JPS63196028A - 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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JPS63196028A
JPS63196028A JP62029124A JP2912487A JPS63196028A JP S63196028 A JPS63196028 A JP S63196028A JP 62029124 A JP62029124 A JP 62029124A JP 2912487 A JP2912487 A JP 2912487A JP S63196028 A JPS63196028 A JP S63196028A
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JP
Japan
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electrode
electric double
activated carbon
layer capacitor
double layer
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Pending
Application number
JP62029124A
Other languages
English (en)
Inventor
北井 達也
東 史郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63196028A publication Critical patent/JPS63196028A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

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キャパシタに係わり、さらに詳しく
はその電気二重層キャパシタユニット(以下、ユニット
という)の改良に関する。
〔従来の技術〕
電気二重層キャパシタはユニットを1個または2個以上
積層して適宜の外装体内に収容することによって構成さ
れている。
そして、上記電気二重層キャパシタにおけるユニットは
、例えば第1図に示すように、対向する2枚の集電板2
.2間にセパレータ3で隔離された一対の電極4.4を
配設し、その周縁部外方に絶縁リング5.5を設けた構
造をしており、上記電極4の材料としては、活性炭が比
表面積が太き(、大きな静電容量を持ち得ることから好
用されている。
ところが、活性炭を電極材料として用いた場合、特に活
性炭が粉末状の場合には、ユニット1の組立時に、活性
炭が飛び散って、絶縁リング5に付着し、その絶縁リン
グ5に付着した活性炭によって、電極間に短絡が生じる
という問題がある。
そのため、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹
脂系撥水性バインダーや、カルボキシメチルセルロース
、ポリビニルアルコールなどの親水性バインダーを用い
て活性炭を結着し、ユニ)トの組立時に活性炭が飛び散
って電橋間に短絡が生じるのを防止することが検討され
ている(例えば、特開昭61−26207号公報、特開
昭60−171714号公報)。
しかしながら、ポリテトラフルオロエチレンなどの攬水
性バインダーを用いた場合、柔軟で乾燥しても成形可能
であるという利点があるものの、電解液が水溶液系の場
合、バインダーの有する撥水性のため、電極が電解液を
吸収しないという問題があり、一方、カルボキシメチル
セルロースやポリビニルアルコールなどの親水性バイン
ダーを用いた場合は、乾燥すると結着力が著しく低下し
て脆くなり、乾燥した状態での成形性が非常に悪いとい
う問題がある。すなわち、ポリテトラフルオロエチレン
などの撥水性バインダーでは、前記特開昭6l−262
0T号公報のように有機電解液を用いる場合は電解液を
吸収しないという問題は生じず、その長所を発揮できる
が、水溶液系の電解液を用いる場合には電極が電解液を
吸収しないためキャパシタ性能がまったく発揮できない
、そして、カルボキシメチルセルロースやポリビニルア
ルコールなどの親水性バインダーでは乾燥した状態で円
板状に加圧成形したり、ロールでシート状に成形するこ
とが非常に困難であり、また、たとえ成形できたとして
も、強度がきわめて弱く、シート状のものを所定形状に
打抜く際や、あるいはユニットの組立中に崩壊するため
、湿潤状態で使用することを余儀な(され、その結果、
電極材料の充填量の減少や電解液の組成変化などを引き
起こし実用性を欠くようになるのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は、上記従来製品が持っていた電極の成形性と
電解液吸収性とが両立しないといった問題点を解決し、
