JPS61203624A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents

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。

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。

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。

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、γ−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榎
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
チールを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、ニッケル等が検出されステンレススチール
の溶解と鉄イオンの陽極側から陰極側への移行が起こる
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
を集電体として用いた場合、例えば第３図に示すように
ステンレススチールヲ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ｏ、ｅＶ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
重層コンデンサの集電体を兼ねるケース材料をアルミニ
ウムにする方法が基本的に有効である。

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こすが、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、チダンを用いた場
合のような製品の内部抵抗の上昇は見られない。しかし
この場合集電体金属は、ケース材料も兼ねているのでケ
ース材料としての十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、ケースどうしのかみ合せ部におけるシール性
が不十分となり電解液のもれを発生させるが製品寸法か
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
ともできない問題があった。

本発明はこのような欠点を解決するもので、３Ｖ以上の
耐電圧を示す電気二重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本発明の技術的な手段は、
アルミニウムに１．２〜２．５　ｗｔ％の範囲でマンガ
ンあるいはマグネシウムを含有させることによりてアル
ミニウムの硬度を高めたものをケース材として利用する
ものである。

作用 第１表に各種アルミニウム材料のプリネル硬度を示す。

この表から明らかなように、アルミニウムにマグネシウ
ムあるいはマンガンを添加することにより硬度が高まり
、第２図のような形状に板材を打抜いて加工したケース
材の反撥バネ性も高まるため、このケース材を用いて組
立てた電気二重層コンデンサのケースどうしのがみ合せ
部におけるシール性が向上し、またケース材としての強
度も十分得られる。

また、マンガンあるいはマグネシウムを３ｗｔ％を超え
て添加すると、マンガンやマグネシウムの結晶粒界組織
が露出するため、アルミニウム合金の表面にち密な酸化
皮膜ができず、電気二重層コンデンサ集電体として用い
た場合、溶解反応電流が流れるため適当でない。

実施例 以下、具体的な実施例により本発明を説明する。

〔実施例１〕 第１図に示すようにフェノール系活性炭繊維の布（厚さ
ｏ、５ｍ＋１１．比表面積２，０００ｍン’ｇｒ　）か
らなる分極性電極１の表面に、導電性電極として厚さ２
５０μｍのアルミニウム層２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２ｃＩ１１の円板状に抜
き型で打抜き電極体を得る。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
ボーレート１ｏｖｔ％を加えた電解液を含浸した後、間
にセパレータ３を介在させて重ね合せ、さらにこれを第
２図ａ、ｂのようなマグネシウム入１）　（２，５ｗｔ
％）のアルミニウム（純度９７％）製ケース４，５で挾
み、そしてそのケース４，６の開口端にガスケット６を
配置すると共に、かしめにより封口を行なう。第２表に
、この発明による電気二重層コンデンサの一２５°Ｃ〜
＋８５°Ｃ各３０分放置を１サイクルとしたヒートサイ
クルテスト３．ｏｖ負荷ＳＯＯ回後のシール部よりの電
解液漏れ数のデータを示す。同じく第２表には比較のた
めに、マグネシウムの入っていないアルミニウム（純度
９９　、９９％以上と９９　、８３チ以上の２種類）製
ケースを用いたものと、ステンレス製ケースを用いたも
ののデータも示す。

（以下余白） 〔実施例２〕 第１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Ｑ、５ｆ
ｌ、比表面積８ｏｏｍン’ｇｒ　）から成る分極性電極
１の表面に、厚さ２５０μｍのアルミニウム層２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２ｃ
Ｍの円板状に抜き型で打抜き電極体を得る。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ト１０ｗｔ％を加えた電解液を
含浸した後、間にセパレータ３を介在させて重ね合せ、
さらにこれをマンガン入り（１，２ｗｔ％）のアルミニ
ウム（純度９８チ）製ケース４，５で挾み、そしてその
ケース４．６の開口端にガスケット６を配置すると共に
、かしめにより封口を行なう。第２表に、この発明によ
る電気二重層コンデンサの一２６°Ｃ〜＋８６°Ｃ各３
０分放置を１サイクルとしたヒートサイクルテス）　３
．ＯＶ負荷５００回後のシール部よりの電解液漏れ数の
データを示す。

発明の効果 以上のようにこの発明は、アルミニウムがケース材とし
ての十分な強度を有していない欠点を克服することによ
り、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
上全く問題とならない程度に低いという性質を巧みに利
用して、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。

【図面の簡単な説明】

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ａ、ｂはアルミニウム板材をケ
ースの上蓋に打抜いた時の斜視図、及び断面図、第３図
はチタン、アルミニウムとステンレスを集電体としたと
きの電気二重層コンデンサの電位−電流特性を示す特性
図である。 １・・・・・・分極、２・・・・・・アルミニウム層、
３・・・・・・セハレータ、４．６・・・・・・ケース
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名（ａ
、）＜ｂ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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マ
   ンガンあるいはマグネシウムを１．２〜２．５ｗｔ％の
   範囲で含有するアルミニウム合金ケース内に収納し、こ
   のアルミニウム合金ケースそれぞれに分極性電極上の導
   電電極および対向電極を電気的に接触させた電気二重層
   コンデンサ。