JPS61203619A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
- Publication number
- JPS61203619A JPS61203619A JP60045428A JP4542885A JPS61203619A JP S61203619 A JPS61203619 A JP S61203619A JP 60045428 A JP60045428 A JP 60045428A JP 4542885 A JP4542885 A JP 4542885A JP S61203619 A JPS61203619 A JP S61203619A
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- stainless steel
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/13—Energy 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。
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
この発明は、活性炭を分極性電極として用いる電気二重
層コンデンサに関するものである。
層コンデンサに関するものである。
従来の技術
従来、この種の電解液を利用した電気二重層コンデンサ
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れ
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、ケース材料として強
度のあるステンレススチールからなる電極ケースとアル
ミニウムの溶射層をスポット溶接し電極体を作る方法が
知られていた。
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れ
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、ケース材料として強
度のあるステンレススチールからなる電極ケースとアル
ミニウムの溶射層をスポット溶接し電極体を作る方法が
知られていた。
発明が解決しようとする問題点
このような集電体の電気二重層コンデンサにおいては、
有機電解液を用いる場合、電解液の溶媒トシてプロピレ
ンカーボネート、ｒ−ブチロラクトン、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルホルムアミド、アセトニトリルが使用されるが、これ
らの電解液中においてステンレススチールはアノード分
極した場合に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陰極側の溶媒の分解
電位との間で決る２、３〜２．４ｖで、これらの有機溶
媒を用いた電解液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全集電体
とした場合には陽極電位が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れる電気化学
的に安定な電位領域である３’ｌｆｔ有効に使用するこ
とができなかった。
有機電解液を用いる場合、電解液の溶媒トシてプロピレ
ンカーボネート、ｒ−ブチロラクトン、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルホルムアミド、アセトニトリルが使用されるが、これ
らの電解液中においてステンレススチールはアノード分
極した場合に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陰極側の溶媒の分解
電位との間で決る２、３〜２．４ｖで、これらの有機溶
媒を用いた電解液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全集電体
とした場合には陽極電位が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れる電気化学
的に安定な電位領域である３’ｌｆｔ有効に使用するこ
とができなかった。
例えば、漏れ電流が増加し始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鉄。
加えると、陰極活性炭電極中に多量の鉄。
ニッケル等が検出されステンレススチールｏｍ解と鉄イ
オンの陽極側から陰極側への移行が起ることが確認され
ている。
オンの陽極側から陰極側への移行が起ることが確認され
ている。
以上記載したようにステンレススチールは、活性炭分極
性電極と電解液で決定される電気化学的に安定領域であ
る３ｖを有効に使うには集電体としては有効ではなく３