電極作製にあたっては良好な成形性を付与し、かつ作製
後の電極には良好な電解液吸収性を備えさせることを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、撥水性のバインダーと親水性のバインダーと
を併用することにより、電極に撥水性バインダーに基づ
く良好な成形性と親木性バインダーに基づく良好な電解
液吸収性を兼ね備えさせたものである。
本発明において、撥水性バインダーとしては、例えばポ
リテトラフルオロエチレンなどが用いられ、親水性バイ
ンダーとしては、例えばカルボキシメチルセルロース、
ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウムなどが用
いられる。
そして、これら撥水性バインダーや親木性バインダーの
使用量としては、活性炭100重量部に対して撥水性バ
インダーを1〜4重量部、親水性バインダーを0.3〜
3重量部用いるのが好ましい。
これは撥水性バインダーの使用量が活性炭100重量部
に対して1重量部より少ない場合は成形性が低下し、一
方、撥水性バインダーの使用量が活性炭100重量部に
対し4重量部より多くなると撥水性が強くなりすぎて電
極が電解液を吸収しなくなるからである。そして、親水
性バインダーはその結着作用よりもむしろ電解液吸収性
を期待しており、その使用量が活性炭100重量部に対
して0.3重量部より少ない場合は電極の電解液吸収能
力が低下して充分な電極特性を発揮できなくなり、また
親水性バインダーの使用量が活性炭100重量部に対し
て3重量部より多くなるとそれに伴って電極中の活性炭
の充填量が少なくなり、かつ、かさ高くなって電極の充
填密度が低下するので好ましくないからである。
電極材料としての活性炭としては、通常、粉末活性炭が
用いられるのが、粉末活性炭と活性炭素繊維布(例えば
、織布状の活性炭素繊維クロス、不織布状の活性炭素繊
維フェルト)とを併用してもよい。
電解液として、例えば硫酸水溶液、水酸化カリウム水溶
液、水酸化ナトリウム水溶液などの水溶液系の電解液が
用いられる。
〔実施例〕
粉末活性炭100gにエチルアルコール200ccとポ
リテトラフルオロエチレンの水性ディスパージラン(固
形分60重量%)3gとを混合、撹拌し、濾過、水洗し
てエチルアルコールを除去したのち濃度3重量%のカル
ボキシメチルセルロース水溶液20.を加え、混合し、
乾燥した。これを用いて、次に示すような2通りの方法
で電極を作製した。
(1)  乾燥したのち、32メツシユ(32メツシユ
パス、100メツシユ不通過の大きさ)に造粒し、秤量
後、プレスで加圧成形して、直径7.0m+*、厚さ0
.4−園の電極を作製した。
偉) 乾燥後、ロールで厚さ0.4−謡のシート状に成
形し、該シートを打ち抜いて、直径7.0■■、厚さ0
.4−■の電極を作製した。
つぎに、ポリテトラフルオロエチレンとカルボキシメチ
ルセルロースの量を変化させて電極を作製し、得られた
電極の吸水時間と強度を調べた。
その結果を第1表に示す、なお、電極作製は前記のよう
にプレスで加圧成形する方法とロールでシート化してか
ら打ち抜(方法の2通りの方1で行ったが、作製方法の
相違による電極間の性能の差はほとんどなかったので、
第1表にはプレスで加圧成形することによって作製した
ものについて示した。なお、第1表中のポリテトラフル
オロエチレンやカルボキシメチルセルロースの量は、粉
末活性炭100重量部に対する割合で示している。
第1表に示すように、ポリテトラフルオロエチレンとカ
ルボキシメチルセルロースとを併用した試料記号F、G
、Hの電極は、割れが発生せず、かつ良好な吸水性を示
した。上記吸水時間の測定に使用された水の量は、ユニ
7)の一方の電極に注入される電解液量に相当し、電極
の水の吸収性と電解液の吸収性とにほとんど差がないこ
とから、上記吸水試験の結果から、試料記号F、C,,
Hの電極は作業性の低下を招かない範囲で電解液を吸収
するものと判断できる。
つぎに、試料記号FSG、Hの電極を用いて、第1図に
示すような構造のユニットを作製し、さらに該ユニット
を用いて、第2図に示すような構造の電気二重層キャパ
シタを作製し、その性能を評価した。
第1図において、1はユニットであり、2は集電板で、
二〇集電板2はカーボンを配合した厚さ0.1−のポリ
プロピレン系シート (ポリプロピレンにエチレンプロ
ピレンジエンゴム(E P DM)が少量配合されてい
るシート)からなり、3は厚さ25μmの微孔性ポリプ
ロピレンフィルムからなるセパレータである。4は電極
で、前記のように粉末活性炭を電極材料とし、バインダ
ーとしてポリテトラフルオロエチレンとカルボキシメチ
ルセルロースとを併用したものであり、各電極4には電
解液として33重量%硫酸水溶液をそれぞれ1OpEず
つ含浸させている。そして、集電板2と絶縁リング5と
の間および絶縁リング5.5間は図示していないが接着
