JPS61203626A - Electric double-layer capacitor - Google Patents

Electric double-layer capacitor

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JPS61203626A
JPS61203626A JP60045435A JP4543585A JPS61203626A JP S61203626 A JPS61203626 A JP S61203626A JP 60045435 A JP60045435 A JP 60045435A JP 4543585 A JP4543585 A JP 4543585A JP S61203626 A JPS61203626 A JP S61203626A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric double
layer capacitor
double layer
electrode
electrolyte
Prior art date
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Pending
Application number
JP60045435A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
岡本 正史
米田 一
誠 藤原
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP60045435A priority Critical patent/JPS61203626A/en
Publication of JPS61203626A publication Critical patent/JPS61203626A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

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 本発明はエネルギー・ストレージ用素子として用いられ
る電気二重層コンデ/すに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an electric double layer capacitor used as an energy storage element.

従来の技術 近年、電気二重層コンデンサは半導体メモリーの急速な
需要の伸びに伴い、瞬時停電時のメモリーのバック・ア
ップ用素子として注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, with the rapid growth in demand for semiconductor memories, electric double layer capacitors have been attracting attention as devices for backing up memories during instantaneous power outages.

以下図面を参照しながら、前述したような従来の電気二
重層コンデンサについて説萌する。
The conventional electric double layer capacitor as described above will be explained below with reference to the drawings.

第2図は、一般的な電気二重層コンデンサの概略を示す
ものである。第2図において、1は炭素繊維や活性炭繊
維からなる分極性電極、2は導電電極である。3は両分
極性電極間の絶縁を保ち、かつ電解液の保持の役目を兼
ねたセパレータである。この分極性電極1と導電電極2
とからなる電ff1間に、プロピレンカーボネート、r
−ブチロラクトン、1,3−ジオキソランの有機溶剤に
テトラエチルアンモニウム塩を溶解させた電解液を含浸
させ、セパレータ3を介在させて巻回又は積層している
FIG. 2 schematically shows a general electric double layer capacitor. In FIG. 2, 1 is a polarizable electrode made of carbon fiber or activated carbon fiber, and 2 is a conductive electrode. 3 is a separator that maintains insulation between both polarizable electrodes and also serves to hold the electrolyte. This polarizable electrode 1 and conductive electrode 2
between the electric current ff1 consisting of propylene carbonate, r
- It is impregnated with an electrolytic solution in which a tetraethylammonium salt is dissolved in an organic solvent of butyrolactone and 1,3-dioxolane, and is wound or laminated with a separator 3 interposed therebetween.

以上のように構成された電気二重層コンデンサについて
、以下その原理について説明する。
The principle of the electric double layer capacitor configured as described above will be explained below.

一般に、電極系を構成している電極と溶液の界面をミク
ロ的にみると、異なった性質をもった層が形成されてい
るといわれている。相異なる二相が接触すると、界面に
正負の電荷が極めて短い距離を隔てて相対して分布する
。この界面近傍の電荷の分布した層を電気二重層と呼ん
でいる。電気二重層コンデンサは、この電気二重層に電
圧を加え、電荷を蓄積させる構成にしたものである。
In general, when looking at the interface between the electrode and the solution that make up the electrode system, it is said that layers with different properties are formed. When two different phases come into contact, positive and negative charges are distributed across the interface over a very short distance. A layer with distributed charges near this interface is called an electric double layer. An electric double layer capacitor has a structure in which a voltage is applied to this electric double layer to accumulate electric charge.

この際、素子に加えられる電圧は電解液の組成の分解電
圧によって制限される。
At this time, the voltage applied to the element is limited by the decomposition voltage of the electrolyte composition.

発明が解決しようとする問題点 従来の電気二重層コンデンサ用電解液では、溶質として
用いられるテトラエチルアンモニウム塩の分解電圧が低
く、またその分解生成物が反応性に富んでいるため、高
温時での使用や連続的な充放電によってガス発生する欠
点を有していた。電気二重層コンデンサのような密封素
子では、ガス発生は外装ケースの破壊、液モレあるいは
電気特性劣化をもたらすため大きな問題である。
Problems to be Solved by the Invention In conventional electrolytes for electric double layer capacitors, the decomposition voltage of tetraethylammonium salt used as a solute is low, and its decomposition products are highly reactive, so it is difficult to use at high temperatures. It had the disadvantage of generating gas during use and continuous charging and discharging. In sealed devices such as electric double layer capacitors, gas generation is a major problem because it causes damage to the outer case, liquid leakage, and deterioration of electrical characteristics.

