JPS61159721A - Large capacitance capacitor - Google Patents

Large capacitance capacitor

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JPS61159721A
JPS61159721A JP60000379A JP37985A JPS61159721A JP S61159721 A JPS61159721 A JP S61159721A JP 60000379 A JP60000379 A JP 60000379A JP 37985 A JP37985 A JP 37985A JP S61159721 A JPS61159721 A JP S61159721A
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JP
Japan
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capacitor
activated carbon
capacity
electrode
large capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60000379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
研二 篠崎
冨塚 行雄
昭夫 野尻
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大容量のキャパシターに関するもので、特にい
わゆる電気二重層キャパシターの電極材料を特定のもの
とし、耐電圧を大きく向上させようとしたものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a large-capacity capacitor, and in particular, to a so-called electric double layer capacitor in which a specific electrode material is used to greatly improve the withstand voltage. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来活性炭などの比表面積の極めて大きい材料を電極と
して用い、適当な電解質中に設置することにより数ファ
ラド程度の大容量を有するキャパシターが作成できるこ
とは公知である。
It is conventionally known that a capacitor having a large capacity of several farads can be produced by using a material with an extremely large specific surface area, such as activated carbon, as an electrode and placing it in a suitable electrolyte.

これらに用いられる活性炭は従来、木材、ヤシガラ、リ
グニン等を原料としていた。
Activated carbon used in these products has traditionally been made from wood, coconut shell, lignin, etc.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

そして上述した電気二重層キャパシターの分極性電極と
しては、広く活性炭が用いられてしするが、この場合有
機電解液を用いても、得られる耐電圧は3ボルト程度が
限界であった。
Activated carbon is widely used as the polarizable electrode of the above-mentioned electric double layer capacitor, but even if an organic electrolyte is used in this case, the maximum withstand voltage that can be obtained is about 3 volts.

今日電気機器に関しては、各種広汎な機能装備が普へん
化され、当然使用する電子部品や電源l<ツクアップ用
として用いられるキャパシターに対しては、その耐電圧
をさらに大きくすることが強く望まれている状況にある
Today, electric equipment has become widely equipped with a wide variety of functional equipment, and it is of course strongly desired to further increase the withstand voltage of the electronic components and capacitors used for power supply pickup. I am in a situation where I am.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は、かかる実状に鑑み、鋭意検討を重ねた結
果キャパシター用電極材料として、分極性の活性炭と電
気化学的な可逆的酸化還元機能を有する有機物との混合
物を用いることにより高む1耐電圧を達成し得ることを
見出し本発明に到ったのである。
In view of the above-mentioned circumstances, the inventors of the present invention have conducted intensive studies and found that a mixture of polarizable activated carbon and an organic material having an electrochemical reversible redox function can be used as an electrode material for capacitors. They discovered that it is possible to achieve a high withstand voltage, leading to the present invention.

本発明において、上述の電気化学的な可逆的酸化還元機
能を有する有機物としては、バラベンゾキノン、テトラ
メチルバラベンゾキノン、クロラニル等のキノン誘導体
またはそれらの重合体、または、二無水ピロメリット酸
、ジクロロイソシアルヌル酸等、さらにまた、ポリピロ
ール、ポリチェニレン、ホリアニリン、ホリフエニレン
、ホリアセチレン等のいわゆる導電性高分子が挙げられ
、特に好ましくは、クロラニル、ポリピロール、ポリチ
ェニレン、ポリアリニンである。
In the present invention, the above-mentioned organic substance having an electrochemical reversible redox function includes quinone derivatives such as rosebenzoquinone, tetramethylrosebenzoquinone, chloranil, or polymers thereof, dianhydride pyromellitic acid, dichlorochloride, etc. Examples include so-called conductive polymers such as socialururic acid, polypyrrole, polythenylene, folyaniline, polyphenylene, and folyacetylene, and particularly preferred are chloranil, polypyrrole, polythennylene, and polyalinine.

