムが検
出され、アルミニウムの溶解とアルミニウムイオンの陽
極側から陰極側に移行が発生することが確認さnている
以上記載したようにアルミニウムやステンレススチール
は筒耐電圧用の電気二重層キャパシタの集電体としては
有効ではなく、高い使用電圧の電気二重層キャパシタを
得るためには、使用する溶媒の中でアノード分極を行っ
た場合、分極性電極である活性炭と同程度かあるいはそ
n以上の電位で反応性の電流が流几るような材料を集電
体として使用する必要があった。しかし、チタンのよう
にこれらの電解液中でも不動態を形成する金属全集電体
として用いた場合、例えば第1図に示すように、アルミ
ニウムを集電体とする場合より耐電圧は高くなり、プロ
ピレンカーボネイト−テトラエチルアンモニウムバーク
ロレイト系の電解液では1.0v程度使用電圧が増加す
る。しかし、この場合、内部抵抗の増加が大きくなり、
大電流で使用する場合の電圧低下が太きくなる欠点があ
った。
発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を除去するもので、集電
体金属による陽極側の電位制限を無くし、電解液と分極
性電極である活性炭における電気化学的に安定な領域を
最大限に利用することにより、従来の電気二重層キャパ
シタより高い耐電圧を有し、かつ内部抵抗変化の少ない
電気二重層キャパシタを提供することを目的とするもの
である。
発明の構成 この目的を達成するために、本発明の電気二重層キャパ
シタは、金属集電体基材全面に有機物導電性接着剤を塗
布し、活性炭繊維を接着させた分極性電極と電解質界面
に生ずる電気二重層を利用する構成としたものであり、
この構成とすることにより高耐電圧で内部抵抗変化の少
ないものを得ようとするものである。
実施例の説明 以下、本発明の実施例について説明する。本発明は第2
図に示すように金属集電体基材1全体に有機物導電性接
着剤2を塗布し、この有機物導電性接着剤2が硬化しな
い前に活性炭繊維3を張りつけ、その後硬化させること
により金属集電体基材1と分極性電極である活性炭繊維
3との電気的接触を安定に保ち、かつ集電体金属面を樹
脂コートした電極体を使用したものである。なお、図中
4は金属集電体基材1より引出すリード、6はセパレー
タ5[含浸させた電解液を示す。本発明の電極体を使用
することにより、従来金属材料の溶解電流が流几始める
電位で制限されていた陽極側の電位が分極材料である活
性炭または使用した電解液の分解電位まで使用すること
が可能になり、第3図に示すように、電気二重層キャパ
シタとして使用可能な電圧は大幅に向上する。
この場合、有機物導電性接層剤2中に含1れる導電化の
ための充填材が銀、銅あるいはアルミ、ニウムなどの金
属粉末であると、わずかであるが、金属材料が電圧印加
による電気化学反応にはりイオン化するため反応電流が
流れ、もむ電流が増加する。−1:た、この金属粉末が
銀あるいは銅のように、電解液中で還元さ几得る金属を
用いると、長時間の使用時にセパレータ6中に金属とし
て析出され、電子電導性のもn電流力(発生する場合が
ある。しかし、この導電性充填材がアルミニウム。
チタン、など電解液6中で還元されない物質である場合
、先に述べたようにこれらの物質の溶解反応によるもル
ミ流のわずかな増加はあるが、電子電導性の金属析出に
よる大きなもれ電流増加は発生しない。また、碍電化の
ための充填物がカーボンブラックである場合、金属導電
性充填材で述べたような問題はなく、分極用電極である
活性炭とほぼ同じ電位で反応が発生するため、使用する
電解液6と活性炭とで決定される反応電流が流れない電
位領域全体を電気二重層キャパシタの耐電圧として使用
することが可能になる。
また、先に述べた充填材金属と同様の現象が金属集電体
基材1についても発生する。この現象は接着剤樹脂で金
属集電体基材1の全面を完全に被覆することが困難であ
り、ピンホールあるいははがれ等々が発生し電解液6と
接触する金属面が現れるために起こる′。そのため、金
属集電体基材1としては、チタンあるいはアルミニウム
など電解液6中で使用電圧程度の電圧では還元さたない
金属を用いる方が長時間使用時における電子電導性物質
の析出によるもれ電流増加の危険性を無くすことができ
高耐電圧用の電気二重層キャパシタとして安全に使用す
ることが可能になる。
以上述べたように金属の鈑化反応によるもれ電流の発生
はすべて陽極側の電極に発生する現象であり陰極では発
生しない。そのため、陽極側の電極の構成を本発明によ
るものを用いnは、陰極側の電極については従来のよう
に金属が露出さfl、ft集電体を用いても、第4図お
よび第5図に示すように寿命試験による内部抵抗の変化
率および容量の変化率が両極とも本発明による電極体を
使用したものとまったく差が無く、両極とも従来のもの
に比べ高耐電圧用の電気二重層キャパシタを得ることが
できる。
崎雫嘩箒十 捷た、本発明により製品を生産する場合、活性炭粉末の
使用による粉じんの問題やアルミニウム溶射時の金属粉
じんや騒音の問題なども無くなり、作業環境の面におい
ても非常に有意義なものであるO 次に本発明をさらに具体的な実施例により説明する。
〔実施例−1〕 第6図に示すように金属集電体基材1にアルミニウムを
用い、接着力を強くするために金属集電体基材1の表面
にエツチングをほどこし、その上に可撓性のあるカーボ
ン導電性初詣2(例えば東しシリコーン(株)、プリマ
ソクC)を塗布、そして活性炭繊維電極3を貼り付けて
硬化させ、第7図に示すように、リード4を接続してセ
パレータ5と共に巻き取り円筒形にし、電解液6を含浸
