JPS61203622A - 電気二重層コンデンサの製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサの製造方法Info
- Publication number
- JPS61203622A JPS61203622A JP60045431A JP4543185A JPS61203622A JP S61203622 A JPS61203622 A JP S61203622A JP 60045431 A JP60045431 A JP 60045431A JP 4543185 A JP4543185 A JP 4543185A JP S61203622 A JPS61203622 A JP S61203622A
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- Japan
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- electric double
- stainless steel
- electrode
- electrolyte
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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全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
ば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。
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全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
ば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としてプロピレン
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２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、分極性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３ｖを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としてプロピレン
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２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、分極性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３ｖを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ｆ−ｋ（Ｄ溶解と
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。
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。
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、
３ｖ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全集電体とし
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２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・テトラエチルアンモ
ニウムバークロレート系の電解液では０．８ｖ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
題があ一’ ｆＣ。
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、
３ｖ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全集電体とし
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２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・テトラエチルアンモ
ニウムバークロレート系の電解液では０．８ｖ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
題があ一’ ｆＣ。
この問題点を解決する技術的手段として、上記電気二重
層コンデ／すが使用される際、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面にアルミニ
ウムを被覆する方法が基本的には有効である。
層コンデ／すが使用される際、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面にアルミニ
ウムを被覆する方法が基本的には有効である。
この技術的手段による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を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ぐ
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
ース材料全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−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。
、ステンレススチールは電解液を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ぐ
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
ース材料全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−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の場合は、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では第３図
に示すような構造で、溶融メッキ。
表面にアルミニウム層を形成させる方法としでは第３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９ム箔の抵抗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。
溶射、アルミニ９ム箔の抵抗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。
この理由は、第３図に示した様にステンレス１とアルミ
ニウム２の接合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。また溶融メツ
牛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。
ニウム２の接合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。また溶融メツ
牛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９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ｔｔ電解液接合界面へ
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り、この趣旨を満足できそ
うな方法は、アルミニウムとステンレスを冷間圧接法、
熱間圧接法を用いて接合するクラッド加工しかない。こ
の方法により、前記構成の電気二重層コンデンサの高耐
王化は実現するように思えるが、実際に工業的規模で量
産するには一つ製品特性のバラツキにつながる大きな問
題を有していた。それは、ケース材内側に接合したアル
ミニウム層と分極性電極片面に形成した導電性電極集電
体としてのアルミニウムとを電気的に確実に接合するた
めに抵抗溶接による溶接を行なうときに溶接機の電極や
アルミニウムの表面状態によってスムーズに電流が流れ
ず急激な放ｔを起す場合があり、このような時にはクラ
ツド材の溶接面でアルミニウム層が破れてしまい、下地
としてのステンレスが露出し、電解液と接触して、この
箇所から反応電流が流れるため、電気二重層を３ｖのよ
うな高電圧で維持できないことである。
ステンレスとアルミニウムの接合ｔｔ電解液接合界面へ
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り、この趣旨を満足できそ