次に本発明において用いられる分極性の活性炭としては
、従来一般に用いられている木材、ヤシガラ等から得ら
れる活性炭、または合成高分子であるポリフェニレン、
ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、フェナントレ
ン、ピレン、トリフェニレン、アセプリアジン、3.4
.8.9−ジベンンゾピレン、ペリレン、ピセン等の多
環炭化水素化合物およびその重合体、あるいはベンゼン
、ピリジン等のプラズマ重合および電解酸化重合体、イ
ミダゾール、インドール、ベンゾチオフェン、カルバゾ
ール、アクリジン、ツェナトリジン、ベンゾチアゾール
、ベンゾオキサゾール等の複素環化合物およびその重合
体等を炭化及び賦活処理して得られる活性炭などが挙げ
られ、特に好ましくはポリフェニレンを出発物質として
これに炭化及び賦活処理して得られる活性炭が挙げられ
る。
Next, as the polarizable activated carbon used in the present invention, activated carbon obtained from conventionally commonly used wood, coconut shell, etc., or polyphenylene, which is a synthetic polymer,
Naphthalene, anthracene, naphthacene, phenanthrene, pyrene, triphenylene, acepriazine, 3.4
.. 8. Polycyclic hydrocarbon compounds and their polymers such as 9-dibennzopyrene, perylene, picene, plasma polymerized and electrolytically oxidized polymers such as benzene and pyridine, imidazole, indole, benzothiophene, carbazole, acridine, zenatridine, benzothiazole , activated carbon obtained by carbonizing and activating a heterocyclic compound such as benzoxazole, a polymer thereof, etc., and particularly preferably activated carbon obtained by carbonizing and activating polyphenylene as a starting material. .

これら活性炭と、上述の可逆的酸化還元機能を有する有
機物との混合割合は、前者が50〜90重量%(以下%
と略す)の範囲にあるのが好ましく、特に好ましいのは
50〜70%である。
The mixing ratio of these activated carbons and the above-mentioned organic substance having a reversible redox function is 50 to 90% by weight (hereinafter referred to as %
It is preferably in the range of 50% to 70%, particularly preferably 50% to 70%.

又本発明においてキャパシター用の電解質溶液としては
、水溶液系でも非水溶液系のいづれでも良いが好ましく
は非水溶液系である。かかる非水溶液系、即ち有機電解
液としては、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒ
ドロフラン、スルホラン、プロピレンカーボネート等の
有機溶媒に、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、!塩
素酸テトラブチルアンモニウム、四フッ化ホウ酸テトラ
エチルアンモニウム、四フッ化ホウ酸テトラブチルアン
モニウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム
等を溶解させたものが挙げられる。
Further, in the present invention, the electrolyte solution for the capacitor may be either an aqueous solution or a non-aqueous solution, but preferably a non-aqueous solution. Such a non-aqueous solution, that is, an organic electrolyte, includes an organic solvent such as 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, sulfolane, propylene carbonate, tetraethylammonium perchlorate, etc. Examples include those in which tetrabutylammonium chlorate, tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, etc. are dissolved.

〔作 用〕[For production]

本発明におけるキャパシターにおいては、上記混合物を
電極として用いたことにより、有機電解液使用の場合、
該キャパシターの耐電圧を4ボルト程度まで向上させる
ことができた。かかる作用効果をもたらす原因について
は必ずしもこれを明確にし得た訳ではないが、上述の有
機物がキャパシターの開路電圧の3〜4ボルトの電位域
にて可逆的な酸化還元を行うことになり、この作用によ
って電極や電解液の劣化が著しく抑えられるためと考え
られる。
In the capacitor of the present invention, by using the above mixture as an electrode, when an organic electrolyte is used,
The withstand voltage of the capacitor could be improved to about 4 volts. Although the cause of this action and effect has not necessarily been clarified, the above-mentioned organic substances undergo reversible redox in the potential range of 3 to 4 volts, which is the open circuit voltage of the capacitor. This is thought to be because the deterioration of the electrodes and electrolyte is significantly suppressed by this action.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。 The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.

