JPS6312122A - 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、詳しくは耐高温負荷
特性および低温特性の優れた電気二重層コンデンサに関
するものである。

（従来の技術） このような電気二重層コンデンサに用いる電解液として
は従来、過塩素酸、６フッ化リン酸、４７フ化ホウ酸ま
たはトリフルオロメタンスルホン酸のテトラアルキルア
ンモニウム塩、アンモニウム塩またはアルカリ金属塩な
どの電解質を、プロピレンカーボネート、Ｔ−ブチロラ
クトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミドなどの
有機溶媒に溶解させて得られる電解液が知られている（
特開昭４８−５０２５５号、特開昭、ｔ　９−６８２５
４号、特開昭５１−２３２４０９号などの公＠Ｉ）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電気二重層コンデンサ
においては、一般にユニットセルの耐電圧は１．８Ｖ前
後であり、主な用途であるメモリバックアップ電源とし
て用いる際には５．５Ｖの耐電圧が必要とされるので３
セルを直列に積層した状態で製品化されていた。ユニッ
トセルの耐電圧を２．７５Ｖ以上に向上させれば２セル
の積層で済み、コストの低減が可能になるが、一方、従
来の電気二重層コンデンサでは２．７５Ｖ以上の電圧を
印加すると電解液の溶媒の分解が起るためコンデンサの
容量が低下したり、ガスの発生によって外装ケースが膨
張するために内部抵抗が増大したり、さらには電解液が
セルから漏れたりすることがあり、特に高温度の下で使
用したときに、このような劣化現象が顕著にあられれる
という問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するため本発明は、分極性電極と電解
液との界面において形成される電気二重層を利用する電
気二重層コンデンサにおいて、電解液としてスルホラン
、およびスルホラン誘導体の中から選ばれた少なくとも
１種類の溶媒と、プロピレンカーボネートとの混合溶媒
に電解質を溶解させた溶液を用い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り、本発明によ
るコンデンサは耐高温負荷特性および低温特性が優れた
ものである。

本発明において使用されるスルホラン、およびスルホラ
ン誘導体、たとえば３−メチルスルホランまたは２，４
−ジメチルスルホランは電気化学的な安定性が高く、電
解酸化あるいは電解還元を受けにくく、使用可能な電位
領域が最も広い溶媒の１つである。このため、電気二重
層コンデンサに用いる電解液の溶媒として好適であり、
３Ｖ以上の高い電圧を印加しても溶媒の分解が起らず、
信頼性の高い耐電圧特性の優れた電気二重層コンデンサ
を提供し得るものである。

しかし、一方ではスルホラン系溶媒は粘性が高く、かつ
凝固点も比較的高いために電解質溶液としたときの電気
伝導度が低く、特に低温領域においてはコンデンサの内
部抵抗が上昇することにより容量が低下してしまうとい
う欠点があった。本発明は、凝固点が低く低温特性およ
び電気化学的安定性も優れた溶媒であるプロピレンカー
ボネートを、スルホラン系溶媒に混合することによって
前記の欠点を解消したものである。

本発明において使用する混合溶媒中のプロピレンカーボ
ネートの含有率としては、高い電圧を印加したときの電
気化学的安定性と低温特性を両立させるためには、１０
〜８０容量％とすることが好ましく、さらに好ましくは
１５〜６０容量％、最も好ましくは２０〜５０容量％で
ある。

本発明における電解液の電解質としては、通常使用され
ているもの、たとえばアルカリ金属、アルカリ土類金属
、テトラフルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホ
ニウムなどのカチオンと、４塩化アルミン酸、４フッ化
ホウ酸、６フッ化リン酸、６フッ化ヒ酸、過塩素酸、ト
リフルオロメタンスルホン酸などのアニオンとを組合せ
てなる塩が好適に使用される。これらの塩の中で、溶媒
に対する溶解度、溶液の電気伝導度および電気化学的安
定性などの点でテトラアルキルホスホニウムおよびテト
ラアルキルアンモニウムの４フ・７化ホウ酸塩、６フッ
化リン酸塩、６フッ化ヒ酸塩、過塩素酸塩またはトリフ
ルオロメタンスルホン酸塩などは本発明における電解質
として特に好適である。

