JPS6085508A - 電気二重層キヤパシタ - Google Patents
電気二重層キヤパシタInfo
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- JPS6085508A JPS6085508A JP58194624A JP19462483A JPS6085508A JP S6085508 A JPS6085508 A JP S6085508A JP 58194624 A JP58194624 A JP 58194624A JP 19462483 A JP19462483 A JP 19462483A JP S6085508 A JPS6085508 A JP S6085508A
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- double layer
- electric double
- layer capacitor
- electrode
- conductive
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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
本発明は小型薄型で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。
に関するものである。
従来例の構成とそ−の問題点
従来、この種のキャパシタの基本構造は、第１図に示す
ように、分極性電極１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、電解液を注入すること
により構成されている。。
ように、分極性電極１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、電解液を注入すること
により構成されている。。
このキャパシタには、使用する分極性電極の種類により
、以下のような構成法がある。
、以下のような構成法がある。
そのひとつは、第２図に示すように分極性電極１として
、活性炭粉末に、黒鉛、カーボンブラック、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ペースト
を使用し、導電性電極２として、金属の薄板、ネットま
たはパンチングメタルを使用し、この表面に分極性電極
材料を成形プレスするか、またはゴム状のものを圧延ロ
ーラにかけ分極性電極と導電性電極を形成している。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
極性電極をまき取り電解液を注入したものである。
、活性炭粉末に、黒鉛、カーボンブラック、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ペースト
を使用し、導電性電極２として、金属の薄板、ネットま
たはパンチングメタルを使用し、この表面に分極性電極
材料を成形プレスするか、またはゴム状のものを圧延ロ
ーラにかけ分極性電極と導電性電極を形成している。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
極性電極をまき取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、分極性電極と導電性
電極との接着強度が十分でなく、特に圧延ローラにかけ
て電極を薄くし、渦巻き構造にしたものは、応力がかか
り接着強度が弱くなり、内部インピーダンスの増大につ
ながる。また、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覆さ
れる分だけ二重層形成面積のロスがある。
電極との接着強度が十分でなく、特に圧延ローラにかけ
て電極を薄くし、渦巻き構造にしたものは、応力がかか
り接着強度が弱くなり、内部インピーダンスの増大につ
ながる。また、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覆さ
れる分だけ二重層形成面積のロスがある。
さらに上述の構成を有する二重層キャパシタを大量生産
する場合、導電性電極を有した分極性電極を渦巻状にま
き取る時に生じる分極性電極のはく離、脱落等による容
量のバラツキ等が生じ、商品価値上重要な問題となって
いる。
する場合、導電性電極を有した分極性電極を渦巻状にま
き取る時に生じる分極性電極のはく離、脱落等による容
量のバラツキ等が生じ、商品価値上重要な問題となって
いる。
別のキャパシタとして、第３図にその構成の一例を示す
。分極性電極１として活性炭繊維布を用い、また導電性
電極２として、アルミニウム、チタン等の金属層、また
は導電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、フエ／−／ｌ’系（硬化ノボラック繊維
）、レーヨン系。
。分極性電極１として活性炭繊維布を用い、また導電性
電極２として、アルミニウム、チタン等の金属層、また
は導電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、フエ／−／ｌ’系（硬化ノボラック繊維
）、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９強
度、賦活のしやすさ等を考慮すると、上記の繊維の中で
フェノール系のものが一番優れている。また、金属の導
電性電極は、プラズマ溶射法によシ、また導電性樹脂な
どの導電性物質からなる導電性電極はスクリーン印刷法
やスプレィ法、ディップ法のいずれかにより容易に形成
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、電解液の注入および前述のものと
