JPS6184819A - 電気二重層キヤパシタ - Google Patents

電気二重層キヤパシタ

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JPS6184819A
JPS6184819A JP59207304A JP20730484A JPS6184819A JP S6184819 A JPS6184819 A JP S6184819A JP 59207304 A JP59207304 A JP 59207304A JP 20730484 A JP20730484 A JP 20730484A JP S6184819 A JPS6184819 A JP S6184819A
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JP
Japan
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electric double
layer capacitor
polarizable electrode
double layer
electrode body
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Pending
Application number
JP59207304A
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English (en)
Inventor
棚橋 一郎
敦 西野
昭彦 吉田
康弘 竹内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型大容量の湿式電気二重層キャパシタに関す
る。
従来の技術 従来の技術としては、例えば特開昭59−41j4゜6
9、−3913号公報に示されているものがある。
従来例の一構成例を第7図に示す。分極性電極体1とし
て活性炭繊維布を用いまた集電体2として、アルミニウ
ム、ニッケル等の金属層または導電性樹脂層を形成しセ
パレータ5を介し相対向させたのち電解液を注入後ケー
ス4と封口板3およびガスケット6を用い封口ケーシン
グした構成を有する。ここで分極性電極に用いる活性炭
繊維はフェノール系硬化ノボラック繊維、レーヨン系、
アクリル系、ピッチ系の線維布を直接炭化賦活するか、
または一度炭化後さらに賦活して得られたものである。
活性炭繊維の電気抵抗1強度、賦活収率等を考慮すると
上記の繊維の中でフェノール系のものが分極性電極体に
一番優れ適している。また金属の集電体はプラズマ溶射
法やアーク溶射法あるいはガス溶射法により容易に形成
できる。以上のような構成を有する分極性電極体を所望
の径の円に打ちぬき第7図に示したコイン型平板小型大
容量キャパシタが実現される。またこの稀の分極性電極
体はバインダーをまったく用いていないためバインダー
により活性炭表面が被覆されることなく二重層形成有効
面積のロスが小さい。特に溶射法により集電体を形成す
ると、溶射金属層と活性炭繊維層との密着強度が強く、
接触抵抗を小さくでき良好なキャパシタ特性を得ること
ができる。
さらに特開昭69−3913号公報に公知のように炭素
瑣維K、活性炭、黒鉛、カーボンブラック等の粉末を充
てんすると、粉末の脱落が大きくまた製造するにも均一
なものを得ることが困難である。
特に粉末の脱落は漏れ電流の増大につながり良くない。
発明が解決しようとする問題点 従来の分極性電極体は第8図に示すようζ′ご、活性炭
繊維布22の表面にアルミニウム等の金属集電体層23
を形成している。このような構成の分極性電極体は、集
電体層近ぼうのa−a’方向における導電性は良好であ
るが、b−b’力方向導電性は非常に悪く蓄積された電
気二重層エネルギーを効率良く取り出すにはその抵抗の
ため急速にはできない。このように従来例では急速充放
電特性の満足できるキャパシタとは言えない。また分極
性電極体が活性炭繊維布のみからなるものは、その比表
面積を2000 m’/g以上にすると強度が著しく低
下し集電体形成が困難となる。さらに、今日電子機器特
に半導体メモリの特性向上には目ざましいものがあり従
来より小容量である二重層キャパシタでも、その充放電
特性(急速充放電)が優れているものの方が強く要求さ
れている。そして機器の軽薄短小化に伴ない二重層キャ
パシタもさらに小型、薄型化が要求されており、従来の
活性炭繊維布を分極性電極体に用いているかぎりでは、
キャパシタの厚みを封口ケーシング後で1賜以下にする
ことが極めて困難である。
問題点を解決するための手段 本発明は上記間型点を解決するため、分極性電極体が、
活性炭繊維と4伝性改良剤(粉末黒鉛。
金属メッキ粉末樹脂)および結合媒体からなる紙状のも
のであり、この分極性電極体の少なくとも片面に集電体
を有し、さらにこれらをセパレータを介して相対向させ
電解液を注入したものである。
作用 本発明は上記の構成により分極性電極体の強度を向上し
、充放電特性を改善するとともに信頼性を向上させしか
も薄型化を実現するものである。