Ｖ使用を可能とする高い耐電圧の電気二重層コンデンサ
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
それ以上の電位で反応性電流が流れるような材料で且つ
ケース材料として充分な強度のある材料を集電体として
使用する必要があった。しかしこの候補としてチタンの
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６図に示すようにステ
ンレススチール全集電体とする場合よりも耐電圧は高く
なり、プロピレンカーボネート・テトラエテルアンモニ
ウムバークロレート系の電解液ではＯ，ＳＶ程度反応電
流が流れる領域は拡大する。しかし、この場合内部抵抗
の増加が大きくなり、電気二重層コンデンサを使用する
場合の電圧低下が大きくなるため、実用に供し得ない問
題があった。
性電極と電解液で決定される電気化学的に安定領域であ
る３ｖを有効に使うには集電体としては有効ではなく３
Ｖ使用を可能とする高い耐電圧の電気二重層コンデンサ
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
それ以上の電位で反応性電流が流れるような材料で且つ
ケース材料として充分な強度のある材料を集電体として
使用する必要があった。しかしこの候補としてチタンの
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６図に示すようにステ
ンレススチール全集電体とする場合よりも耐電圧は高く
なり、プロピレンカーボネート・テトラエテルアンモニ
ウムバークロレート系の電解液ではＯ，ＳＶ程度反応電
流が流れる領域は拡大する。しかし、この場合内部抵抗
の増加が大きくなり、電気二重層コンデンサを使用する
場合の電圧低下が大きくなるため、実用に供し得ない問
題があった。
この問題点を解決する技術的な手段として、上記電気二
重層コンデンサが使用される際、少なくとも陽極となる
側のステンレスケースが溶射アルミニウムなどによって
形成される導電性電極および電解液に接するｒＴｉにア
ルミニウムを被覆する方法が基本的には有効である。こ
の技術手段による基本的作用は次のようになる。すなわ
ち、ステンレススチールは電解液と接触してアノード分
極した場合溶解反応を起すが、電解液との接触面をアル
ミニウムにすると、アルミニウム上に印加電圧に応じた
酸化皮膜が形成され、一度電圧が印加された領域では反
応電流が流れないため溶解反応を阻止でき、３ｖ印加し
ても電気化学的に安定な電気二重層コンデンサを得るこ
とができる。また３ｖ程度の低電圧では酸化アルミニウ
ム膜厚が薄く抵抗が低いため、チタンを用いた場合のよ
うな製品の内部抵抗の上昇は見られない。
重層コンデンサが使用される際、少なくとも陽極となる
側のステンレスケースが溶射アルミニウムなどによって
形成される導電性電極および電解液に接するｒＴｉにア
ルミニウムを被覆する方法が基本的には有効である。こ
の技術手段による基本的作用は次のようになる。すなわ
ち、ステンレススチールは電解液と接触してアノード分
極した場合溶解反応を起すが、電解液との接触面をアル
ミニウムにすると、アルミニウム上に印加電圧に応じた
酸化皮膜が形成され、一度電圧が印加された領域では反
応電流が流れないため溶解反応を阻止でき、３ｖ印加し
ても電気化学的に安定な電気二重層コンデンサを得るこ
とができる。また３ｖ程度の低電圧では酸化アルミニウ
ム膜厚が薄く抵抗が低いため、チタンを用いた場合のよ
うな製品の内部抵抗の上昇は見られない。
この場合、集電体金属は、ケース材料も兼ねているので
、ケース材料としての充分な強度が必要であるが、アル
ミニウムのみでケース材料を構成しようとすると強度的
に十分でなく、しかし製品寸法からくるケース材厚の制
約があるからむやみに厚くすることもできない。従って
これらの制約条件下では、ステンレススチールなど外部
端子として電気的接触性に問題のないもので且つケース
材料としての強度を備えたも、のとアルミニウムの複合
化が妥当である。
、ケース材料としての充分な強度が必要であるが、アル
ミニウムのみでケース材料を構成しようとすると強度的
に十分でなく、しかし製品寸法からくるケース材厚の制
約があるからむやみに厚くすることもできない。従って
これらの制約条件下では、ステンレススチールなど外部
端子として電気的接触性に問題のないもので且つケース
材料としての強度を備えたも、のとアルミニウムの複合
化が妥当である。
ケース材料にステンレススチールを用いる場合は、ステ
ンレス表面にアルミニウム層を形成させる方法としては
第６図に示すような構造で、溶融メッキ、導電性接着剤
による接着、アーク溶射あるいはプラズマ溶射、アルミ
ニウム箔のスポット溶接などが可能であるが、実験の結
果、これらのアルミニウム層形成法は本件の狙いからは
不適当であることが分った。なお、１ｏはステンレス板
、１１はアルミニウム層である。