同形のものを製造することができると共に、溶射金属層
、導電性物質層を有した活性炭繊維布を所望の径の円状
に打ちぬきセパレータを介して積層することが可能であ
り、前述のものよシも製造工程が大幅に改善されると共
に、第３図に示すようなケース６とガスケット７を用い
ることによって平板、コイン型の小型で大容量の二重層
キャパシタを実現することができる。
化後さらに賦活して得られる。炭素繊維の電気抵抗９強
度、賦活のしやすさ等を考慮すると、上記の繊維の中で
フェノール系のものが一番優れている。また、金属の導
電性電極は、プラズマ溶射法によシ、また導電性樹脂な
どの導電性物質からなる導電性電極はスクリーン印刷法
やスプレィ法、ディップ法のいずれかにより容易に形成
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、電解液の注入および前述のものと
同形のものを製造することができると共に、溶射金属層
、導電性物質層を有した活性炭繊維布を所望の径の円状
に打ちぬきセパレータを介して積層することが可能であ
り、前述のものよシも製造工程が大幅に改善されると共
に、第３図に示すようなケース６とガスケット７を用い
ることによって平板、コイン型の小型で大容量の二重層
キャパシタを実現することができる。
このようにこのものは、前者のもののようにバインダー
によシ活性炭が被覆されることがなく、二重層形成の有
効面積のロスが小さく大型大容量化がはかれる。
によシ活性炭が被覆されることがなく、二重層形成の有
効面積のロスが小さく大型大容量化がはかれる。
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
くなり、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。
層と活性炭繊維層との密着強度が強く、接触抵抗が小さ
くなり、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、電子機器の小型薄型化に共なう二
重層でキャパシタの小型、薄型化が要求されており、従
来の活性炭繊維布を分極性電極として使用するかぎりに
おいて、キャパシタの厚みを封口ケーシング後で１聴以
下におさえることが極めて困難である。
重層でキャパシタの小型、薄型化が要求されており、従
来の活性炭繊維布を分極性電極として使用するかぎりに
おいて、キャパシタの厚みを封口ケーシング後で１聴以
下におさえることが極めて困難である。
発明の目的
本発明は、従来の電気二重層キャパシタをさらに薄型、
小型で大容量化することを目的とするものである。
小型で大容量化することを目的とするものである。
発明の構成
上記の目的を達成するために本発明は、分極性電極とし
て、セルロースを結合媒体として抄紙法により作られた
活性炭繊維のものを用い、この分極性電極の片面に導電
性電極を設け、さらにこれらをセパレータを介して相対
向させ電解液を注入して構成したものである。
て、セルロースを結合媒体として抄紙法により作られた
活性炭繊維のものを用い、この分極性電極の片面に導電
性電極を設け、さらにこれらをセパレータを介して相対
向させ電解液を注入して構成したものである。
実施例の説明
具体的実施例を述べる前に電気二重層キャパシタの動作
原理を簡単に説明する。
原理を簡単に説明する。
すなわち、基本原理をモデルで示すと第４図のようにな
る。第４図は、分極性電極として、セルロースをバイン
ダーに用いた紙状の活性炭繊維１を用い、導電性電極に
はチタン金属層２を設け、電解液６にはプロピレンカー
ボネートに過塩素酸テトラエチルアンモニウムを溶解し
た有機電解液を用いたものを示す。
る。第４図は、分極性電極として、セルロースをバイン
ダーに用いた紙状の活性炭繊維１を用い、導電性電極に
はチタン金属層２を設け、電解液６にはプロピレンカー
ボネートに過塩素酸テトラエチルアンモニウムを溶解し
た有機電解液を用いたものを示す。
この第４図のように、分極性電極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シ出されれば電気二重層キャ
パシタとなる。
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シ出されれば電気二重層キャ
パシタとなる。
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
位とすると次式が成立する。
固体表面からイオン中心までの平均距離、φを二重層電
位とすると次式が成立する。
η−７「τφ
しかるに分極性電極の表面積が大きければ大きいほど蓄
積される電荷量も大きくなる。そしてこのようにして蓄
積された電荷を効率よく利用するためには、分極性電極
と導電性電極間の接触抵抗を小さくし電解液の電導塵を
大きくする必要がある。
積される電荷量も大きくなる。そしてこのようにして蓄
積された電荷を効率よく利用するためには、分極性電極
と導電性電極間の接触抵抗を小さくし電解液の電導塵を
大きくする必要がある。
理相的な分極性電極には、活性炭繊維のみの比表面積の
大きいものを使用し、バインダー等を使用しないものが
良い。しかしながら極薄型化を図るＫは、本発明のよう
に活性炭繊維を、バインダーを用いて紙状に抄いた分極
性電極を使用しなければならない。活性炭繊維布を使用
するかぎりにおいては、封口ケーシング後のキャパシタ
厚みを１馴以下に抑えることが困難である。
大きいものを使用し、バインダー等を使用しないものが
良い。しかしながら極薄型化を図るＫは、本発明のよう
に活性炭繊維を、バインダーを用いて紙状に抄いた分極
性電極を使用しなければならない。活性炭繊維布を使用
するかぎりにおいては、封口ケーシング後のキャパシタ
厚みを１馴以下に抑えることが困難である。
１だ、活性炭粉末をバインダｒと共に紙状にしたものは