本発明は上記欠点に鑑み、高温時での使用や、連続的な
充放電を重ねてもガス発生しない電気二重層コンデンサ
を提供するものである。
In view of the above drawbacks, the present invention provides an electric double layer capacitor that does not generate gas even when used at high temperatures or after continuous charging and discharging.

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の電気二重層コンデ
ンサは、溶質としてテトラエチルアンモニウムの四弗化
ホウ酸塩を、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラク
トン、1,3−ジオキノランなどの有機溶剤に溶解した
電解液を含浸したものである。
Means for Solving the Problems To achieve this objective, the electric double layer capacitor of the present invention uses tetraethylammonium tetrafluoroborate as the solute, propylene carbonate, γ-butyrolactone, 1,3-dioquinolane, etc. It is impregnated with an electrolyte dissolved in an organic solvent such as.

作   用 テトラブチルアンモニウム塩の安定性はそのカチオンで
あるテトラブチルアンモニウムイオンに起因する。
Effect The stability of the tetrabutylammonium salt is due to its cation, the tetrabutylammonium ion.

テトラエチルアンモニウムイオンとテトラブチルアンモ
ニウムイオンの相違は、イオンの中心にある窒素原子N
に配位する置換基にある。エチル基とブチル基が窒素原
子に及ぼす影響を考えると、ブチル基の電子供与性はエ
チル基に比べて大きいため、イオンの中心にある窒素原
子の電子密度はそれに応じてテトラブチルアンモニウム
イオンの方が大きいと予想される。これら陽イオンは陰
極側で還元されようとするが、テトラブチルアンモニウ
ムイオンはテトラエチルアンモニウムイオンに比べて窒
素原子の電子密度が高いため1、その還元電位がより卑
な電位となり、電気化学的により安定なイオンとして存
在する。これにより高温下での電圧印加や連続的な充放
、電によっても電解液が電気分解せず、ガス発生が押え
られるものである。
The difference between tetraethylammonium ion and tetrabutylammonium ion is that the nitrogen atom N at the center of the ion
in the substituents coordinating with. Considering the influence that ethyl and butyl groups have on nitrogen atoms, the electron donating property of butyl group is greater than that of ethyl group, so the electron density of the nitrogen atom at the center of the ion is correspondingly higher than that of tetrabutylammonium ion. is expected to be large. These cations tend to be reduced on the cathode side, but because the nitrogen atom of the tetrabutylammonium ion has a higher electron density than the tetraethylammonium ion1, its reduction potential becomes more base, making it electrochemically more stable. It exists as an ion. This prevents the electrolyte from electrolyzing even when voltage is applied at high temperatures, continuous charging/discharging, or electricity, and gas generation can be suppressed.

実施例 以下本発明の一実施例について説明する。Example An embodiment of the present invention will be described below.

第1図は本発明の実施例における電気二重層コンデンサ
の構成を示すものである。第1図において1〜3は第2
図と同一部分である。4は高クロム鋼陽極蓋、6はステ
ンレスの陰極ケース、6は封口及び絶縁用のポリプロピ
レンシール材である。
FIG. 1 shows the structure of an electric double layer capacitor in an embodiment of the present invention. In Figure 1, 1 to 3 are the second
This is the same part as the figure. 4 is a high chromium steel anode lid, 6 is a stainless steel cathode case, and 6 is a polypropylene sealing material for sealing and insulation.

更に電解液組成は以下のようである。Furthermore, the electrolyte composition is as follows.