実施例 以下本発明の実施例忙ついて説明する。なお、従来例と
同一名称のものには同一番号を付す。
(実施例1ン 分極性電極体1として、■フェノール系硬化ノボラック
樹脂槽維を炭化賦活して得らルた比表面@ 2200m
’/g(B E T法による)、細孔径が20〜40A
に50%以上分布する活性炭繊維(長さ2〜3ML、径
10μm)、@2000℃以上で形成された高電気伝導
性の黒鉛微粉末、■比較的明解の進んだパルプからなる
結合剤で構成する。
第1図に示すコイン型キャパンタを次の工程をへて作製
する。
上記■、@、■を重量比で8o:10:10の比で十分
混合し、湿式抄紙法により紙状としさらにカレンダー加
工を行ない紙の密度を高める。次にこの分極性電極体1
表面にプラズマ溶射法を用イア ルミニウムの集電体層
2をおよそ100μm形成する。さらに封口板3.封口
ケース4にスポット溶接し、ポリエチレン製のセパレー
タ5を介し、電解液に1モルテトラエチルアンモニウム
バークロレートのプロピレンカーボネート溶液を注入後
、カスケノト■を介し封口ケーシングスル。
本実施例における分極性電極は直径が14賜、厚みが3
00μmである。
第2図に本発明のキャパシタを2■の定電圧で充電した
時の充電カーブを示す。実線が本実施例であり、点線が
黒鉛を含有しない活性炭繊維とパルプが8o:20の重
量比で含有されている分極性電極体を用い作製したキャ
パシタのものである。
同図から明らかに、伝導性の良い黒鉛粉末を分極性電極
体に含有することにより急速充電が可能である。第1表
に本キャパシタの緒特性を示す。分極性電極の厚みが3
00μtn以下で非常に小型。
薄型、高信頼性のキャパシタである。
第1表 (実施例2) 実施例1と同様な第1図に示したコイン型キャパシタを
作成した。分極性電極の構成要素2重量比、結合剤およ
び電解液、電解質を第2表に示す条件で種々作成した。
キャパシタ特性を同表に付記する。表より、いずれも良
好なキャパシタ特性を示すことがわかるが、特に黒鉛量
が5〜10%程度少なくとも1係程度含有しており、結
合剤としてはポリエチレンのような化繊パルプを用いた
ものの方が信頼性が一段と高いものとなることがわかる
。これは分極性電極体の吸水率に関係しているものと考
えられる。また有機電解液を用いだものば、集電体をア
ルミニウムをプラズマ溶射法シてより100μmにし、
水系電解液を用いたものは、ニッケルを100μm厚と
して集電体にした。
(C2H5)4NBF4/PC系では2.8■程度(7
) Nrt t 圧を有するのに対し水系では、およそ
1.○■である。
黒鉛量が多くなるに従かい電気的特性は良くなるが電極
強度が減少し、強度保持のだめには、結合剤の量を増さ
ねばならないが、これでは、エネルギー密度が減少して
しまい、好ましくは、実施例1の組成程度のものが良い
。本実施例における活件炭珠維、粉末黒鉛は実施例1の
ものと同様である。
以下余白 (実施例3) 実施例2.A10で粉末黒鉛の替りにカーボンブランク
を混入し分極性電極を形成し、第1図と同様なコイン型
キャパシタを作製した。カーボンブラックを混入しても
粉末黒鉛と同様な効果が得られる。第3表に緒特性を示
す。
第3表 (実施例4) 実施例2.A−10と同様な組成を有するコイン型キャ
パシタで粉末黒鉛の替りにフェノール微粉末加脂にニッ
ケルをメッキした導伝性粒子を用いた。本実施例の緒特
性を第4表に示す。粉末黒鉛に比べ高価ではあるが、ニ
ッケルメッキフェノール粉末樹脂でも黒鉛と同様な効果
が得られることがわかる。
第4表 (実施例5) 正極側分極性電極体に実施例1と同様の電極体を用い負
極側非分極性電極体にSn/Cd=s 5/15からな
る合金(ウッド合金)に吸蔵されたリチウム7を用い、
第3図に示すキャパシタを作成した。
電解液には、過塩素リチウムの1モルプロピレンカーボ
ネート溶液を用いた。本実施例のキャパシタは、耐電圧
が3.OVと高く信頼性も良好であった。第5表に緒特
性を示す。電極は14#Mψでリチウムドーピング量は
1csmAhである。
(実施例6) 実施例2.第2表7%10の組成を有し、目付が250
 q/m’の紙状分極性電極とし、集電体には、ニアケ
ル13を的100μm形成した。そして第4.5図に示
すような二重層キャパシタを作成した(大きさはaox
sopl。第5図は第4々a−a’で切断した時の断面
を示す、第4,5図中8は紙状的1#IB厚の分極性電
極体を、9は100μnL厚のニッケル薄集電箔を、1
0は約1騙厚のポリプロピレン製セパレータを、さらに
11はポリエチレンテレフタレートにアイオノマー系接
着剤が塗布しである熱溶着性の100μm厚フィルムン
ートである。12はリードである。電解液は20wt%
KOHを用いた。第6表に本実施例の緒特性を示す。
(実施例7) 実施例1と同様な分極性電極体をカレンダー加工により
200μmにまで薄くし密度を上げた。
集電体には、アルミニウムを電極体の両側表面に100
μm形成し、21補助集電体にエツチングしたアルミニ
ウムの20μm xi sを用いた。そしてセパレータ
14を介し、過塩素酸テトラエチルアンモニウムの1モ
ルプロピレンカーボネート溶液を注入し、第6図に示し