本発明において使用する分極性電極の材質については、
特に限定されないが、電解液に対して電気化学的に不活
性で、かつ比表面積の大きな活性炭あるいは活性炭繊維
を使用するのが好ましい。

特に、活性炭にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ
）等の結着剤を添加し、ロール成型してシート化し、ま
た必要に応じて延伸処理などを施した電極は、単位体積
当たりの容量、強度、長期信頼性に優れており好ましい
。

（実施例） 次に、実施例および比較例を図面に基づいて具体的に説
明する。

本発明の実施例および比較例に共通のものとして第１図
に示すようなコイン型の電気二重層コンデンサのユニッ
トセル（直径２（ｈｍ、厚み２．０　ｍｍ）を次のよう
にして作製した。まず、活性炭粉末（比表面積約２，０
００　ｍ　／　ｇ　）に１０重量％のポリテトラフルオ
ロエチレンを添加して湿式混練によってシート化した。

このようにして得られたシートを円板状に打ち抜いて分
極性電極１　（直径１５龍、厚さ０．７１１）とし、分
極性電極１とこれと同一の組成、形状を有する分極性電
極２とをポリプロピレン繊維不織布よりなるセパレータ
３を介してステンレス鋼製のキャップ４およびステンレ
ス鋼製の缶５からなる外装容器中に収納する。次に、ユ
ニットセル中に所定の電解液を注入して分極性電極１．
２およびセパレータ３中にこの電解液を充分に含浸させ
た後、ポリプロピレン製バッキング６を介してキャンプ
４および缶５の端部をかしめて封口した。

前述のようにして作製した電気二重層コンデンサのユニ
ットセルを使用し、第１表に示すような種々の電解液を
用いた各セルについて、２．８■の電圧を印加したとき
の初期容量（ＦＯ）および内部抵抗を測定した後、引続
いてこのセルに２．８■の電圧を印加しながら７０℃で
１０００時間貯蔵した後の容ｉｔ　（Ｆ）および内部抵
抗を測定し、これらの測定値を初期値と比較できるよう
に第１表に示した。内部抵抗は、交流二端子法（周波数
１ｋＨｚ）によって２０℃および一１０°Ｃにおいて測
定した。実施例１〜１０および比較例１．２における測
定結果は第１表に示した。

（本頁、以下余白） 第１表から明らかなように、本発明によれば、高温下に
おいて２．７５Ｖ以上の高い電圧を印加しても、従来の
ものと比較して容量の劣化が少なく、かつ内部抵抗の温
度依存性が小さい高信頼性の電気二重層コンデンサを提
供することができる。したがって、メモリーバックアン
プ電源として５．５■の定格で使用するときには、従来
の３セル積層から２セル積層にしてコストを低減するこ
とができる。また、２セル積層にすれば３セル積層の場
合と比べて容量を１．５倍にすることができるので実用
的に極めて有利である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、高温条件下での容
量劣化が少なく、内部抵抗の温度依存性が小さい高信頼
性の電気二重層コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気二重層コンデンサの一実施例
を示す部分断面図である。 １．２・・・・・・分極性電極、 ３・・・・・・セパレータ、 ４・・・・・・キャップ、 ５・・・・・・缶 ６・・・・・・パフキング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）分極性電極と電解液との界面において形成される
   電気二重層を利用する電気二重層コンデンサにおいて、
   前記電解液としてスルホラン、およびスルホラン誘導体
   の中から選ばれた少なくとも１種類の溶媒と、プロピレ
   ンカーボネートとの混合溶媒に電解質を溶解させた溶液
   を用いることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
2. （２）前記混合溶媒におけるプロピレンカーボネートの
   含有率が、１０〜８０容量％であ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. （３）前記電解質が、テトラアルキルホスホニウムまた
   はテトラアルキルアンモニウムよりなるカチオンと、４
   フッ化ホウ酸、６フッ化リン酸、６フッ化ヒ酸、過塩素
   酸またはトリフルオロメタンスルホン酸よりなるアニオ
   ンとを組合せた塩である特許請求の範囲第２項記載の電
   気二重層コンデンサ。