実施例 1 0、15 gの活性炭粉末、及び0.05gのクロラニ
ルにバインダーとしてテフロンを10%加え、これを均
一に混合したのち20閣φのアルミメツシュ上にプレス
成形し2枚の電極を得た。
Example 1 10% Teflon was added as a binder to 0.15 g of activated carbon powder and 0.05 g of chloranil, and the mixture was mixed uniformly and then press-molded onto a 20 mm diameter aluminum mesh to obtain two electrodes. .

この電極を用いて図1の構成の如く配しボタン型セルを
製造した。電解質溶液としては濃度IMの過塩素テトラ
エチルアンモニウムのゴロVしυカーボネート溶液を用
いた。
Using this electrode, a button-type cell arranged as shown in FIG. 1 was manufactured. As the electrolyte solution, a perchlorine tetraethylammonium carbonate solution having a concentration of IM was used.

面図において(1a) 、 (lb)は分極性電極、(
2)は該電極間に配したプロピレン不織布製セパレータ
ー、(3)はテフロン製バッキング、(4)は外匣、(
5)は押えばね、(6)は蓋体、(7)は電解質溶液(
8)はアルミメツシュである。
In the top view, (1a) and (lb) are polarizable electrodes, (
2) is a propylene nonwoven fabric separator placed between the electrodes, (3) is a Teflon backing, (4) is an outer case, (
5) is the presser, (6) is the lid, (7) is the electrolyte solution (
8) is aluminum mesh.

セル容量は3.1フアラドであり、両極間電圧2ボルト
のとき6 、4 m A h/ gの電流容量があった
。又8mA定電流で1vから4vの範囲で充放電をくり
返したところ、500サイクル後も容量に何等の変化も
みられなかった。
The cell capacity was 3.1 Farads, and the current capacity was 6.4 mAh/g when the voltage between the poles was 2 volts. Further, when charging and discharging were repeated at a constant current of 8 mA in the range of 1 V to 4 V, no change in capacity was observed even after 500 cycles.

実施例 2 ヒドロキノンとホルムアルデヒドを常法により重縮合さ
せ、ヒドロキノン−ホルムアルデヒド重縮合体を得た。
Example 2 Hydroquinone and formaldehyde were polycondensed by a conventional method to obtain a hydroquinone-formaldehyde polycondensate.

つぎに0.15gの活性炭粉末及び0゜05gの上記重
縮合体にバインダーとしてテフロンを10%加えた材料
により実施例1と同様にして電極を作り、実施例1と同
様のボタン型セルを製造した。
Next, electrodes were made in the same manner as in Example 1 using 0.15 g of activated carbon powder and 0.05 g of the above polycondensate with 10% Teflon added as a binder, and a button-shaped cell similar to that in Example 1 was manufactured. did.

このキャパシターの容量は3.4フアラドであり、2V
からOVまで6.8mAh/gの電流容量を示した。又
8mAの定電流でIVから4vの範囲にて充放電をくり
返したところ、500サイクル後でも容量に何等の変化
が認められなかった。
The capacitance of this capacitor is 3.4 Farad and 2V
It showed a current capacity of 6.8 mAh/g from OV to OV. Further, when charging and discharging were repeated at a constant current of 8 mA in the range from IV to 4 V, no change in capacity was observed even after 500 cycles.

実施例 3 ピロールを過塩素酸水溶液中に入れ、通常の電解酸化法
により過塩素酸イオンでドープされたポリピロールを重
合した。
Example 3 Pyrrole was placed in an aqueous perchloric acid solution, and polypyrrole doped with perchlorate ions was polymerized by a conventional electrolytic oxidation method.

活性炭粉末0.15 gと、上記のようにして得られた
ポリピロール0.1g及びこれにバインダーとしてテフ
ロン10%を添加した混合物を用い実施例1と同様の方
法にて電極を得ついで同様にボタン型キャパシターを製
造した。このキャパシターの容量は3.3フアラド、2
VからOvまでの範囲で4.5 mAh/gの電流容量
があった。又8mA定電流で1vから4vの範囲で充放
電をくり返したところ、500サイクル後も容量に何等
の変化も認められなかった。
An electrode was prepared in the same manner as in Example 1 using a mixture of 0.15 g of activated carbon powder, 0.1 g of the polypyrrole obtained as described above, and 10% Teflon added thereto as a binder. type capacitor was manufactured. The capacitance of this capacitor is 3.3 farads, 2
It had a current capacity of 4.5 mAh/g in the range from V to Ov. Further, when charging and discharging were repeated at a constant current of 8 mA in the range of 1 V to 4 V, no change in capacity was observed even after 500 cycles.