ンレス表面にアルミニウム層を形成させる方法としては
第６図に示すような構造で、溶融メッキ、導電性接着剤
による接着、アーク溶射あるいはプラズマ溶射、アルミ
ニウム箔のスポット溶接などが可能であるが、実験の結
果、これらのアルミニウム層形成法は本件の狙いからは
不適当であることが分った。なお、１ｏはステンレス板
、１１はアルミニウム層である。
この理由は、第６図の矢印で示した様にステンレス板１
ｏとアルミニウム層１１の接合界面へ電解液の侵入が起
るためでステンレスの溶解反応を抑制できないことによ
る。また溶融メッキではアルミニウム層に鉄を不純物と
して多量に含むため、鉄を中心に溶解反応が起り、アル
ミニウム層を形成した効果がない。従ってアルミニウム
集電体の特性を十分活かすためにはステンレスとアルミ
ニウムの接合金電解液が接合界面へ侵入し得ないような
状態で、またアルミニウムの純度を高く保って実現する
必要があった。
ｏとアルミニウム層１１の接合界面へ電解液の侵入が起
るためでステンレスの溶解反応を抑制できないことによ
る。また溶融メッキではアルミニウム層に鉄を不純物と
して多量に含むため、鉄を中心に溶解反応が起り、アル
ミニウム層を形成した効果がない。従ってアルミニウム
集電体の特性を十分活かすためにはステンレスとアルミ
ニウムの接合金電解液が接合界面へ侵入し得ないような
状態で、またアルミニウムの純度を高く保って実現する
必要があった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、ステンレ
スケースを用いた場合において、特性を安定に保つこと
を目的とするものである。
スケースを用いた場合において、特性を安定に保つこと
を目的とするものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、上記電気二重層コンデンサが使用される際少なく
とも陽極となる側のステンレスケースのアルミニウム導
電性電極および電解液に接する面に、アルミニウムを冷
間圧接後金金層が形成されない程度に熱処理することに
より結合させる方法によりアルミニウム皮膜を形成する
方法である。これを以降ステンレスとアルミニウムのク
ラツド材と呼ぶ。
段は、上記電気二重層コンデンサが使用される際少なく
とも陽極となる側のステンレスケースのアルミニウム導
電性電極および電解液に接する面に、アルミニウムを冷
間圧接後金金層が形成されない程度に熱処理することに
より結合させる方法によりアルミニウム皮膜を形成する
方法である。これを以降ステンレスとアルミニウムのク
ラツド材と呼ぶ。
作用
上記方法による接合ではアルミニウムから鉄への原子拡
散が起り密着性が極めて高いので、接着界面へ電解液の
侵入が起らず、またアルミニウム層に鉄などアルミニウ
ムより酸化電位が卑な不純物を含まないため、高い電圧
まで電気二重層を安定に形成できるのである。
散が起り密着性が極めて高いので、接着界面へ電解液の
侵入が起らず、またアルミニウム層に鉄などアルミニウ
ムより酸化電位が卑な不純物を含まないため、高い電圧
まで電気二重層を安定に形成できるのである。
実施例
第１図に本発明による電気二重層キャパシタの基本構成
を示しており、１はステンレス製の上ケース、２はクラ
ッド接合したアルミニウム層、３は溶射により形成した
アルミニウム層、４は分極性電極、５はセパレータ、６
はステンレス製の下ケースである。
を示しており、１はステンレス製の上ケース、２はクラ
ッド接合したアルミニウム層、３は溶射により形成した
アルミニウム層、４は分極性電極、５はセパレータ、６
はステンレス製の下ケースである。
次に、具体的な実施例に基づいて説明する。
実施例１
第２図に示すようにフェノール系活性炭繊維製の布（厚
さ０．５ａｌ、比表面積２ｏｏｏｄ／ｆ）からなる分極
性電極４＆の表面に厚さ２５０μｍのアルミニウム層３
′ｉ＆：プラズマ溶射法により形成する。この２層構造
物を直径２ｃＭの円板状に打抜き型で抜き取り電極体を
得る。この電極体にプロピレンカーボネートにテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボーレー）１０ｗｔ％
を加えた電解液を含浸した後、間にセパレータ６を介在
させて重ね合わせ、さらにこれをステンレス０．２５１
１ｆｆ。
さ０．５ａｌ、比表面積２ｏｏｏｄ／ｆ）からなる分極
性電極４＆の表面に厚さ２５０μｍのアルミニウム層３
′ｉ＆：プラズマ溶射法により形成する。この２層構造
物を直径２ｃＭの円板状に打抜き型で抜き取り電極体を
得る。この電極体にプロピレンカーボネートにテトラエ
チルアンモニウムテトラフルオロボーレー）１０ｗｔ％
を加えた電解液を含浸した後、間にセパレータ６を介在
させて重ね合わせ、さらにこれをステンレス０．２５１
１ｆｆ。
アルミニウムｏ、ｏ５１ｒＩＩＩ（純度９９．９９％以
上）よりなるクラッド材製の上ケース１ｆ、アルミニウ