、強度を得るだめに多量のバインダーを必要とし、した
がって活性炭粒子がミクロに孤立し分極性電極の抵抗が
大きくなり、集電能が低下する。本発明においても、バ
インダーを使用するため、分極性電極に活性炭繊維布の
みを使用したもの妬対し抵抗が高くなるが、活性炭繊維
を使用すると活性炭繊維に対するバインダー量が１０〜
２０％程度にまで低減でき、かなり抵抗を下げることが
できる。
、強度を得るだめに多量のバインダーを必要とし、した
がって活性炭粒子がミクロに孤立し分極性電極の抵抗が
大きくなり、集電能が低下する。本発明においても、バ
インダーを使用するため、分極性電極に活性炭繊維布の
みを使用したもの妬対し抵抗が高くなるが、活性炭繊維
を使用すると活性炭繊維に対するバインダー量が１０〜
２０％程度にまで低減でき、かなり抵抗を下げることが
できる。
また、通常ビデオ等の瞬時停電時のメモリバックアップ
に使用される電流は、マイクロアンペアのオーダーであ
るだめ、このような用途に使われる電気二重層キャパシ
タは、分極性電極の抵抗が従来より少し大きくても十分
電流が取り出される。
に使用される電流は、マイクロアンペアのオーダーであ
るだめ、このような用途に使われる電気二重層キャパシ
タは、分極性電極の抵抗が従来より少し大きくても十分
電流が取り出される。
実施例１
ピレンカーボネートに溶解させた有機電解液を用い、第
６図ａ、ｂに示すような二重層キャパシタを作成した。
６図ａ、ｂに示すような二重層キャパシタを作成した。
第６図すは第６図ａ７１！−Ａ−Ａ’で切断した時の断
面を示す。第６図において、１ｏは紙状の分極性電極で
、およそ６０μ厚である。９は導電性電極で、およそ２
０μ厚である。１１はポリプロピレン製のセパレータで
、３０μ厚である。１２はニッケル板のリードで、５０
μ厚である。１３は熱溶着性のフィルムシートであり、
厚みが１００μ程度である。この実施例２であげたキャ
パシタの特性を第２表に示す。
面を示す。第６図において、１ｏは紙状の分極性電極で
、およそ６０μ厚である。９は導電性電極で、およそ２
０μ厚である。１１はポリプロピレン製のセパレータで
、３０μ厚である。１２はニッケル板のリードで、５０
μ厚である。１３は熱溶着性のフィルムシートであり、
厚みが１００μ程度である。この実施例２であげたキャ
パシタの特性を第２表に示す。
第２表中のそれぞれの条件の分極性電極の単位面積当た
シの容量値は、実施例１の第１表に示したものにそれぞ
れ対応しほぼ同じである。しかしながら、封口ケーシン
グ法が異なるため、キャパシタの厚みを５００μ以下と
極めて薄くすることが可能となった。このように本実施
例では、従来のものと比較して分極性電極にバインダー
を使用する分だけ単位重量あたりの容量は低下するが、
極めて薄型化をはかることができる。なお本実施例にお
ける見かけの分極性電極面積は１．５００ ｙ！である
。
シの容量値は、実施例１の第１表に示したものにそれぞ
れ対応しほぼ同じである。しかしながら、封口ケーシン
グ法が異なるため、キャパシタの厚みを５００μ以下と
極めて薄くすることが可能となった。このように本実施
例では、従来のものと比較して分極性電極にバインダー
を使用する分だけ単位重量あたりの容量は低下するが、
極めて薄型化をはかることができる。なお本実施例にお
ける見かけの分極性電極面積は１．５００ ｙ！である
。
第２表
実施例３
実施例２と同様湿式抄紙法により、活性炭繊維とセルロ
ースｓｏ ： ２０の割合で混合した分極ｌ〈ｔ：電極
を作成し、この分極性電極表面上にプラズマ溶射法によ
りチタン層を形成し、導電性電極とする。このチタン層
の厚みは２ｏ〜６０μである。
ースｓｏ ： ２０の割合で混合した分極ｌ〈ｔ：電極
を作成し、この分極性電極表面上にプラズマ溶射法によ
りチタン層を形成し、導電性電極とする。このチタン層
の厚みは２ｏ〜６０μである。
このように金属を導電性電極とすると、分極性電極の機
械的強度が増大するばかりでなく集電能も大きく向上す
る。なお、プラズマ溶射法を用いると紙状のセルロース
を含有した活性炭繊維に金属層を形成することは容易で
ある。
械的強度が増大するばかりでなく集電能も大きく向上す
る。なお、プラズマ溶射法を用いると紙状のセルロース
を含有した活性炭繊維に金属層を形成することは容易で
ある。
上述のように実施例３では実施例２に比べ分極性電極の
強度が強く、さらに集電能も良いため、第７図ａ、ｂに
示すようにリードの取シ出しは、ニッケル板等を使用し
、第７図ａに示すように導電性電極の両端にのみスポッ
ト溶接するだけで十分である。１４はスボッ＋溶接部分
を示し、他の部位は、第６図ａ、 ｂと同様なものを示
す。壕だ、第７図すは第７図ａのＡ−Ａ’線で切断した
図である。
強度が強く、さらに集電能も良いため、第７図ａ、ｂに
示すようにリードの取シ出しは、ニッケル板等を使用し
、第７図ａに示すように導電性電極の両端にのみスポッ
ト溶接するだけで十分である。１４はスボッ＋溶接部分
を示し、他の部位は、第６図ａ、 ｂと同様なものを示
す。壕だ、第７図すは第７図ａのＡ−Ａ’線で切断した
図である。
本実施例のみかけの分極性電極面積は、１，５００−で
ある。丑た、その特性を第３表に示す。
ある。丑た、その特性を第３表に示す。
第３表
本実施例においても従来のものと比べ極めて薄型であり
（ＳＯＯμ以下の厚み）、しかも単位重量あたり従来と
ほぼ同程度の容量値を示すキヤ・ζシタを作成すること
ができる。
（ＳＯＯμ以下の厚み）、しかも単位重量あたり従来と
ほぼ同程度の容量値を示すキヤ・ζシタを作成すること
ができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、容量が大きくしかも従来
のものに比べ著るしく薄型化し２だ電気二重層キャパシ
タが得られる。
