JPS62117313A - 分極性電極およびその製造方法 - Google Patents
分極性電極およびその製造方法Info
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- JPS62117313A JPS62117313A JP60258030A JP25803085A JPS62117313A JP S62117313 A JPS62117313 A JP S62117313A JP 60258030 A JP60258030 A JP 60258030A JP 25803085 A JP25803085 A JP 25803085A JP S62117313 A JPS62117313 A JP S62117313A
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- carbon
- capacitor
- electrode
- polarizable electrode
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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
本発明は、電気二重層キャパシタ、電池などに２ べ啼
用いる分極性電極のための炭素繊維、炭素粉末およびそ
の製造法に関するものである。
の製造法に関するものである。
従来の技術
炭素材料、特に活性炭繊維、活性炭粉末を分極性電極と
して用いる電気二重層キャパシタなどのエネルギ貯蔵装
置は既に知られている。このようなエネルギ貯蔵装置に
おいては、炭素材料から成る分極性電極の表面で、正ま
たは負イオンの吸脱着による電気二重層の形成反応が主
に起きており、この部分での荷電の蓄積が一方の電極反
応となる。
して用いる電気二重層キャパシタなどのエネルギ貯蔵装
置は既に知られている。このようなエネルギ貯蔵装置に
おいては、炭素材料から成る分極性電極の表面で、正ま
たは負イオンの吸脱着による電気二重層の形成反応が主
に起きており、この部分での荷電の蓄積が一方の電極反
応となる。
現在までに開発されているこの種のエネルギ貯蔵装置の
代表的な構成例を第４図、第５図に示す。
代表的な構成例を第４図、第５図に示す。
すなわち、第４図に示すものは、活性炭繊維布より成る
分極性電極１０．１１と、この上のアルミニウム集電極
１２，１３、セパレータ１４、蓋１５、ケース１６、ガ
スケット１７から成るコイン型のキャパシタであり、分
極性電極１０ 、１１、セパレータ１４には電解液が含
浸されている。また第６図に示すものは、正極２ｏが、
第２図と同じ活性炭布を分極性電極とし、アルミニウム
集電層２１３ベーノ゛ を有し、負極は、リチウムをドーピングした５ｎ−ｐｂ
合金２２を用いたもので、セパレータ２３、ケース２４
、蓋２５、ガスケット２６により構成される。電解液に
はリチウム塩を電解質としたものを用いている。
分極性電極１０．１１と、この上のアルミニウム集電極
１２，１３、セパレータ１４、蓋１５、ケース１６、ガ
スケット１７から成るコイン型のキャパシタであり、分
極性電極１０ 、１１、セパレータ１４には電解液が含
浸されている。また第６図に示すものは、正極２ｏが、
第２図と同じ活性炭布を分極性電極とし、アルミニウム
集電層２１３ベーノ゛ を有し、負極は、リチウムをドーピングした５ｎ−ｐｂ
合金２２を用いたもので、セパレータ２３、ケース２４
、蓋２５、ガスケット２６により構成される。電解液に
はリチウム塩を電解質としたものを用いている。
活性炭繊維を用いるものの他に、活性炭粉末もしくは、
これとバインダとの混合物を用いて上記と同じコイン型
に構成したものや、捲回型のものも知られており、いず
れの場合も炭素材料の比表面積が容量値を支配する。
これとバインダとの混合物を用いて上記と同じコイン型
に構成したものや、捲回型のものも知られており、いず
れの場合も炭素材料の比表面積が容量値を支配する。
発明が解決しようとする問題点
上記のような炭素電極上に形成される電気二重蓄積容量
Ｃは次式で表わされる。
Ｃは次式で表わされる。
Ｃ＝ε−
ことでＳは炭素材料の比表面積、ｌは電気二重層の厚さ
、εは電解液の誘電率である。この式から比表面積が大
きな炭素材料、すなわち活性炭のような材料を電極に用
いることによシ犬容量のエネルギ貯蔵装置が得られるこ
とがわかる。エネルギ貯蔵装置の特性を支配する因子と
して、この他に炭素材料の表面化学構造がある。
、εは電解液の誘電率である。この式から比表面積が大
きな炭素材料、すなわち活性炭のような材料を電極に用
いることによシ犬容量のエネルギ貯蔵装置が得られるこ
とがわかる。エネルギ貯蔵装置の特性を支配する因子と
して、この他に炭素材料の表面化学構造がある。
活性炭の表面は以下に示すように炭素６員環の重合体に
−Ｃｏｏｌ 、−ＯＨ、）Ｃ＝Ｏなどの官能基が存在す
る。
−Ｃｏｏｌ 、−ＯＨ、）Ｃ＝Ｏなどの官能基が存在す
る。
そして活性炭表面に純粋な電気二重層を形成するために
は、これらの極性官能基ができるだけ少ない方が好しく
、これを分極性電極として用いた電気二重層キャパシタ
の容量が大きくなる。さらに−ＣＯＯＨ，−ＯＲなどの
