JPS6312123A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- 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。
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。
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フソ化リン酸、４フ・７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４９−６８２５４
号、特開昭５９−２３２４０９号などの公報）。
は従来、過塩素酸、６フソ化リン酸、４フ・７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４９−６８２５４
号、特開昭５９−２３２４０９号などの公報）。
（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ンクアンプ電源とし
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。
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ンクアンプ電源とし
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。
また、特開昭５９−２２２５２０号公報においては電極
への浸透性および耐高温負荷寿命が優れた溶媒としてグ
ライム（エチレングリコールジメチルエーテル）の誘導
体であるメチルモノグライムが提案されているが、この
溶媒の沸点は８０℃程度であり電気二重層コンデンサの
最斉使用温度である７０〜８５℃において２．７５Ｖ以
上の電圧を印加した場合、電解液の分解が避けられない
ので、メチルモノグライムの使用は制約されていた。
への浸透性および耐高温負荷寿命が優れた溶媒としてグ
ライム（エチレングリコールジメチルエーテル）の誘導
体であるメチルモノグライムが提案されているが、この
溶媒の沸点は８０℃程度であり電気二重層コンデンサの
最斉使用温度である７０〜８５℃において２．７５Ｖ以
上の電圧を印加した場合、電解液の分解が避けられない
ので、メチルモノグライムの使用は制約されていた。
（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、電解液の溶媒として、メ
チルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグ
ライムおよび一般弐ＲＯ（ＣＨｔＣＨｚＯ）、、Ｒ’
（ｎは１〜４の整数、Ｒ，Ｒ’はそれぞれ２〜８個の
炭素原子を有するアルキル基）で示される溶媒から選ば
れた少なくとも１種類の溶媒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。
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、電解液の溶媒として、メ
チルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグ
ライムおよび一般弐ＲＯ（ＣＨｔＣＨｚＯ）、、Ｒ’
（ｎは１〜４の整数、Ｒ，Ｒ’はそれぞれ２〜８個の
炭素原子を有するアルキル基）で示される溶媒から選ば
れた少なくとも１種類の溶媒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。
本発明において電解質の溶媒として使用されるグライム
類（エチレングリコール・ジメチルエーテル類）、特に
好ましくはメチルジグライム、メチルトリグライム、エ
チルモノグライム、またはエチルジグライムは電気化学
的に安定で電解酸化あるいは電解還元を受けに＜＜、使
用可能な電位領域が広い溶媒の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以上の電圧を印加しても殆ど分解を起さず
、低温においても内部抵抗が低く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。
類（エチレングリコール・ジメチルエーテル類）、特に
好ましくはメチルジグライム、メチルトリグライム、エ
チルモノグライム、またはエチルジグライムは電気化学
的に安定で電解酸化あるいは電解還元を受けに＜＜、使
用可能な電位領域が広い溶媒の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以上の電圧を印加しても殆ど分解を起さず
、低温においても内部抵抗が低く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、一方では前記のグライム系溶媒は生産量が比較
的少ないために棺高価であるという欠点があり、比較的
廉価なスルホラン（別名テトラメチレンスルホン）系溶
媒を、グライム系溶媒に混合することにより、本発明に
用いられる好適な溶媒が得られる。スルホラン系溶媒は
、グライム系溶媒と同様に電気化学的に安定な物質であ
りながら、凝固点が高いため単独では使用が制約されて
いるが、グライム系溶媒と混合して使用することにより
この欠点は解消される。このような混合溶媒として使用
する場合、グライム系溶媒の混合率としては１０〜８０
容量％、好ましくは１５〜６０容量％であり、さらに好
ましくは２０〜５０容量％である。
的少ないために棺高価であるという欠点があり、比較的
廉価なスルホラン（別名テトラメチレンスルホン）系溶
媒を、グライム系溶媒に混合することにより、本発明に
用いられる好適な溶媒が得られる。スルホラン系溶媒は
、グライム系溶媒と同様に電気化学的に安定な物質であ
りながら、凝固点が高いため単独では使用が制約されて
いるが、グライム系溶媒と混合して使用することにより
この欠点は解消される。このような混合溶媒として使用
する場合、グライム系溶媒の混合率としては１０〜８０
容量％、好ましくは１５〜６０容量％であり、さらに好
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
、テトラア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フソ化リン酸、６フッ化ヒ酸、過塩素酸、パ
ー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フッ化ホウ酸塩、６フッ化リン
酸塩、６フソ化ヒ酸塩、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
好適に使用される。
ているもの、たとえばアルカリ金属、アルカリ土類金属
、テトラア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フソ化リン酸、６フッ化ヒ酸、過塩素酸、パ
ー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フッ化ホウ酸塩、６フッ化リン