のものに比べ著るしく薄型化し２だ電気二重層キャパシ
タが得られる。
第１図は電気二重層キャパシタの基本構成図、第２図は
従来の電気二重層キヤ・くシタの一例を示す斜視図、第
３図は従来のコイン型の電気二重層キャパシタの一部を
断面で示す正面図、第４図は電気二重層キャパシタの基
本原理図、第６図は本ぞれ本発明の電気二重層キャパシ
タの一例を示す平面図および断面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・導電性電極、
３・・・・セパレータ、４・・・・・・ケース、６・・
・・・・ガスヶｙト、６・・・・・電解液、７・・・・
・・活性炭繊維、８・・・・・・セルロース、９・・・
・・・導電性ペイントからなる導電性電極、１ｏ・・・
・・・紙状の分極性電極、１１・・・・・・セパレータ
、１２・・・・・・リート、１３・・・・・・フィルム
シート、１４・・・・・・スポット溶接部分。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第４図 第５図 第７図
従来の電気二重層キヤ・くシタの一例を示す斜視図、第
３図は従来のコイン型の電気二重層キャパシタの一部を
断面で示す正面図、第４図は電気二重層キャパシタの基
本原理図、第６図は本ぞれ本発明の電気二重層キャパシ
タの一例を示す平面図および断面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・導電性電極、
３・・・・セパレータ、４・・・・・・ケース、６・・
・・・・ガスヶｙト、６・・・・・電解液、７・・・・
・・活性炭繊維、８・・・・・・セルロース、９・・・
・・・導電性ペイントからなる導電性電極、１ｏ・・・
・・・紙状の分極性電極、１１・・・・・・セパレータ
、１２・・・・・・リート、１３・・・・・・フィルム
シート、１４・・・・・・スポット溶接部分。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第４図 第５図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）分極性電極として、セルロースを結合媒体として
抄紙法により作られた活性炭繊維の紙状のものを用い、
この分極性電極の片面に導電性電極を設け、さらにこれ
らをセパレータを介して相対向させ電解液を注入して構
成した電気二重層キャパシタ。 （２）分極性電極の片面に形成された導電性電極が導電
性ケースと接触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）導電性電極が溶射法または蒸着法のいずれかによ
りアルミニウム、チタン、鉛、銅などの金属層を分極性
電極に形成し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）導電性電極が塗布法、スクリーン印刷法、スプレ
ー法またはデツプ法のいずれかにより導電性樹脂層を分
極性電極に形成し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。 （６）電解液として、有機電解液を用いたことを特徴と
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
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194624A JPS6085508A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 電気二重層キヤパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194624A JPS6085508A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 電気二重層キヤパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085508A true JPS6085508A (ja) | 1985-05-15 |
| JPS6314859B2 JPS6314859B2 (ja) | 1988-04-01 |
Family
ID=16327611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58194624A Granted JPS6085508A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 電気二重層キヤパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6085508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107316753A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-11-03 | 东华大学 | 一种无粘合剂柔性膜电极材料及其制备方法 |
-
1983
- 1983-10-18 JP JP58194624A patent/JPS6085508A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107316753A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-11-03 | 东华大学 | 一种无粘合剂柔性膜电极材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6314859B2 (ja) | 1988-04-01 |
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