た構成を有する巻き取り型円筒形のキャパシタを作製し
た。本発明の分極性電極は正極側15.負極側16の厚
みが200μmと薄く、さらに粉末黒鉛の効果のため、
厚み方向の抵抗が小さく、充放電特性の優れたものであ
る。リード17は補助集電極18にかしめて取りつけた
。第6図中、19がケース、2oがゴム製封ロバノキン
グである。本発明のキャパシタの緒特性を第7表に示す
。第7表かられかるように、本実施例のキャパシタは集
電面積が大きく、1Aの強放電も可能であり、信頼性も
良好な小型大容量キャパシタである。電極は3o×20
01〃、′の大きさのものを用いた。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、充放電特性。
信頼性に優れた小型、薄型大容量の電気二重層キャパシ
タが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のキャパシタの一構成例の断面図、第2
図は充電特性を示す図、第3図から第6図は本発明のキ
ャパシタの他の構成例の断面図、第7図は従来のキャパ
シタの一構成例の断面図、第8図は分極性電極体の構成
図である。 1・・・・・・分極性電極体、2・・・・・・集電体、
3・・・・・・封口板、4・・・・・・ケース、5・・
・・・セパレータ、6・−・・・・ガスケット、■・・
・・・・活性炭繊維、■・・・・・・粉末黒鉛、■・・
・・・・パルプ、7・・・・・・ウッド合金吸蔵リチウ
ム、8・・・・・・分極性電極体、9・・・・・・ニッ
ケル集電箔、10・・・・・・セパレータ、11・・・
・・・フィルム、12・・・・・・リード、13・・・
・・・ニッケル集電体層、14・・・・・・セパレータ
、16・・・・・・分極性電極正極側、16・・・・・
・分極性電極負極側、17・・・・・・リード、18・
・・・・・補助集電極、19・・・・・・ケース、20
・・・・・・封口バッキング、21・・・・・・アルミ
ニウム集電体層、22・・・・・・活性炭繊維布、23
・・・・・・集電体層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 /  −一 −づ;;r・極!rつ主L11≧二五二連
ζ一体2−集電体1 3−−− J守口版 4−m=ケース 5−m−ぞ/Vレーク 6−−−.27゛スグツト &−汚・比巣職誰 b−−一粉末黒鉛 C−一−ハ0ルフ0 第 2 図 Oj       10       15時間(−u
f−) 第4図 第5図 1I 第6図 /’7 第7図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)分極性電極体が活性炭繊維と導電性改良剤および
    結合媒体からなる紙状のものであり、少なくとも片面に
    集電体を設けた前記分極性電極体をセパレータを介して
    相対向させて電解液を注入した構成を有する電気二重層
    キャパシタ。
  2. (2)導電性改良剤が粉末黒鉛、カーボンブラック金属
    メッキ粉末樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の電気二重層キャパシタ。
  3. (3)導電性改良剤が集電体をもたない分極性電極体の
    重量比で1%以上を占めることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の電気二重層キャパシタ。
  4. (4)分極性電極体を構成する結合媒体がパルプのよう
    な天然繊維またはポリエチレン、アクリル、ポリプロピ
    レン、ポリエチレンテレフタレートのような合成樹脂繊
    維であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    電気二重層キャパシタ。
  5. (5)分極性電極体を構成する活性炭繊維がフェノール
    系樹脂繊維を炭化賦活して得られ、その比表面積がBE
    T法で1500m^2/g以上あることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の電気二重層キャパシタ。
  6. (6)分極性電極体が抄紙法を用いて製造され、その密
    度が0.1g/cm^2以上あることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の電気二重層キャパシタ。
  7. (7)分極性電極体の少なくとも片面に形成された集電
    体が導電性ケースと接触することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電気二重層キャパシタ。
  8. (8)集電体がアルミニウム、ステンレス、ニッケルタ
    ンタル金属をプラズマ溶射あるいはアーク溶射を用い形
    成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    電気二重層キャパシタ。
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