JPS6049620A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JPS6049620A JPS6049620A JP58157171A JP15717183A JPS6049620A JP S6049620 A JPS6049620 A JP S6049620A JP 58157171 A JP58157171 A JP 58157171A JP 15717183 A JP15717183 A JP 15717183A JP S6049620 A JPS6049620 A JP S6049620A
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- Japan
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- layer capacitor
- electric double
- polarizable
- polarizable electrode
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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
Landscapes
- 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。
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、小型大容量の湿式電気二重層キャパシタに関
するものである。
するものである。
（従来例の構成とその問題点）
従来、この種のキヤ・ぐシタの基本構造は、第１図に示
すように、分極性型ｌｒＭｉに導電性電極２を形成し、
このものをセパレータ３を介して積層し、電解液を注入
し構成されている。
すように、分極性型ｌｒＭｉに導電性電極２を形成し、
このものをセパレータ３を介して積層し、電解液を注入
し構成されている。
さらに使用する分極性電極の種類にょシ、以下（７）Ａ
、） 、 Ｂ）のような構成法がある。
、） 、 Ｂ）のような構成法がある。
Ａ）、第２図は従来の二重層キャパシタの−構成例で、
分極性電極１として、活性炭粉末に黒鉛、カーがンブラ
ック、４弗化エチレン、ポリビニルピロリドン等を加え
てできたベーストを使用し、導電性′電極２として金属
の薄板、ネットまたはバンチングメタル全使用し、この
表面に分極性電極材料を成形プレスするか、捷たはゴノ
・状のものを圧延ローラにかけ分極性電極と２、ｑ電性
宙１極を形成している。そしてセパレータ３を介して一
対の導電性電極を有する分極性電極をまきとり電解液を
注入したものである。
分極性電極１として、活性炭粉末に黒鉛、カーがンブラ
ック、４弗化エチレン、ポリビニルピロリドン等を加え
てできたベーストを使用し、導電性′電極２として金属
の薄板、ネットまたはバンチングメタル全使用し、この
表面に分極性電極材料を成形プレスするか、捷たはゴノ
・状のものを圧延ローラにかけ分極性電極と２、ｑ電性
宙１極を形成している。そしてセパレータ３を介して一
対の導電性電極を有する分極性電極をまきとり電解液を
注入したものである。
しかしながら、このような構造では分極性電極１と導電
性電極２との接着強度が十分でなく、特に圧延ローラに
かけて電極を薄くシ、渦巻き構造にしたものは、応力が
かかシ、接着強度が弱くなシ、内部インピーダンスの増
大につながる。徒だ活性炭粉末同志のバインダーを用い
なければならず、バインダーにより活性炭粉末表面が被
罹される分だけ二■層形成−＋’ｆ＋１積のロスがある
。
性電極２との接着強度が十分でなく、特に圧延ローラに
かけて電極を薄くシ、渦巻き構造にしたものは、応力が
かかシ、接着強度が弱くなシ、内部インピーダンスの増
大につながる。徒だ活性炭粉末同志のバインダーを用い
なければならず、バインダーにより活性炭粉末表面が被
罹される分だけ二■層形成−＋’ｆ＋１積のロスがある
。
さらに、半速のＷｊｐ、を有する二重層キャパシタを大
量生産する場合、導電性電極２を有した分極性電極１を
渦巻状に才きとる時に生じる分極性電極１の剥離、脱落
等による容量のバラつき等が生じ、商品価値上重要な問
題となっている。
量生産する場合、導電性電極２を有した分極性電極１を