電解液! 溶質・・・・・・四弗化ホウ酸テトラブチル
アンモニウム塩 ((n−04H9)4NBF4) 溶媒・・・・・・プロピレンカーボネート濃度・・・・
・・0.65M 電解液■ 溶質・・・・・・四弗化ホウ酸テトラエチル
アンモニウム塩 ((C2H5)4NBF4) 溶媒・・・・・・プロピレンカーボネート濃度・・・・
・・0.65M 第1図のように構成された電気二重層コンデンサに電解
液I、■をそれぞれ含浸してコンデンサを作り、ついで
各コンデンサの初期特性と70″Cで一定電圧を印加し
、1000時間後の特性変化を測定した。結果を表1に
示す。
Electrolyte! Solute...Tetrabutylammonium tetrafluoroborate salt ((n-04H9)4NBF4) Solvent...Propylene carbonate concentration...
...0.65M electrolyte■ Solute...Tetraethylammonium tetrafluoroborate salt ((C2H5)4NBF4) Solvent...Propylene carbonate concentration...
...0.65M A capacitor is made by impregnating an electric double layer capacitor constructed as shown in Fig. 1 with electrolytes I and II, respectively, and then applying a constant voltage at 70''C to the initial characteristics of each capacitor, Changes in characteristics after 1000 hours were measured.The results are shown in Table 1.

表1 電解液の電気分解は、反応生成物の電極の付着。Table 1 Electrolysis of an electrolyte results in the deposition of reaction products on the electrodes.

ガス発生をもたらし、インピーダンスの増加、素子のフ
クレの原因となる。表1の結果から、1ooO時間後の
特性変化は電解液Iの方が小さい。つまりテトラブチル
アンモニウム塩を用いることにより、特性の改善が明ら
かとなっている。
This results in gas generation, which increases impedance and causes blistering of the device. From the results in Table 1, the change in characteristics after 100 hours is smaller for electrolytic solution I. In other words, it has become clear that properties are improved by using tetrabutylammonium salt.

以上のように本実施例によれば、四級アンモニウム塩の
カチオ/をテトラエチルアンモニウムイオンからテトラ
ブチルアンモニウムイオン変えることにより、溶質の電
気化学的な安定性が上がりガス発生を押え、電気二重層
コンデンサの特性と信頼性を向上させることができる。
As described above, according to this example, by changing the cation of the quaternary ammonium salt from tetraethylammonium ion to tetrabutylammonium ion, the electrochemical stability of the solute is increased, gas generation is suppressed, and the electric double layer capacitor characteristics and reliability can be improved.

なお、実施例において溶媒はプロピレンカーボネートと
したが、これはγ−ブチロラクトン、1.3−ジオキソ
ランあるいはそれらの混合溶媒としてよいことはいうま
でもない。
In the examples, propylene carbonate was used as the solvent, but it goes without saying that γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, or a mixed solvent thereof may be used.

発明の効果 以上のように本発明は、電気二重層コンデンサの電解液
としてテトラブチルアンモニウムの四弗化ホウ酸塩をプ
ロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,3−
ジオキソランなどの有機溶剤に溶解した組成とすること
により、高温時の使用や連続的な充放電におけるガス発
生を押え、電気二重層コンデンサの特性と信頼性を向上
することができ、その実用効果は大なるものがある。
Effects of the Invention As described above, the present invention utilizes tetrafluoroborate of tetrabutylammonium as an electrolyte for an electric double layer capacitor to propylene carbonate, γ-butyrolactone, 1,3-
By dissolving the composition in an organic solvent such as dioxolane, it is possible to suppress gas generation during use at high temperatures and continuous charging and discharging, and improve the characteristics and reliability of electric double layer capacitors. There is something big.

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

第1図は本発明の実施例における電気二重層コンデンサ
の断面図、第2図は一般的な電気二重層コンデンサの概
略図である。 1・・・・・・分極性電極、2・・・・・・導電電極。
FIG. 1 is a sectional view of an electric double layer capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a general electric double layer capacitor. 1... Polarizable electrode, 2... Conductive electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 炭素繊維や活性炭繊維などよりなる分極性電極の片面に
導電電極を形成し、かつ前記分極性電極の他方の面側に
対向電極を配置して素子とし、この素子に、テトラブチ
ルアンモニウムの四弗化ホウ酸塩をプロピレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソランなど
の有機溶剤に溶解した電解液を含浸して構成したことを
特徴とする電気二重層コンデンサ。
A conductive electrode is formed on one side of a polarizable electrode made of carbon fiber or activated carbon fiber, and a counter electrode is arranged on the other side of the polarizable electrode to form an element. An electric double layer capacitor characterized in that it is impregnated with an electrolytic solution in which borate is dissolved in an organic solvent such as propylene carbonate, γ-butyrolactone, or 1,3-dioxolane.
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