JPS63215031A - 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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- JPS63215031A JPS63215031A JP62049201A JP4920187A JPS63215031A JP S63215031 A JPS63215031 A JP S63215031A JP 62049201 A JP62049201 A JP 62049201A JP 4920187 A JP4920187 A JP 4920187A JP S63215031 A JPS63215031 A JP S63215031A
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-
- Y—GENERAL 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
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- 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
本発明は各種電子機器にメモリーバックアップ用などと
して用いられる電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
して用いられる電気二重層コンデンサに関するものであ
る。
従来の技術
従来におけるこの種の電気二重層コンデンサは活性炭粒
子をルス成型したり適当なバインダーとして練合したも
のを集電体金属上に塗布したり。
子をルス成型したり適当なバインダーとして練合したも
のを集電体金属上に塗布したり。
活性炭繊維上にアルミニウムの溶射層を形成して分極性
電極とし、この分極性電極をそれぞれステンレススチー
ルからなる金属ケースに収納し、２つの分極性電極を間
に電解液とセパレータを介して対向させ、両金属ケース
の開口周縁部をガスケットを介して封口して構成してい
た。
電極とし、この分極性電極をそれぞれステンレススチー
ルからなる金属ケースに収納し、２つの分極性電極を間
に電解液とセパレータを介して対向させ、両金属ケース
の開口周縁部をガスケットを介して封口して構成してい
た。
ここで電解液は大きく２つの系に分類される。
すなわち一つは硫酸あるいは水酸化カリウムの水溶液系
電解液であり二つめはプロピレンカーボネートやγ−ブ
チロラクトン等の有機溶媒にテトラエチルアンモニウム
のホウフッ化塩や過塩素酸塩を溶質とした非水系電解液
である。
電解液であり二つめはプロピレンカーボネートやγ−ブ
チロラクトン等の有機溶媒にテトラエチルアンモニウム
のホウフッ化塩や過塩素酸塩を溶質とした非水系電解液
である。
前者の水溶液系のものは水の理論分解電圧である１、２
３Ｖによシ規制されて、単セル当りでは耐電圧の高い素
子を得ることは不可能である。従って半導体メモリーに
必要なバックアップ電圧を得るだめには５〜６個以上の
単セルを積層直列化する必要があった。
３Ｖによシ規制されて、単セル当りでは耐電圧の高い素
子を得ることは不可能である。従って半導体メモリーに
必要なバックアップ電圧を得るだめには５〜６個以上の
単セルを積層直列化する必要があった。
一方、後者の非水溶液の電解液を用いた場合は、水溶液
系の場合に比べ単セル当りの耐電圧が２倍以上であり、
積層個数も水溶液系のものに比べて捧〜狛ですむため、
小形、軽量化が可能である。
系の場合に比べ単セル当りの耐電圧が２倍以上であり、
積層個数も水溶液系のものに比べて捧〜狛ですむため、
小形、軽量化が可能である。
代表的な非水系の電解液組成としては、テトラエチルア
ンモニウムのホウフッ化塩とプロピレンカーボネートが
挙げられ、この電解液を使用した場合、７０℃の高温度
下で約２０ＱＯ時間の連続電圧印加が可能である。
ンモニウムのホウフッ化塩とプロピレンカーボネートが
挙げられ、この電解液を使用した場合、７０℃の高温度
下で約２０ＱＯ時間の連続電圧印加が可能である。
しかし、上記と同一構成にて８６°Ｃ中で使用した場合
、内部直流抵抗の増加あるいは静電容量の減少が短時間
で発生する。このため８５℃で使用するためには更に積
層枚数を増やして使用しなければならないという欠点を
有していた。
、内部直流抵抗の増加あるいは静電容量の減少が短時間
で発生する。このため８５℃で使用するためには更に積
層枚数を増やして使用しなければならないという欠点を
有していた。
発明が解決しようとする問題点
従来の電気二重層コンデンサ用の非水系電解液は、溶質
として用いていたテトラアルキルアンモニウム塩の分解
電圧が低く、またその分解生成物が反応性に富んでいる
ため、８５°Ｃの高温下での連続電圧印加によって、ガ
ス発生あるいは分極性電極表面上への反応生成物の付着
が原因で、著しい内部直流抵抗の増加あるいは容量の減
少を招くという欠点を有していた。