渦巻状に才きとる時に生じる分極性電極１の剥離、脱落
等による容量のバラつき等が生じ、商品価値上重要な問
題となっている。
Ｂ）、第３図は平板、コイン型二重層キヤ・ぐシタの断
面図で、分極性電極１として活性炭繊維を用い、丑だ導
電性電極２としてアルミニウム、チタン等の金、用層、
または導′１ｂ；性樹脂層を形成した構造を有する。こ
こで用いる活性炭繊維は、フェノール系（硬化）７１ｐ
ラツク繊維）、レーヨン系、アクリル系、ピンチ系の繊
維を直接賦活するか、一度炭化後さらに賦活して得られ
る。炭素繊維の電気抵抗、強度、賦活のしやすさ等を考
慮すると、上記の縁Ａ惟の中でフェノール系のものが一
番ｆ・ψれている。また金属の導電性電極２はグラダマ
溶射法により、捷た、導電性樹脂などの導電性物質から
なる導電性電極２はスクリーン印刷法や、スゲレイ法、
ディップ法、のいずれかによシ容易に形成できる。この
ような電極構造を有する二重層キャパシタは、容易にま
き取り、電解液を注入し、Ａ）で述べたものと同形のも
のを製造できると共に、溶射金属層、導電性物質層を有
した活性炭繊維を所望の径の円状に打ちぬきセミ４レー
タを介し積層することが可能であり、Ａ）のものよりも
製造二［程が大巾に改善されると共に、第３図に示すよ
うなケース４と、ガスケット５を用いることによって平
板、コイン、型の小型大容量二重層キャパシタが実現し
た。このように、Ｂ）で述べたものは、Ａ）の物のよう
にバインダーにより活性炭が被覆されるとと々く、二重
層形成有効面積のロスが小さく小型大写量化がはかれる
。
面図で、分極性電極１として活性炭繊維を用い、丑だ導
電性電極２としてアルミニウム、チタン等の金、用層、
または導′１ｂ；性樹脂層を形成した構造を有する。こ
こで用いる活性炭繊維は、フェノール系（硬化）７１ｐ
ラツク繊維）、レーヨン系、アクリル系、ピンチ系の繊
維を直接賦活するか、一度炭化後さらに賦活して得られ
る。炭素繊維の電気抵抗、強度、賦活のしやすさ等を考
慮すると、上記の縁Ａ惟の中でフェノール系のものが一
番ｆ・ψれている。また金属の導電性電極２はグラダマ
溶射法により、捷た、導電性樹脂などの導電性物質から
なる導電性電極２はスクリーン印刷法や、スゲレイ法、
ディップ法、のいずれかによシ容易に形成できる。この
ような電極構造を有する二重層キャパシタは、容易にま
き取り、電解液を注入し、Ａ）で述べたものと同形のも
のを製造できると共に、溶射金属層、導電性物質層を有
した活性炭繊維を所望の径の円状に打ちぬきセミ４レー
タを介し積層することが可能であり、Ａ）のものよりも
製造二［程が大巾に改善されると共に、第３図に示すよ
うなケース４と、ガスケット５を用いることによって平
板、コイン、型の小型大容量二重層キャパシタが実現し
た。このように、Ｂ）で述べたものは、Ａ）の物のよう
にバインダーにより活性炭が被覆されるとと々く、二重
層形成有効面積のロスが小さく小型大写量化がはかれる
。
また溶射法により導電性電極を形成すると、溶射金属層
と活性炭繊維層との密着強度が強く、接触抵抗が小さく
々シ、導電性電極が金属であるため他の導電性材料と比
べ抵抗が小さくなるという大きな特徴を有している。し
かしながら、現在さらに小型、大容量−の二重層キャパ
シタの開発が要望されている。
と活性炭繊維層との密着強度が強く、接触抵抗が小さく
々シ、導電性電極が金属であるため他の導電性材料と比
べ抵抗が小さくなるという大きな特徴を有している。し
かしながら、現在さらに小型、大容量−の二重層キャパ
シタの開発が要望されている。
（発明の目的）
本発明は、従来の電気二重層キャパシタとほぼ同じサイ
ズで３倍以上もの容量を有する小型人容（５） 量の電、気二１層キャパシタを提供することを目的とす
る。
ズで３倍以上もの容量を有する小型人容（５） 量の電、気二１層キャパシタを提供することを目的とす
る。
（発明の構成）
本発明は、上記の目的を達成するために、分極性電極体
の一部に集電部として導電性電極を形成させた分極性電
極を屈曲させ、七ノやレータを介して相互に相対向させ
両極全配置した構成を有するものである。
の一部に集電部として導電性電極を形成させた分極性電
極を屈曲させ、七ノやレータを介して相互に相対向させ
両極全配置した構成を有するものである。
（実施例の説明）
具体的実施例を述べる前に電気二重層キヤ・（シタの動
作原理を簡単に説明する。
作原理を簡単に説明する。