剤で接着されている。
このユニット1の組立は、集電板2と絶縁リング5とを
接着してグロメットと呼ばれる容器状物を作製し、その
グロメット内に電極4を挿入し、その電極4部分に電解
液を注入し、電解液を電極4に吸収させ、このような電
極4入りのグロメットを一対準備して、その一方のグロ
メットにセパレータ3を配置し、そのセパレータ3を配
置した側のグロメットを反転してセパレータ3を介して
電極4.4が対向するようにして他方のグロメット上に
重ね合わせ、絶縁リング5.5間を接着剤で接着するこ
とによって行われた。
そして、電気二重層キャパシタは、上記のように作製し
たユニットlを6個積層して、金属製の外装ケース11
.金属製のキャップ12、樹脂製のガスケツ)13で形
成される外装体内に封入し、電圧印加して、つまり充電
して、一方の電極を負に、他方の電極を正に帯電させる
ことによって作製した。なお、第2図において、14は
キャップ12の上部に配置された絶縁板、15は負極端
子、16は正極端子である。そして、ユニットlは簡略
化のため外面だけを概略的に示している。また、上記電
気二重層キャパシタの作製にあたっては、電極と集電板
との接触抵抗の低減とユニット間の接触抵抗の低減をは
かるため、その組立時、ユニットをその厚み方向に約2
0%圧縮した。
上記のようにして作製した3種類の電気二重層キャパシ
タについて、キャパシタ体積(体積は外装ケース11の
底面からカール部分上端までの高さを持つ円筒体として
算出)当たりの静電容量を測定した。その結果を第2表
に示す。
第    2    表 第2表に示すように、バインダーとしてポリテトラフル
オロエチレンとカルボキシメチルセルロースを併用して
作製した電極を用いた電気二重層キャパシタは、いずれ
もキャパシタ体積当たりの静電容量が0.12F/−以
上あり、市販品(現在市販の5.5■系電気二重層キャ
パシタのキャパシタ体積当たりの静電容量は、通常、0
.05〜0.11F/−程度である)と比べても、充分
に実用に供し得る性能を有していた。
もとより、上記試料番号1〜3の電気二重層キャパシタ
では、それらのユニットの組立時における活性炭の飛散
による短絡発生はなかうた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では、電極のバインダーと
してポリテトラフルオロエチレンなどの撥水性バインダ
ーとカルボキシメチルセルロースなどの親水性バインダ
ーとを併用することにより、電極に撥水性バインダーに
基づく良好な成形性と親水性バインダーに基づく良好な
電解液吸収性を備えさせ、性能面でも充分に実用に供し
得る電気二重層キャパシタを容易に作製することができ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図はユニットの一例を示す断面図であり、第2図は
電気二重層キャパシタの一例を示す断面図である。 1・・・ユニット、 4・・・電極 第1 已 4−・tfiF 纂2521

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 活性炭を電極材料とし、水溶液系の電解液を用
    いる電気二重層キャパシタユニットを有してなる電気二
    重層キャパシタにおいて、上記ユニットの電極のバイン
    ダーとして撥水性バインダーと親水性バインダーとを併
    用したことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
  2. (2) 撥水性バインダーがポリテトラフルオロエチレ
    ンで、親水性バインダーがカルボキシメチルセルロース
    である特許請求の範囲第1項記載の電気二重層キャパシ
    タ。
JP62029124A 1987-02-10 1987-02-10 電気二重層キヤパシタ Pending JPS63196028A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0266918A (ja) * 1988-09-01 1990-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気二重層キャパシタ
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FR2793600A1 (fr) * 1999-05-10 2000-11-17 Europ Accumulateurs Electrode de supercondensateur, supercondensateur et procede de fabrication
JP4840358B2 (ja) * 2005-04-28 2011-12-21 日本ゼオン株式会社 電気化学素子電極

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