うな方法は、アルミニウムとステンレスを冷間圧接法、
熱間圧接法を用いて接合するクラッド加工しかない。こ
の方法により、前記構成の電気二重層コンデンサの高耐
王化は実現するように思えるが、実際に工業的規模で量
産するには一つ製品特性のバラツキにつながる大きな問
題を有していた。それは、ケース材内側に接合したアル
ミニウム層と分極性電極片面に形成した導電性電極集電
体としてのアルミニウムとを電気的に確実に接合するた
めに抵抗溶接による溶接を行なうときに溶接機の電極や
アルミニウムの表面状態によってスムーズに電流が流れ
ず急激な放ｔを起す場合があり、このような時にはクラ
ツド材の溶接面でアルミニウム層が破れてしまい、下地
としてのステンレスが露出し、電解液と接触して、この
箇所から反応電流が流れるため、電気二重層を３ｖのよ
うな高電圧で維持できないことである。
本発明はこのような欠点を解決し、高耐電圧の電気二重
層コンデンサを得るものである。
層コンデンサを得るものである。
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、二つのアルミニウム層を冷間圧接により電気的に
接続する方法である。
段は、二つのアルミニウム層を冷間圧接により電気的に
接続する方法である。
作用
上記方法による接合では、ステンレスとクラツド化した
アルミニウムの厚さが１０μｍ程度までこのアルはニウ
ム層を貫通せずにアルミニウム層どうしの接合ができ、
また抵抗溶接待急激に放電したときのように溶接箇所周
辺にアルミニウムの溶解部分が広がりを生じることもな
い。従ってステンレスと電解液が接触することを完全に
阻止することができ、３ｖまで反応電流が流れない安定
な電気二重層コンデンサを得ることができる。
アルミニウムの厚さが１０μｍ程度までこのアルはニウ
ム層を貫通せずにアルミニウム層どうしの接合ができ、
また抵抗溶接待急激に放電したときのように溶接箇所周
辺にアルミニウムの溶解部分が広がりを生じることもな
い。従ってステンレスと電解液が接触することを完全に
阻止することができ、３ｖまで反応電流が流れない安定
な電気二重層コンデンサを得ることができる。
実施例
第１図に示すようにフェノール系活性炭繊維製の布（厚
す０．６ｆｆ、比表面積２．ｏｏｏｍ／ｇｒ ）から
なる分極性電極３の表面に厚さ１００μｍのアルミニウ
ム層４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２ａＩＩの円板状に打゛抜き型で抜き取り、電
極体を得る。この電極体のアルミニウム導電性電極を形
成した側と、ステンレス０．２５ｆｆ、アルミニラＡ０
．０５ｊｒｌ（純度９９．９９％以上）よりなるクラツ
ド材製ケース６のアルミニウム６側を対向させ４０〜６
ｏＫｇ／ｍ７７１ 程度の圧力を加え、アルミニウム
どうしを冷間圧接する。
す０．６ｆｆ、比表面積２．ｏｏｏｍ／ｇｒ ）から
なる分極性電極３の表面に厚さ１００μｍのアルミニウ
ム層４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２ａＩＩの円板状に打゛抜き型で抜き取り、電
極体を得る。この電極体のアルミニウム導電性電極を形
成した側と、ステンレス０．２５ｆｆ、アルミニラＡ０
．０５ｊｒｌ（純度９９．９９％以上）よりなるクラツ
ド材製ケース６のアルミニウム６側を対向させ４０〜６
ｏＫｇ／ｍ７７１ 程度の圧力を加え、アルミニウム
どうしを冷間圧接する。
陰極側にはアルミニウムをつけていないステンレススチ
ール（０，２５ａｔ ）ケース７を用い、これに上記と
同様の電極体のアルミニウム側を抵抗溶接し、両極のケ
ース６．７に固定された電極体に、グロビレンカーボネ
ートにテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボー
レート１０ｗｔ％を加えた電解液を含浸した後、間にセ
パレータ８を介在させ重ね合わせ、そしてそのケース６
．７の開口端にガスケット９を配置すると共に、カシメ
により封口する。
ール（０，２５ａｔ ）ケース７を用い、これに上記と
同様の電極体のアルミニウム側を抵抗溶接し、両極のケ
ース６．７に固定された電極体に、グロビレンカーボネ
ートにテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボー
レート１０ｗｔ％を加えた電解液を含浸した後、間にセ
パレータ８を介在させ重ね合わせ、そしてそのケース６
．７の開口端にガスケット９を配置すると共に、カシメ
により封口する。
第１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１表には比較のために陽極側のケース
と電極体のアルミニウムどうしの接合も抵抗溶接によっ
たものについて試作したものの特性を示す。
を示す。同じく第１表には比較のために陽極側のケース
と電極体のアルミニウムどうしの接合も抵抗溶接によっ
たものについて試作したものの特性を示す。
（以下余白）
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ねらいに対
して、クラッドのアルミニウムを破壊しない冷間圧接に
よる電極体の接続法を行なうことによって、アルミニウ
ムがその印加電圧に応じ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
高耐電圧を有する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。
ニウム以外に電解液が接触しないようにするねらいに対
して、クラッドのアルミニウムを破壊しない冷間圧接に
よる電極体の接続法を行なうことによって、アルミニウ
ムがその印加電圧に応じ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
高耐電圧を有する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を示
す半断面正面図、第２図はチタン、アルミニウム、ステ
ンレス全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３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。 ３・・・・・・分極性を極、４・・・・・・アルミニウ
ム層、６゜７・・・・・・ケース、６・・・・・・アル
ミニウム、８・・・・・・セパレータ。
す半断面正面図、第２図はチタン、アルミニウム、ステ
ンレス全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３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。 ３・・・・・・分極性を極、４・・・・・・アルミニウ
ム層、６゜７・・・・・・ケース、６・・・・・・アル
ミニウム、８・・・・・・セパレータ。
Claims (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する
分極性電極を配置して素子を構成し、この素子を２つで
対をなす一対の金属ケース内に収納し、その金属ケース
それぞれに分極性電極上の導電電極を電気的に接触させ
ることにより構成され、かつ陽極となる側の金属ケース
の導電性電極および電解液に接する面にアルミニウムを
被覆し、導電性電極上のアルミニウムと金属ケース上の
アルミニウムを冷間圧接により接続した電気二重層コン
デンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60045431A JPS61203622A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60045431A JPS61203622A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203622A true JPS61203622A (ja) | 1986-09-09 |
| JPH0426532B2 JPH0426532B2 (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=12719107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60045431A Granted JPS61203622A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61203622A (ja) |
-
1985
- 1985-03-07 JP JP60045431A patent/JPS61203622A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426532B2 (ja) | 1992-05-07 |
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