酸性官能基と電解液とが反応して陽イオン置換や、説伏
酸反応が起きるため、その反応電流に起因してキャパシ
タの直流漏れ電流も大きくなり、自己放電の増大につな
がる。
は、これらの極性官能基ができるだけ少ない方が好しく
、これを分極性電極として用いた電気二重層キャパシタ
の容量が大きくなる。さらに−ＣＯＯＨ，−ＯＲなどの
酸性官能基と電解液とが反応して陽イオン置換や、説伏
酸反応が起きるため、その反応電流に起因してキャパシ
タの直流漏れ電流も大きくなり、自己放電の増大につな
がる。
５ページ
問題点を解決するための手段
本発明は、表面の一〇〇ＯＨや一〇Ｈのような酸性官能
基の濃度が１．０ミリ当量／ｇ以下の炭素繊維、または
炭素粉末によシ分極性電極を構成するものである。
基の濃度が１．０ミリ当量／ｇ以下の炭素繊維、または
炭素粉末によシ分極性電極を構成するものである。
作用
本発明では、酸性官能基濃度が低い炭素材料を分極性電
極として用いるため、得られるエネルギ貯蔵装置の直流
漏れ電流が低く、自己放電も最少におさえられる。また
、電気二重層形成が官能基の存在により妨げられること
も少なくなシ、同一の比表面積の炭素材料を用いた時、
得られる容量は大きくなる。
極として用いるため、得られるエネルギ貯蔵装置の直流
漏れ電流が低く、自己放電も最少におさえられる。また
、電気二重層形成が官能基の存在により妨げられること
も少なくなシ、同一の比表面積の炭素材料を用いた時、
得られる容量は大きくなる。
第１図は、第４図の構成のキャパシタにおいて、用いる
活性炭繊維の表面酸性官能基濃度と直流漏れ電流との関
係を示すものである。ここで直流漏れ電流は２．８ Ｖ
６０分値であシ、電極の直径は５闘、活性炭電極は坪
量１ｏｏ９／７７２′のフェノール樹脂系ノボラック活
性炭繊維布を用いた。また活性炭の表面酸性基濃度の測
定は、次の方法によった。す６ページ なわち、５００ ｍｇの活性炭繊維布を０２ＮＮａＯＨ
水溶液３ｏｍｌの中に浸漬し、−昼夜室温で振とうする
。遠心分離によシ分離した上澄液１０ｍ１を０．２ＮＨ
Ｃ１で滴定し、ＮａＯＨの濃度を測定することによシ活
性炭に吸着されたＮａのダラム当量数を知る。このダラ
ム当量数が活性炭表面の一１００Ｈ，−ＯＨ基の当量に
相当し、これを１２活性炭当たりの官能基当量に換算す
る。
活性炭繊維の表面酸性官能基濃度と直流漏れ電流との関
係を示すものである。ここで直流漏れ電流は２．８ Ｖ
６０分値であシ、電極の直径は５闘、活性炭電極は坪
量１ｏｏ９／７７２′のフェノール樹脂系ノボラック活
性炭繊維布を用いた。また活性炭の表面酸性基濃度の測
定は、次の方法によった。す６ページ なわち、５００ ｍｇの活性炭繊維布を０２ＮＮａＯＨ
水溶液３ｏｍｌの中に浸漬し、−昼夜室温で振とうする
。遠心分離によシ分離した上澄液１０ｍ１を０．２ＮＨ
Ｃ１で滴定し、ＮａＯＨの濃度を測定することによシ活
性炭に吸着されたＮａのダラム当量数を知る。このダラ
ム当量数が活性炭表面の一１００Ｈ，−ＯＨ基の当量に
相当し、これを１２活性炭当たりの官能基当量に換算す
る。
第１図のように、−ＣＯＯＨ，−ＯＨ基の量の少ない活
性炭はどキャパシタの直流漏れ電流が低くなる。これは
既述のように、これらの官能基と電解液との反応電流に
起因するものと考えられ、官能基濃度が低いほど好まし
い。その値は１．○ミリ当量／９以下、さらに好しくけ
０．２ミリ当量７９以下である。
性炭はどキャパシタの直流漏れ電流が低くなる。これは
既述のように、これらの官能基と電解液との反応電流に
起因するものと考えられ、官能基濃度が低いほど好まし
い。その値は１．○ミリ当量／９以下、さらに好しくけ
０．２ミリ当量７９以下である。
第２図は酸性官能基濃度とキャパシタの容量、第３図は
官能基濃度とキャパシタのインピーダンス（１ＫＨｚで
の値）との関係を示すが、いずれも官能基濃度が低い方
が優れた特性のキャパシタが得られる。
官能基濃度とキャパシタのインピーダンス（１ＫＨｚで
の値）との関係を示すが、いずれも官能基濃度が低い方
が優れた特性のキャパシタが得られる。
７ベー
このように酸性官能基濃度の低い活性炭を得る方法は種
々考えられ、その具体的内容については以下の実施例で
述べる。
々考えられ、その具体的内容については以下の実施例で
述べる。
実施例
実施例１
目付１ｏｏ９／ｉのフェノール樹脂系活性炭繊維布（比
表面積２０００ｍ／９）を、窒素気流２１／分中５００
°Ｃ，８００″Ｃまたは１０００’Ｃで１時間熱処理す
る。得られた熱処理活性炭繊維布の片面にプラズマ溶射
法によりアルミニウム層（厚さ３００μｍ）を形成し、
これを直径５閂の円形に打抜き電極とする。一対の円形
電極とセパレータを用いて第４図のようなキャパシタを
構成する。
表面積２０００ｍ／９）を、窒素気流２１／分中５００
°Ｃ，８００″Ｃまたは１０００’Ｃで１時間熱処理す
る。得られた熱処理活性炭繊維布の片面にプラズマ溶射
法によりアルミニウム層（厚さ３００μｍ）を形成し、
これを直径５閂の円形に打抜き電極とする。一対の円形
電極とセパレータを用いて第４図のようなキャパシタを
構成する。
電解液はプロピレンカーボネートにテトラエヂルアンモ
ニウノ、バークロレートを溶解したものを用いた。