第４図は電気二重層キャパシタの基本原理をモデルで示
したものであシ、分極性電極として活性炭繊維６を用い
、電解液にプロピレンカーボネートに過塩素酸テトラエ
チルアンモニウムを溶解シた有機電解液８を用いたもの
を示す。第４図のように、活性炭繊維６を電解液に対し
て平行に配置し、電界を加えると界面に電荷が蓄積され
、この界面に蓄積された電荷が取り出せれば電気二重層
キャパシタとなる。
したものであシ、分極性電極として活性炭繊維６を用い
、電解液にプロピレンカーボネートに過塩素酸テトラエ
チルアンモニウムを溶解シた有機電解液８を用いたもの
を示す。第４図のように、活性炭繊維６を電解液に対し
て平行に配置し、電界を加えると界面に電荷が蓄積され
、この界面に蓄積された電荷が取り出せれば電気二重層
キャパシタとなる。
（６）
ここで、ηを単位面積当たりの電荷量、ｄを媒質の誘電
率、δを固体表面からイオン中心までの平均距離、φを
二重層電位とすると０式が成立する。
率、δを固体表面からイオン中心までの平均距離、φを
二重層電位とすると０式が成立する。
０式よシ、界面に蓄積される電荷量が二重層形成面積に
比例することがわかる。
比例することがわかる。
すなわち、二重層形成可能領域が増大すればするほど大
きな電荷が蓄積できる。そこで本発明では、分極性電極
体の一部に集電部として導電性電極を形成した分極性電
極体を力Ｊ’＋曲させ、ケーシングし、二Ｎ層形成領域
を増大し、電荷の蓄積を増大することによシ小型大容量
の電気二重層キャパシタを実現するものである。
きな電荷が蓄積できる。そこで本発明では、分極性電極
体の一部に集電部として導電性電極を形成した分極性電
極体を力Ｊ’＋曲させ、ケーシングし、二Ｎ層形成領域
を増大し、電荷の蓄積を増大することによシ小型大容量
の電気二重層キャパシタを実現するものである。
実施例−１
第５図は本発明の電気二重層キャパシタの構成の過程を
説明するための一実施例の断面図である。
説明するための一実施例の断面図である。
これは、第５図（ａ）に示した長方形状の分極性電極体
として活性炭繊維６を使用し、これに導電性電極７を形
成したものを第５図（ｂ）のように屈曲させ、同図（ｅ
）のような構成のキャパシタを作成するものである。
として活性炭繊維６を使用し、これに導電性電極７を形
成したものを第５図（ｂ）のように屈曲させ、同図（ｅ
）のような構成のキャパシタを作成するものである。
第５図（ｅ）においては、その構成をわかυやすくする
ため、分極性電極体とセパレータ間に空間をもうけ記載
しているが、実際にはこれらは物理的に面接方虫してい
る。電極は、１０１０ｍｍＸ３３の長方形でちゃ、ケー
スと面接触する側の面にグラダマ溶射法によりアルミニ
ウムを溶射して導電性電極７を形成したものを、電解液
としては、プロピレンカーボネートに過塩素酸テトラエ
テルアンモニウムを溶解した有機電解液を使用し、封口
ケーシングした。なお、３はセノぐレータ、５はガスケ
ットを示す。
ため、分極性電極体とセパレータ間に空間をもうけ記載
しているが、実際にはこれらは物理的に面接方虫してい
る。電極は、１０１０ｍｍＸ３３の長方形でちゃ、ケー
スと面接触する側の面にグラダマ溶射法によりアルミニ
ウムを溶射して導電性電極７を形成したものを、電解液
としては、プロピレンカーボネートに過塩素酸テトラエ
テルアンモニウムを溶解した有機電解液を使用し、封口
ケーシングした。なお、３はセノぐレータ、５はガスケ
ットを示す。
表１に上記第５図（ｃ）の構成を有するキャパシタの初
期特性を従来の第３図（１２＋ｍｎの直径を有する円状
電極）のそれと合わせて示した。これは本実施例の電極
面積の約％の面積である。
期特性を従来の第３図（１２＋ｍｎの直径を有する円状
電極）のそれと合わせて示した。これは本実施例の電極
面積の約％の面積である。
表 １
表１よシ本発明により、容量値が電極面積に比例し増大
することがわかる。インピーダンスは従来よシ太きくな
るが、マイクロアンペア程度の電流で使用すれば特性上
問題とならない。
することがわかる。インピーダンスは従来よシ太きくな
るが、マイクロアンペア程度の電流で使用すれば特性上
問題とならない。
さらに分極性電極体の厚みはおよそ０．６朔であるため
、従来のものとほぼ同サイズで３倍もの増大が達成でき
る。
、従来のものとほぼ同サイズで３倍もの増大が達成でき
る。
実施例−２