させた後、ケース7vc収納し、ケース7の開口部に封
口体8を組込んで封口して構成した。
試作条件 電極寸法 陽極 10騙x s o mb 厚み0.5
騙陰極 10MX70騙 厚み0.5駆 電解液 溶媒 !−ブチルラクトン 溶質 テトラエチルアンモニウムバークロレートセパレ
ータ マニラ紙 厚みQ、Q5 Mこのような条件で作
製し表に示すよう特性が得らnだ。
(以 下 余 白) 〔実施例−2〕 第8図に示すように、容器を兼ねた集電体11にステン
レススチールを用い、電解液12#L接する内面にカー
ボン導電性樹脂13(例えば日本黒鉛(株)エブリオー
ム5s12 )を塗布、そして活性炭繊維電極14を貼
り付は硬化させた後、電解M12を含浸し、パツキン1
5、セパレータ16と共に鮫め封口した。
試作条件 容器寸法 φ21賜 厚み1.7賜 活性炭繊維電極寸法 陽陰極共 φ13鮎厚みQ、5J
IB 電解液 溶媒 r−ブチルラクトン mlK テトラエラルアンモニウムバークロレートセパ
レータ マニラlfa 厚ミO,ots 賜このような
条件で作製し表に示すような特性が得ら′i″した。
〔実施例−3〕 第9図に示すように、実施例−2と同一の構造で陽極側
となる集電体11にチタンを用い陰極側の集電体17に
ステンレススチールを用いて試作し表に示すような初期
特性が得られた。
〔実施例−4〕 第10図に示すように容器を兼ねた陽極側の集電体11
にチタニウムを用い、電解液12に接する内面をカーボ
ン導電性樹脂13(例えば日本黒鉛(株)エブリオーム
#512 )を塗布そして、活性炭繊維電極14を貼り
付は硬化する。又、容器を兼ねた、陰極側の集電体17
と活性炭繊維14の表面にラルニウムの溶射層18を作
りその部分とをスポット溶接19で接合する。上記のも
のに電解液12を含浸し、パツキン15、セパレータ1
6と共に鮫め封口した。
試作号外 容器寸法 φ21μ 厚み1.72品 活性炭繊維電極寸法 陽陰極共φ13JIJ!厚み0.
5騒 電解液 溶媒 r−ブチルラクトン 溶質 テトラエチルアンモニウムバークロレートセパレ
ータ マニラ紙 厚ミO,o6tttsこのような条件
で作製し表に示すような、特性が得られた。
〔実施例−5〕 第11図に示すように実施例4と同一構造で陽極側とな
る集電体11と活性炭繊維電極14の接着にアルミニウ
ム粉末により導電性をもたせた樹脂13(エポキシ樹脂
)を用いて試作し表に示すような特性が得られた。
発明の効果 以上のように本発明の篭気二厘層キャパシタは高い耐電
圧を有し、かつ内部抵抗変化の少ないものとすることが
でき、生産時に粉じんの発生もなく、作業環境の向上も
計れ、工業的価値の犬なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は電位−電流特性図、第2図は本発明の電気二重
層キャパシタの一実施例を示す基本構成図、第3図は同
電位−電流特性図、第4図は本発明と従来の寿命試験の
内部抵抗変化率特性図、第5図は同じく容量変化特性図
、第6図は他の実施例の電極部の断面図、第7図は同電
極を用いた電気二重層キャパシタの一部切欠斜視図、第
8図〜第11図はさらに他の実施例の断面図である。 1・・・・・・金属集電体基材、2・・・・・有機導電
性接着剤、3・・・・・・活性炭繊維、4・・・・・・
リード、6・・・・−・セパレータ、6・・・・・・電
解液、7・・・・・・ケース、8・・・・・−封口体、
11・・・・・・集電体、12・・・・電解液、13・
・・・・・カーボン導電性樹脂、14・・・・・・活性
炭繊維型4L15・・・・・・パツキン、16・・・・
・・セパレータ、17・・・・・・集電体、18・・・
・・・溶射層、19・・・・・・スポノド溶接。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 工 高温負荷1才子ポc (85?yfp力口暖ソ=z、s
v)第5図 o 2ooaに 6θθ 8θθ 1000 12θ0
 1#O16θO第6図 第7図 6 第8図 第9図 7 第10図 第11図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属集電体基材全面に有機物導電性接着剤を塗布
    し、活性炭繊維を接着させた分極性電極と電解質界面に
    生ずる電気二重層を利用することを特徴とする電気二重
    層キャパシタ。
  2. (2)有機物導電性接着剤が有機物接着剤とカーボンブ
    ランクまたはアルミニウム粉末よりなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の電気二重層キャパシ
    タ。
  3. (3)金属集電体基材の材質がアルミニウム、チタンま
    たはステンレススチールの中から選ばれたものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の電気二
    重層キャパシタ。
  4. (4)金属集電体全面に有機物導電性接着剤を塗布し、
    活性炭繊維を接着させた分解性電極が陽極側の電極体で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    電気二重層キャパシタ。
JP59031658A 1984-02-22 1984-02-22 電気二重層キヤパシタ Pending JPS60176216A (ja)

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