ム層２を内側にして陽極側に用い、陰極側のステンレス
の下ケース６との間に挾み、そしてその上。
上）よりなるクラッド材製の上ケース１ｆ、アルミニウ
ム層２を内側にして陽極側に用い、陰極側のステンレス
の下ケース６との間に挾み、そしてその上。
下ケース１，６の開口端にガスケット７を配置すると共
に、かしめにより封口全行なう。第１表にこの発明によ
る電気二重層コンデンサの諸特性を示す。同じく第１表
には比較のためにステンレスケースだけで封口する構造
のものについて試作したものの特性を示す。
に、かしめにより封口全行なう。第１表にこの発明によ
る電気二重層コンデンサの諸特性を示す。同じく第１表
には比較のためにステンレスケースだけで封口する構造
のものについて試作したものの特性を示す。
実施例２
第３図に示すようにやしから活性炭粒子をポリフロンか
らなるバインダーと混練し成型したもの（厚さ０．５ｆ
ｆ、比表面積ｓ ｏ ｏｒｒｔ／ ！ ）からなる分極
性電極４ｂの表面に、厚さ２５０μｍのアルミニウム層
３をプラズマ溶射法により形成する。
らなるバインダーと混練し成型したもの（厚さ０．５ｆ
ｆ、比表面積ｓ ｏ ｏｒｒｔ／ ！ ）からなる分極
性電極４ｂの表面に、厚さ２５０μｍのアルミニウム層
３をプラズマ溶射法により形成する。
この２層構造物を直径２備の円板状に打抜き型で抜き取
シ電極体を得る。この電極体にプロピレンカーボネート
にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレー）
１０ｗｔ％を加えた電解液を含浸した後、間にセパレー
タ５を介在させて重ね合わせ、さらにこれをステンレス
０，２５１ｔＭ 、 ７ ルミニラＡ０．０５１ｆＩａ
ｒ（純度９９．９９％以上）よりなるクラツド材の上ケ
ース１をアルミニウム層２を内側にして陽極側に用い、
陰極側のステンレスの下ケース６との間に挾み、そして
上、下ケース１゜６の開口端にガスケット７全配置する
と共にかしめにより封口全行なう。
シ電極体を得る。この電極体にプロピレンカーボネート
にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレー）
１０ｗｔ％を加えた電解液を含浸した後、間にセパレー
タ５を介在させて重ね合わせ、さらにこれをステンレス
０，２５１ｔＭ 、 ７ ルミニラＡ０．０５１ｆＩａ
ｒ（純度９９．９９％以上）よりなるクラツド材の上ケ
ース１をアルミニウム層２を内側にして陽極側に用い、
陰極側のステンレスの下ケース６との間に挾み、そして
上、下ケース１゜６の開口端にガスケット７全配置する
と共にかしめにより封口全行なう。
第１表にこの発明による電気二重層コンデンサの諸特性
を示す。
を示す。
（以 下 余 白）
実施例３
第４図に示すようにアクリル系活性炭繊維の布（厚さ０
．５ａｌ１１．比表面積８ｏｏｄ／ｆ）からなる分極性
電極４ｃの表面に、厚さ２５０μｍのアルミニウム層３
をプラズマ溶射法により形成する。
．５ａｌ１１．比表面積８ｏｏｄ／ｆ）からなる分極性
電極４ｃの表面に、厚さ２５０μｍのアルミニウム層３
をプラズマ溶射法により形成する。
この２層構造物を直径２１の円板状に打抜き型で抜き取
り陽極電極体を得る。この電極体に陰極電極体として直
径２ｃＩｌの非分極性電極８を、それぞれの電極体の間
にセパレータ５を介在させ重ね合わせ一組の電極体とす
る。この−組の電極体にプロピレンカーボネートにリチ
ウムフルオロボーレ−１ｌｏｗｔ％を加えた電解液を含
浸した後、これをステンレス０．２５１ｎｌ、アルミニ
ウム０．０５ｆｌ（純度９９．９９％以上）よりなるク
ラッド材製の上ケース１ｔ−アルミニウム層２を内側に
して陽極側に用い、陰極側のステンレスの下ケース６と
の間に挾み、そしてその上、下ケース１，６の開口端に
ガスケラト７を配置すると共にかしめにより封口する。
り陽極電極体を得る。この電極体に陰極電極体として直
径２ｃＩｌの非分極性電極８を、それぞれの電極体の間
にセパレータ５を介在させ重ね合わせ一組の電極体とす
る。この−組の電極体にプロピレンカーボネートにリチ
ウムフルオロボーレ−１ｌｏｗｔ％を加えた電解液を含
浸した後、これをステンレス０．２５１ｎｌ、アルミニ
ウム０．０５ｆｌ（純度９９．９９％以上）よりなるク
ラッド材製の上ケース１ｔ−アルミニウム層２を内側に
して陽極側に用い、陰極側のステンレスの下ケース６と
の間に挾み、そしてその上、下ケース１，６の開口端に
ガスケラト７を配置すると共にかしめにより封口する。
第２表に、この発明による電気二重層コンデンサの緒特
性を示す。同じく第２表には比較のためにステンレスケ
ースだけで封口する構造のものについて試作したものの
特性を示す。
性を示す。同じく第２表には比較のためにステンレスケ
ースだけで封口する構造のものについて試作したものの
特性を示す。
（以下金 白）
発明の効果