ニウノ、バークロレートを溶解したものを用いた。
実施例２
目付１ｏｏ、！７／ｙｔｆのフェノール樹脂系活性炭繊
維布を、１Ｎ塩酸ヒドラジン水溶液中に浸漬し、１時間
煮沸する。水洗乾燥後、実施例１と同じ構成のキャパシ
タを組立でる。
維布を、１Ｎ塩酸ヒドラジン水溶液中に浸漬し、１時間
煮沸する。水洗乾燥後、実施例１と同じ構成のキャパシ
タを組立でる。
実施例３
目付１ｏｏ９／ｙｐｆのノエノール樹脂系活性炭繊維布
を、宰温下２７？／分の水素ガス気流中に１０分間さら
す。得られた活性炭布を実施例１と同じ構成のキャパシ
タに組立てる。
を、宰温下２７？／分の水素ガス気流中に１０分間さら
す。得られた活性炭布を実施例１と同じ構成のキャパシ
タに組立てる。
第１表に実施例１，２．３で得らねたキャパシタの諸特
性を示１゜寿お容量し土１ｍＡ放電りの値、漏れ電流Ｈ
６２，５ｖｅｉｏ分値、インピータンスハＩＫＨｚでの
値である。
性を示１゜寿お容量し土１ｍＡ放電りの値、漏れ電流Ｈ
６２，５ｖｅｉｏ分値、インピータンスハＩＫＨｚでの
値である。
（以下余白）
９ページ
第 １ 表
１０べ−７
実施例４
比表面積５ｏｏｎ？／９の伏素繊維を実施例１と同じ（
５００”Ｃ，８００°ｃまたは１０００”Ｃで処理し、
片面にプラズマ溶射によりアルミニウム層（厚さ３００
μｍ）を形成し、これを直径の５ｆｆ＊の円形に打抜く
。これを正極に用い、負極にリチウムをドーピングした
５ｎ−Ｐｂ合金を用いて第６図に示す構成のエネルギ貯
蔵装置を組立てる。
５００”Ｃ，８００°ｃまたは１０００”Ｃで処理し、
片面にプラズマ溶射によりアルミニウム層（厚さ３００
μｍ）を形成し、これを直径の５ｆｆ＊の円形に打抜く
。これを正極に用い、負極にリチウムをドーピングした
５ｎ−Ｐｂ合金を用いて第６図に示す構成のエネルギ貯
蔵装置を組立てる。
第２表に実施例４で得られたエネルギ貯蔵装置の特性を
示す。
示す。
（以下余 白）
１１”−パ
第 ２ 表
本発明で用いる炭素繊維、炭素粉末は、既述の２つの型
のいずれにおいても炭素の表面の電気二重層形成が電極
反応の律速になっているため、その比表面積が大きいこ
とが望ましく、実用的に５００ｎ’ｌ／ ９以上である
ことが好しい。この点から、高比表面積でなおかつ強度
を有する材料としては、フェノール系ノボラック樹脂、
ＰＡＮ、セルロース。
のいずれにおいても炭素の表面の電気二重層形成が電極
反応の律速になっているため、その比表面積が大きいこ
とが望ましく、実用的に５００ｎ’ｌ／ ９以上である
ことが好しい。この点から、高比表面積でなおかつ強度
を有する材料としては、フェノール系ノボラック樹脂、
ＰＡＮ、セルロース。
ピッチが適当である。
また活性炭の還元方法として実施例では塩酸ヒドラジン
溶液、水素ガスを用いる方法を示したが、この他にも塩
酸ＮａＢＨ４，ＬｉＡ／Ｈ４などの化学還元剤を用いる
方法、ＧＯや炭化水素などの還元性ガスと接触させる方
法がある。
溶液、水素ガスを用いる方法を示したが、この他にも塩
酸ＮａＢＨ４，ＬｉＡ／Ｈ４などの化学還元剤を用いる
方法、ＧＯや炭化水素などの還元性ガスと接触させる方
法がある。
また、炭素粉末についても炭素繊維と同様な作用効果が
得られた。
得られた。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、直流漏れ電流、インピ
ーダンスが低く、大容量の電気二重層キャパシタなどの
エネルギ貯蔵装置を与える分極性電極を得ることができ
る。
ーダンスが低く、大容量の電気二重層キャパシタなどの
エネルギ貯蔵装置を与える分極性電極を得ることができ
る。
１３ベージ
第１図は活性炭繊維中の酸性官能濃度とキャパシタの漏
れ電流との関係を示す図、第２図は活性炭繊維中の酸性
官能基濃度とキャパシタの容量との関係を示す図、第３
図は活性炭繊維中の酸性官能基濃度とキャパシタのイン
ピーダンスとの関係を示す図、第４図はキャパシタの構
成例を示す縦断面図、第５図は活性炭繊維と非分極性電
極とから構成されるエネルギ貯蔵装置の構成例を示す縦
断面図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ０ ０、／ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ ０．
６ １０Ｉｔａｔ ｉ＋ ＊ ｉｃ （ミリ当ｔ
、４）第２図 ＃セＬ官＃翠３の濃Ｌ （ミソ当量／＃）第３図 り の く ′″′復 べ ′ト 、′Ｊθ 」 へ χ 第４図
れ電流との関係を示す図、第２図は活性炭繊維中の酸性
官能基濃度とキャパシタの容量との関係を示す図、第３
図は活性炭繊維中の酸性官能基濃度とキャパシタのイン
ピーダンスとの関係を示す図、第４図はキャパシタの構
成例を示す縦断面図、第５図は活性炭繊維と非分極性電
極とから構成されるエネルギ貯蔵装置の構成例を示す縦
断面図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ０ ０、／ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ ０．
６ １０Ｉｔａｔ ｉ＋ ＊ ｉｃ （ミリ当ｔ
