JPS62232112A - 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］ 本発明は電気二重層コンデンサに関するものである。

〔従来の技術」 従来から電気二重層コンデンサ用′心極としては活性炭
繊維よりなる布状物を用いることは知られている（特開
昭５５−９９７１４号、５９−４８０１８号、５９−８
７Ｅ１１７号、５９−１０５３１２号、５９−１３８３
２７号公報）、シかしながら従来の電気二重層コンデン
サでは有機電解液を用いた場合でも長時間３Ｖ程度の電
圧を印加すると陽極材料の腐食、電解液の分解が起こり
、それに伴って容量の低下が生じてしまい、耐久性にお
いて大きな問題点を生じていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は従来技術が有していた前記問題点を解消するこ
とを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、炭素粉を主体とするシート状物を分極性電極として用
いる電気二重層コンデンサであって、シート状物は比表
面１１１１０００ｍ２／ｇ以上の高比表面積度素粉を含
み、且つ陽極（充電時直流電源のΦ側）と陰極（充電時
直流電源のｅ側）の高比表面！１ｉ炭素粉含有割合が異
なることを特徴とする電気二重層コンデンサを提供する
ものである。

本発明においては比表面積１０００ｍ２／ｇ以上の炭素
粉を含むシート状物を電極として用い、陽陰両極の上記
炭素粉含有率の異なるものを使用する。又、陽極中の上
記炭素粉含率を陰極より大、特に両者の比を１．０５：
　１〜２．Ｑ：ｌの範囲とすることにより、特に良好な
結果を得ることができる。

また、シート状物中には上記炭素粉及びへインターの他
に１０００層２７ｇ以下の比表面積を有する炭素粉を添
加して含有率を調整することも可能である。高比表面積
炭素粉としては１０００〜３５００■２／ｇの比表面積
を有する活性炭、カーボンブラックのいずれか或は両方
を使用し得る。

活性炭としては、好ましくはフェノール系、レーヨン系
、アクリル系、ピッチ系又はヤシガラ炭素のいずれをも
使用できる。又、本発明において微粉状の炭素質材料（
炭素）を使用する。微粉状のものは１例えば繊維状のも
のに比べて同じ比表面積をもつ場合にも、高容量になる
ことが判明した。このうち炭素微粉の比表面積が好まし
くは１０００〜３５００ｍ２／ｇｒのものを用いた場合
、好適な結果が得られた。なお、炭素微粉の比表面積が
増大すると電極単位体積当りのコンデンサ容ｆｆ１（Ｆ
／ｃ■３）は増大する傾向があるが、比表面積のあまり
大きい微粉を使用した場合電極の機械的強度が低下し、
コンデンサの耐久性が低下する傾向があるので、比表面
積は１０００〜３５００ｍ２／ｇｒのものが使用される
。また。

炭素微粉のかさ密度が、好ましくは０．１−１．Ｏｇｒ
／ｃｃ　、特には０．２〜ＯＪｇｒ／ｃｃが好ましく、
全細孔容積が好ましくは０．５〜２．０ｃｃ／ｇｒ、特
には０．７〜１．５ｃｃ／ｇｒ好ましいことが判明した
。

またカーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ア
セチレンブラック、ファーネスブラックのいずれをも使
用することが出来る。

上述の炭素粉に要すればバインダを加えて混練し、ロー
ル成型機等の押出し圧延によってシート状物とする。バ
インダーとしてはポリテトラフルオロエチレン、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体、テトラフルオロエチル−六フフ化エチレン
共重合体、三フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデ
ン重合体又はテトラフルオロエチレン−クロロトリフル
オロエチレン共重合体等の含フツ素重合体等の樹脂が好
適に使用でき、特に、テトラフルオロエチレンを用いた
場合、耐久性１機械的強度等が優れた電極が得られる。

なお、バインダーの使用料は炭素微粉の５〜３０正量％
程度、シート状物の厚みは５００〜１２００μ程度とす
るのが適当である。

本発明では、上記シート状物は、更に好ましくは、−軸
又は多軸方向に好ましくは　１．１〜２．０倍に延伸す
・ることにより、得られる電極の機械的強度を改善でき
ることが見い出された。

この延伸処理は１例えば、特開昭５９−１６８５４１号
公報等に記載される方法で、好ましくは室温〜２００℃
の温度で実施される。

本発明の電極と組み合せて使用する電解液としては特に
限定されることがなく、従来より公知ないしは周知のも
のが種々採用可能である。

かかる電解液としては、炭酸プロピレン、γ−ブチルラ
クトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、１．
２−ジメトキシエタン、スルホランあるいはニトロメタ
ンのごとさ溶媒に、過塩素酸又はパーフルオロスルホン
酸のアルカリ金属塩又はテトラアルキルアンモニウム塩
（対陰イオンとしては過塩素酸イオン、六フフ化すンイ
オン、パーフルオロメタスルホン酸イオン、四フッ化ホ
ウ素イオンなど）等の溶質を０．５〜１．５■程度溶解
させたものが例示される。

萌述したシート状物をコンデンサの形状に合せて加工形
成せしめた電極間に多孔質セパレータを挟み、上記のよ
うな電解液を満たし、これをケース中に密閉することに
より電気二重層コンデンサを得ることができる。