以上のようにこの発明は、クラツド材を用いてアルミニ
ウム以外に電解液が接触しないようにすることによって
、アルミニウムがその印加電圧に応じて電気化学的に安
定な陽極酸化皮膜を形成し且つその皮膜抵抗が実用上全
く問題にならない性質を十分利用でき、このことによっ
て３ｖ以上の耐電圧を有する高耐電圧電気二重層コンデ
ンサを容易に得ることができるものである。
ウム以外に電解液が接触しないようにすることによって
、アルミニウムがその印加電圧に応じて電気化学的に安
定な陽極酸化皮膜を形成し且つその皮膜抵抗が実用上全
く問題にならない性質を十分利用でき、このことによっ
て３ｖ以上の耐電圧を有する高耐電圧電気二重層コンデ
ンサを容易に得ることができるものである。
第１図は本発明の電気二重層コンデンサの一実施例の基
本構成を示す断面図、第２図〜第４図は本発明の具体的
実施例を示す半断面正面図、第６図はチタン、アルミニ
ウム、ステンレスヲ集電体とした時の電気二重層コンデ
ンサの電流−電位特性を示す特性図、第６図はケース材
にアルミニウム層を形成した構造を示す断面図である。 １・・・・・・上ケース、２，３・・・・・・アルミニ
ウム層、４・・・・・・分極性電極、６・・・・・・セ
パレータ、６・・・・・・下ケース。 第 １ 図 ／−（ケース２、ｊ−−
−７１Ｌ、ミニウ４ 牛−−−分極性電極 第３図
本構成を示す断面図、第２図〜第４図は本発明の具体的
実施例を示す半断面正面図、第６図はチタン、アルミニ
ウム、ステンレスヲ集電体とした時の電気二重層コンデ
ンサの電流−電位特性を示す特性図、第６図はケース材
にアルミニウム層を形成した構造を示す断面図である。 １・・・・・・上ケース、２，３・・・・・・アルミニ
ウム層、４・・・・・・分極性電極、６・・・・・・セ
パレータ、６・・・・・・下ケース。 第 １ 図 ／−（ケース２、ｊ−−
−７１Ｌ、ミニウ４ 牛−−−分極性電極 第３図
Claims (3)
- （１）炭素繊維や活性炭繊維や活性炭粉末などよりなる
分極性電極の片面にアルミニウムで導電性電極を形成し
、かつ前記分極性電極の他方の面側に電解液を介して対
向電極を配置して素子とし、この素子を２つで対をなす
一対のステンレスケース内に収納し、そのステンレスケ
ースそれぞれに分極性電極上の導電性電極および対向電
極を電気的に接続させることにより構成され、かつ陽極
となる側のステンレスケースのアルミニウム導電性電極
および電解液に接する側の面に、アルミニウムを冷間圧
接した後合金層が形成されない程度に熱処理することに
より結合させたことを特徴とする電気二重層コンデンサ
。 - （２）対向電極として、片面に導電電極を形成した炭素
繊維や活性炭繊維や活性炭粉末よりなる分極性電極を用
いた特許請求の範囲第１項記載の電気二重層コンデンサ
。 - （３）対向電極として非分極性電極を用い、対向電極を
陰極として使用する特許請求の範囲第１項に記載の電気
二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60045428A JPS61203619A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60045428A JPS61203619A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203619A true JPS61203619A (ja) | 1986-09-09 |
| JPH0345893B2 JPH0345893B2 (ja) | 1991-07-12 |
Family
ID=12719018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60045428A Granted JPS61203619A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61203619A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261815A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
-
1985
- 1985-03-07 JP JP60045428A patent/JPS61203619A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63261815A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | 松下電器産業株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0345893B2 (ja) | 1991-07-12 |
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