酸塩、６フソ化ヒ酸塩、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
好適に使用される。
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等を施した電極は、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
。
）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等を施した電極は、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。
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２０ｎ、厚み２．Ｏｌｍ）を次のようにし
て作製した。まず、活性炭粉末（比表面積約２．０００
ｒｄ／ 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１５１ｍ、厚さ０．７１ｍ）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を介してキャップ４
および缶５の端部をかしめて封口し一体化した。
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２０ｎ、厚み２．Ｏｌｍ）を次のようにし
て作製した。まず、活性炭粉末（比表面積約２．０００
ｒｄ／ 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１５１ｍ、厚さ０．７１ｍ）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を介してキャップ４
および缶５の端部をかしめて封口し一体化した。
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、２．８Ｖ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２．８Ｖの電圧を印加しながら７０℃
で１０００時間貯蔵した後の容量を測定し、初期容量（
ＦＯ）からの容量劣化率（％）を算出した。内部抵抗は
、交流二端子法（周波数１ｋＨｚ）によって２０℃およ
び一２５℃において測定した。実施例１〜１２および比
較例１．２における測定結果は第１表に示した。
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、２．８Ｖ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２．８Ｖの電圧を印加しながら７０℃
で１０００時間貯蔵した後の容量を測定し、初期容量（
ＦＯ）からの容量劣化率（％）を算出した。内部抵抗は
、交流二端子法（周波数１ｋＨｚ）によって２０℃およ
び一２５℃において測定した。実施例１〜１２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、本発明によるグライム系溶
媒を溶媒とする電解液を用いた場合、高温下において２
．７５Ｖ以上の電圧を印加しても、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。また、スルホラン系溶媒とグライム系溶媒との
混合溶媒を用いることにより、コンデンサの低温特性は
著しく改善され比較的廉価な溶媒で高信頼性のセルが得
られる。
媒を溶媒とする電解液を用いた場合、高温下において２
．７５Ｖ以上の電圧を印加しても、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。また、スルホラン系溶媒とグライム系溶媒との
混合溶媒を用いることにより、コンデンサの低温特性は
著しく改善され比較的廉価な溶媒で高信頼性のセルが得
られる。
（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。
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。
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・・・・・・バッキング。
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・・・・・・バッキング。
Claims (4)
- （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、
電解液の溶媒としてメチルジグライム、メチルトリグラ
イム、メチルテトラグライムおよび一般式ＲＯ（ＣＨ＿
２ＣＨ＿２Ｏ）＿ｎＲ′（ｎは１〜４の整数、Ｒ、Ｒ′
はそれぞれ２〜８個の炭素原子を有するアルキル基）で
示される溶媒から選ばれた少なくとも１種類の溶媒を用
いることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - （２）前記電解液の溶媒が、特許請求の範囲第１項記載
の溶媒から選ばれた少なくとも１種類の溶媒と、スルホ
ラン、３−メチルスルホランおよび２、４−ジメチルス
ルホランから選ばれた少なくとも１種類の溶媒との混合
溶媒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）前記混合溶媒における特許請求の範囲第１項記載
の溶媒の含有率が、１０〜８０容量％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。 - （４）電解液の溶質が、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
オンとを組合せてなる塩である特許請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載の電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155029A JPS6312123A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61155029A JPS6312123A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6312123A true JPS6312123A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15597112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61155029A Pending JPS6312123A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6312123A (ja) |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP61155029A patent/JPS6312123A/ja active Pending
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