多孔質セパレータとしては、例えばポリプロピレン不織
布、ガラス繊＃１混抄布等が好適に使用出来る。

又、セパレータのＨみは５０〜２００μ層、望ましくは
　１００〜１５０μ−とするのが適当である。

［実施例］ 実施例１ 活性炭Ａ（粒径２００メツシユ、比表面積２９９７ｍ２
／ｇ、全納孔容積１．４〜２．０ｃｃ／ｇ）　７０１１
ｆｆｉ部、カーボンブラックＡ（粒径２００メツシユ、
表面に１３００〜４００ｍ２　／ｇ　、かさ密度０．２
７ｃａｌｇ）　２０重量部、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）粉末（粒径０．３μｓ）　ｔｏ重量部に
対して、エタノールを２重量部加え、これを乳鉢中で混
練し、ペースト状とした。このペーストをロール成型機
で厚み０．７■層のシート状物に成型し、これを陰極側
分極性電極とした。

同様に上記活性炭Ａを９０重量部、ＰＴＦＥ粉末を１０
重量部含む厚さ０．７層層のシート状物に成型し、これ
を陽極側分極性’ｉｔ！極とした。

このシート状物を使用して以下の方法により、電極単位
体積当りの容量を求めた。

まず、内面にねじ山を設けたニッケル製円筒型有底容器
中に各々電解液を含浸させた被試験陰極側シート電極（
３，１４ｃｍ２．０．７ｉ＋ｍ厚）、ポリプロピレン不
織布製セパレータ（４，９ｃ鵬？、０．４ｍ層厚）被試
験陽極側シート電極（３，１４ｃａｌ、０．７■厚）を
順次重ねて配とする。この際シート電極はセパレーター
を挟んで完全に対向させた配置にする。

つぎに、この容器に内外両面にねじ山を設けたポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）’Ｊリングをねじ込み
シート電極およびセパレータの位置を固定する。

そして、白金リード線付白金網集重体（２００メツシユ
）を先端に付けたねじ付きポリテトラフルオロエチレン
棒を前記リングの開口部にねじ込み、白金リード線とニ
ッケル製容器内の回通をＬＣＲＣ−メータ交流二端子法
認することによりセットを完了する。なお、白金リード
線は前記棒の中心に設けた穴を介して外部に引きだしで
ある。

電解液としては、ＬＭテトエチルアンモニウムパークロ
レートー炭酸プロピレンを用い、この電解液を含浸させ
たセパレータとシート電極を容駕内にセットした後、２
．８Ｖで１時間定電圧充電を行なう、その後、１ｍＡで
定電流放電し、放電時の端子時の端子間電圧が０■に至
るまでの時間を測定し、その値より容量を算出した。

その後、丘記試験コンデンサを７０℃乾燥器内に入れ２
．８■の疋電圧を印加し、５００時間経過後取り出し、
容量を同様に測定し、以下に従って次式により劣化率を
求めた。

実施例２ 陽極に上記活性炭Ａ９０重量％及びＰ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　１
０重量％を含み、陰極に活性炭Ａ　８０！ＩＩ塁％、上
記カーボンブラック２０重量％及びＰＴＦＥ粉宋１Ｏｆ
ｆｉ量％を含むシート状物を用いたほかは、実施例１と
同様に行い電気二重層コンデンサを製作し、容量劣化率
をａ一定した。

実施例３ 陽極に上記活性）３ａａｏ重量％及び上記カーボンブラ
ックＡ　　１０重量％及びＰＴＦＥＩＯ重量％を含む陰
極に上記活性１ａＡ　５３　！Ｉ！ｍ％、上記カーボン
ブラックＡ　３７重量％及びＰＴＦＥ粉末１０重量％を
含むシート状物を用いたほかは。

実施例１と同様にして電気二重層コンデンサを製作し、
容量劣化率を測定した。

実施例４ 陽極に上記活性炭Ａ　８０重量％及び上記カーボンブラ
ックＡ　　１０重量％、Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　１０重量％を
含み、陰極に上記活性炭Ａｅ２重量％、上記カーボンブ
ラックＡ　２８重量％及Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　１０重量％を
含むシート状物を用いたほかは、実施例１と同様にして
電気二重層コレデンサを製作し、容量劣化率を測定した
。

実施例５ 陽極に比表面ｌｔ＆　１４７５ｍ２／ｇのカーボンブラ
ックＢ（粒径２００メツシユ、かさ密度０．１５ｃｃ／
ｇ）８０重量部及びＰ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　１０重量部、陰極
に上記カーボンブラックＢ　１３０重量部、実施例１の
カーボンブラックＡ　３０重量部及びＰ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　
１０重量部を含むシート状物を用いたほかは実施例１と
同様にして、電気二重層コンデンサを製作し、容量劣化
率を測定した。

比較例 陽陰極ともに上記活性）＆８０重量％、上記カーボンブ
ラックＡ１０重Ｊｉ％及びＰＴＦＥ　　１０重量％を含
むシートを用いたほかは、実施例１と同様にして電気二
重層コンデンサを製作し、容量劣化率を測定した。

上記実施例、比較例の結果を第１表に示す。

第　　１　　表 ［発明の効果］ 本発明による電極を用いた場合、従来例に比べ容量劣化
の少ないコンデンサが作製可能であり、その工業的価値
は大であるといえる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炭素微粉を主体とするシート状物を分極性電極とし
   て用いる電気二重層コンデンサで あって、シート状物は比表面積１０００ｍ＾２／ｇ以上
   を有する高比表面積炭素粉を含み、且つ陽極と陰極にお
   ける高比表面積炭素粉含有割合が異ることを特徴とする
   電気二重層コンデンサ。 ２）陽極の高比表面積炭素粉の含有率が陰極よりも大き
   いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気二
   重層コンデンサ。 ３）陽極と陰極の高比表面積炭素粉の含有量の比率が１
   ．０５：１〜２．０：１であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の電気二重層コンデンサ
   。 ４）高比表面積炭素粉が、比表面積１０００−３５００
   ｍ＾２／ｇの活性炭、カーボンブラックのいずれか或は
   両方より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項又は第３項記載の電気二重層コンデンサ。