実施例１と同様な構成を有する二重層キャパシタを、電
解液として希硫酸をそしてケースに耐酸性ゴムを用いケ
ーシングし作製した。有機電解液系では、２Ｖ以上の耐
圧を得ることが可能であるが、希硫酸系では、水の分解
電圧である１、 ２３ Ｖ（９） が限界となる反面導電率が有機電解液に比べ１桁高く、
またイオン半径も小さいため、二重層形成領域が広がシ
太容量を得ることがでキ、シかも、インピーダンスも低
減でき強放電の用途に適したものとなる。希研酸系での
本発明と従来の初期特性を表２に示す。表２よシも明ら
かに分極性電極体量と容量がほぼ比例することがわかる
。
解液として希硫酸をそしてケースに耐酸性ゴムを用いケ
ーシングし作製した。有機電解液系では、２Ｖ以上の耐
圧を得ることが可能であるが、希硫酸系では、水の分解
電圧である１、 ２３ Ｖ（９） が限界となる反面導電率が有機電解液に比べ１桁高く、
またイオン半径も小さいため、二重層形成領域が広がシ
太容量を得ることがでキ、シかも、インピーダンスも低
減でき強放電の用途に適したものとなる。希研酸系での
本発明と従来の初期特性を表２に示す。表２よシも明ら
かに分極性電極体量と容量がほぼ比例することがわかる
。
表 ２
実施例−３
実施例１および２で示した構成を有するキャパシタにお
いて、アルミニウムの代わりに導電性樹脂をスクリーン
印刷法を用いて導電性電極としたキャパシタを作成し、
プロピレンカーＮネ−）Ｋ過塩素酸テトラアンモニウム
を使用した有機電解（１０） 液系のものの初期特性を表３に示す。表３よシ本実施例
では実施例１，２に比ベインピーダンスの増大はみられ
るが、容鰯：値はほぼ同じであることがわかる。
いて、アルミニウムの代わりに導電性樹脂をスクリーン
印刷法を用いて導電性電極としたキャパシタを作成し、
プロピレンカーＮネ−）Ｋ過塩素酸テトラアンモニウム
を使用した有機電解（１０） 液系のものの初期特性を表３に示す。表３よシ本実施例
では実施例１，２に比ベインピーダンスの増大はみられ
るが、容鰯：値はほぼ同じであることがわかる。
表 ３
実施例−４
第６図は第５図と同様の形状を有する活性炭繊維６よシ
なる分極性電極体の、ケースと面接触する部分にのみプ
ラズマ浴射法によｐアルミニウムを溶射して第６図（、
）のような導電性電極７を形成し、第５図の場合と同様
に第６開缶）のように屈曲させ、第６図（Ｃ）のような
構成のキャパシタを構成したものである。電解液として
は、プロピレンカー４ネートに過塩素酸テトラエテルア
ンモニウムを溶解した有機電解液を使用し、封口ケーシ
ングした。３はセパレータ、５はガスケットを示す。
なる分極性電極体の、ケースと面接触する部分にのみプ
ラズマ浴射法によｐアルミニウムを溶射して第６図（、
）のような導電性電極７を形成し、第５図の場合と同様
に第６開缶）のように屈曲させ、第６図（Ｃ）のような
構成のキャパシタを構成したものである。電解液として
は、プロピレンカー４ネートに過塩素酸テトラエテルア
ンモニウムを溶解した有機電解液を使用し、封口ケーシ
ングした。３はセパレータ、５はガスケットを示す。
表４に本実施例の特性を示す。本実施例では、実施例１
，３のものに比べ集電能が低下するが、アルミニウムの
使用量が、実施例１，３の％以下となりよυ小型軽量化
し得る。
，３のものに比べ集電能が低下するが、アルミニウムの
使用量が、実施例１，３の％以下となりよυ小型軽量化
し得る。
表 ４
実施例−５
実施例４と同じ暢”成を有するキャパシタにおいてその
電解液を希硫酸に変えたキャパシタを作製した。その特
性を表５に示す。表４に比して、容重の増大、インピー
ダンスの低下、が見られることがわかる。
電解液を希硫酸に変えたキャパシタを作製した。その特
性を表５に示す。表４に比して、容重の増大、インピー
ダンスの低下、が見られることがわかる。
表 ５
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、分極性電極を屈曲
させ封口ケーシングすることにより、従来とほぼ同じサ
イズでありながら、従来より、大容量の小型電気二重層
キヤ・やシタを得ることができる利点がある。
させ封口ケーシングすることにより、従来とほぼ同じサ
イズでありながら、従来より、大容量の小型電気二重層
キヤ・やシタを得ることができる利点がある。
第１図は電気二重層キャパシタの基本構成図、第２図は