、４）第２図 ＃セＬ官＃翠３の濃Ｌ （ミソ当量／＃）第３図 り の く ′″′復 べ ′ト 、′Ｊθ 」 へ χ 第４図
Claims (4)
- （１）表面の酸性官能基の濃度が１．０ミリ当量／ｇ以
下の炭素繊維または炭素粉末より成る分極性電極。 - （２）前記炭素繊維、炭素粉末が比表面積５００ｍ＾２
／ｇ以上の活性炭素である特許請求の範囲第１項記載の
分極性電極。 - （３）前記表面酸性官能基の濃度が０．２ミリ当量／ｇ
以下である特許請求の範囲第１項記載の分極性電極。 - （４）炭素繊維または炭素粉末を還元することにより、
その表面酸性官能基の濃度を１．０ミリ当量／ｇ以下に
することを特徴とする分極性電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258030A JPH0656827B2 (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 分極性電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258030A JPH0656827B2 (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 分極性電極およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62117313A true JPS62117313A (ja) | 1987-05-28 |
| JPH0656827B2 JPH0656827B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17314557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258030A Expired - Lifetime JPH0656827B2 (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 分極性電極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656827B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6482514A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Toyo Boseki | Polarizable electrode material |
| JPH05101980A (ja) * | 1991-10-08 | 1993-04-23 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
| JP2017088443A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 住友電気工業株式会社 | 多孔質炭素材料、その製造方法、それを用いた電極及びキャパシタ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4894282B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2012-03-14 | パナソニック株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189162A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極性電極の製造法 |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP60258030A patent/JPH0656827B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189162A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極性電極の製造法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6482514A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Toyo Boseki | Polarizable electrode material |
| JPH05101980A (ja) * | 1991-10-08 | 1993-04-23 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
| JP2017088443A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 住友電気工業株式会社 | 多孔質炭素材料、その製造方法、それを用いた電極及びキャパシタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0656827B2 (ja) | 1994-07-27 |
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