実施例 4 活性炭粉末0.2gと10%量のテフロンとの混合物を
用い実施例1と同様にして2枚の電極板を得、次いでこ
の電極を過塩素酸水溶液中に1ノードとして設置し、こ
の溶液にアニリンを加えて、白金カソードに対して1.
2 Vの電圧を20時間印加し続けた。この操作により
上記活性炭電極上に約50IIgのポリアニリンを形成
させることができた。得られた電極板2枚を用い、実施
例1と同様にしてキャパシターを得た。
Example 4 Two electrode plates were obtained in the same manner as in Example 1 using a mixture of 0.2 g of activated carbon powder and 10% Teflon, and then these electrodes were placed as one node in an aqueous perchloric acid solution. Add aniline to this solution and add 1.0% to the platinum cathode.
A voltage of 2 V was continuously applied for 20 hours. Through this operation, about 50 IIg of polyaniline could be formed on the activated carbon electrode. A capacitor was obtained in the same manner as in Example 1 using the two obtained electrode plates.

このキャパシターの容量は3.8フアラド、2vからO
vまでの電流容量は6,7mAh/gであった。
The capacity of this capacitor is 3.8 Farads, 2V to O
The current capacity up to V was 6.7 mAh/g.

又8mAの定電流で1vから4vの範囲で充放電をくり
返したところ、500サイクル後も容量に何等の変化も
認められなかった。
Further, when charging and discharging were repeated at a constant current of 8 mA in the range of 1 V to 4 V, no change in capacity was observed even after 500 cycles.

比較例 1 活性炭粉末0.2gに対してテフロンを10%量加えた
ものを用いた外は実施例1と同様に行い比較量キャパシ
ターを製造した。このキャパシターの容量は3.6フア
ラド、Ov〜2vの電流容量は5mAh/gであった。
Comparative Example 1 A comparative capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 10% of Teflon was added to 0.2 g of activated carbon powder. The capacitance of this capacitor was 3.6 farads, and the current capacity from Ov to 2v was 5 mAh/g.

又8mAの定電流で1v〜4Vの範囲で充放電をくり返
したところサイクル数の増加とともに容量が次第に低下
し、200サイクル後で初期容量の50%に低下してし
まった。
Further, when charging and discharging were repeated at a constant current of 8 mA in the range of 1 V to 4 V, the capacity gradually decreased as the number of cycles increased, and after 200 cycles, the capacity decreased to 50% of the initial capacity.

(効 果) 本発明は以上の如く、上記特定された電極材料を用いた
ことによりキャパシターの容量及び耐電圧を著しく向上
させ得るのであり、上記従来の要請に応じ得ると共に、
更に新規な需要をも期待できる等工業利用価値は極めて
大きい。
(Effects) As described above, the present invention can significantly improve the capacitance and withstand voltage of a capacitor by using the specified electrode material, and can meet the conventional demands as described above.
Furthermore, the value of industrial use is extremely large, as new demand can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明によるキャパシターの一実施例の断面図で
ある。 la、lb・・・分極性電極、4・・・外匣、5・・・
押えばね、7・・・電解質溶液。
The drawing is a cross-sectional view of an embodiment of a capacitor according to the present invention. la, lb...polarizable electrode, 4...outer box, 5...
Press 7...electrolyte solution.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 分極性の活性炭と、電気化学的な可逆的酸化還元機能を
有する有機材料との混合物を電極材料として用いたこと
を特徴とする大容量キヤパシター。
A large-capacity capacitor characterized in that a mixture of polarizable activated carbon and an organic material having an electrochemical reversible redox function is used as an electrode material.
JP60000379A 1985-01-08 1985-01-08 Large capacitance capacitor Pending JPS61159721A (en)

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JP60000379A JPS61159721A (en) 1985-01-08 1985-01-08 Large capacitance capacitor

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