従来の二重層キャパシタの一構成例、第３図は従来の平
板、コイン型二重層キャパシタの断面図、第４図は１ｈ
′１気二重層キヤ・母シタの基本原理をモデルで示した
図、第５図及び第６図は本発明の電気二重層キャパシタ
の構成の過程を説明するための一実施例の断面図である
。 １・・・分極性電極、２，７・・・導電性電極、３・・
・モノ４レータ、４・・・ケース、５・・・ガスケット
、６・・・活性炭繊維、８・・・有機電解液。 （１３） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （０） （Ｃ）
従来の二重層キャパシタの一構成例、第３図は従来の平
板、コイン型二重層キャパシタの断面図、第４図は１ｈ
′１気二重層キヤ・母シタの基本原理をモデルで示した
図、第５図及び第６図は本発明の電気二重層キャパシタ
の構成の過程を説明するための一実施例の断面図である
。 １・・・分極性電極、２，７・・・導電性電極、３・・
・モノ４レータ、４・・・ケース、５・・・ガスケット
、６・・・活性炭繊維、８・・・有機電解液。 （１３） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 （０） （Ｃ）
Claims (5)
- （１） 分極性電極体と電解質界面で形成される電気二
重層を利用した′電気二重層キャパシタにおいて、分極
性電極体の一部または全面に集電部として導電性電極を
形成させた分極性電極を屈曲させ、セパレータを介して
相互に相対向させ両極を配置したことを特徴とする電気
二重層キャパシタ。 - （２）分極性電極体の中で、導電性電極が封口ケースと
面接触した構成を有す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）分極性電極として活性炭繊維を用いることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項および第（２）項記載
の電気二重層キャパシタ。 - （４）導電性電極として、溶射法、蒸着法のいずれかひ
とつによシアルミニウム、チタン、銅などの金属層を分
極性電極体上に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第（１） 、 （２） 、 （３）項記載の霜１気二
重層キャパシタ。 - （５） 導電性電極として、スクリーン印刷法、スプレ
ー法、デツプ法のいずれかの方法で導電性樹脂層を分極
性電極体上に形成したこ′とを特徴とする特許請求の範
囲第（１） 、 （２） 、 （３）項記載の電気二重
層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157171A JPS6049620A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157171A JPS6049620A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049620A true JPS6049620A (ja) | 1985-03-18 |
Family
ID=15643738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157171A Pending JPS6049620A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049620A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6384109A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタおよびその製造法 |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP58157171A patent/JPS6049620A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6384109A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層キヤパシタおよびその製造法 |
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