として用いていたテトラアルキルアンモニウム塩の分解
電圧が低く、またその分解生成物が反応性に富んでいる
ため、８５°Ｃの高温下での連続電圧印加によって、ガ
ス発生あるいは分極性電極表面上への反応生成物の付着
が原因で、著しい内部直流抵抗の増加あるいは容量の減
少を招くという欠点を有していた。
本発明は、従来技術における上記問題点を解決しようと
するもので、電解液組成の溶質の分解電圧を向上させる
ことにより、高温度下で長時間使用できる電気二重層コ
ンデンサの提供を目的とするものである。
するもので、電解液組成の溶質の分解電圧を向上させる
ことにより、高温度下で長時間使用できる電気二重層コ
ンデンサの提供を目的とするものである。
問題点を解決するための手段
この問題を解決するために本発明は、電解液の溶質のカ
チオンにＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニ作用 このような本発明によれば、溶媒中に溶解した溶質は■
イオンであるカチオンとｅイオンのアニオンに電離する
。式（１）にテトラアルキルアンモニウムのホウフッ化
塩のその電離イオンを示す。
チオンにＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニ作用 このような本発明によれば、溶媒中に溶解した溶質は■
イオンであるカチオンとｅイオンのアニオンに電離する
。式（１）にテトラアルキルアンモニウムのホウフッ化
塩のその電離イオンを示す。
Ｒ２ＨＢＦ４＋溶媒
→ （Ｒ２Ｈ”）溶媒＋（ＢＦ４−）溶媒 ・・・・・
・０）そしてこのカチオンが一極で電気化学的な還元反
応を起こした場合、次の（２）及び（３）式で示される
。
・０）そしてこのカチオンが一極で電気化学的な還元反
応を起こした場合、次の（２）及び（３）式で示される
。
ＲＮ＋＋ａ−→ＲＮ・ ・・・・・・・・・
鱒）ＲＮ・→Ｂ３Ｎ＋Ｒ・ ・・・・旧・・
（３）ＲＯ（ラジカル）はそれ同志がカップリング反
応を起こしたり（式４）、溶媒分子を攻撃するような後
続反応（弐６）を伴う。
鱒）ＲＮ・→Ｂ３Ｎ＋Ｒ・ ・・・・旧・・
（３）ＲＯ（ラジカル）はそれ同志がカップリング反
応を起こしたり（式４）、溶媒分子を攻撃するような後
続反応（弐６）を伴う。
ＲＯ＋ＲＯ→Ｒ−Ｒ・・・・・・・・・ （４）Ｒ・十
溶媒分子→ポリマー ・・・・・・・・・ （６）
式＠）から式（四までの一連の反応により一極の電極表
面上にポリマーが生成するため、電極を構成する活性炭
粒子あるいは繊維同志の接触が悪くなった９、あるいは
容量に寄与する有効面積が減少するなどの理由から、内
部直流抵抗が増大したシ。
溶媒分子→ポリマー ・・・・・・・・・ （６）
式＠）から式（四までの一連の反応により一極の電極表
面上にポリマーが生成するため、電極を構成する活性炭
粒子あるいは繊維同志の接触が悪くなった９、あるいは
容量に寄与する有効面積が減少するなどの理由から、内
部直流抵抗が増大したシ。
容量が減少しコンデンサの劣化となる。更にこの劣化反
応は素子を高温下に置くことでより低い電圧で発生する
。
応は素子を高温下に置くことでより低い電圧で発生する
。
この劣化反応を抑制するため次の３つの方法が考えられ
る。
る。
（１）アルキル基を長くすることで被還元元素の窒素と
電極間の距離を遠くし、還元されにくくする。
電極間の距離を遠くし、還元されにくくする。
（２）側鎖の多いアルキル基を導入することでカチオン
構造をバルキーにして窒素原子を覆い、還元されにくく
する。
構造をバルキーにして窒素原子を覆い、還元されにくく
する。
（３）電子供与性の高いアルキル基を導入することで窒
素原子上の電子密度を高くし、還元されにくくする。
素原子上の電子密度を高くし、還元されにくくする。
しかし、分子構造を大きくしたりすると、イオンの拡散
係数が小さくなシミ導度が悪くなったシ、分子自体の立
体障害により不安定となシ分解し易くなる。
係数が小さくなシミ導度が悪くなったシ、分子自体の立
体障害により不安定となシ分解し易くなる。
そこで低分子量でかつ中心元素の窒素原子を置換基で包
みこみ電極と接触しにくい構造としてＮ、Ｎ−ジアルキ
ルピロリジニウムイオンをアニオンとする溶質を用いる
ことにより耐電圧が高く、８５℃の高温度下で使用して
も内部直流抵抗の増加や容量減少の小さなコンデンサが
得られるようになる。
みこみ電極と接触しにくい構造としてＮ、Ｎ−ジアルキ
ルピロリジニウムイオンをアニオンとする溶質を用いる
ことにより耐電圧が高く、８５℃の高温度下で使用して
も内部直流抵抗の増加や容量減少の小さなコンデンサが
得られるようになる。
実施例
以下、本発明の一実施例による電気二重層コンデンサの
構成を図に示す。図において分極性電極１として、活性
炭繊維の片側表面にアルミニウムの金属層をプラズマ溶
射法により導電性電極２を形成して構成し、この分極性
電極１を間にポリプロピレン製のセパレータ３を介して
電子的短絡を防止し、電解液を注入した後、コイン型の
ステンレスケース４に上記構成物を入れ、ガスケット５
で両極を絶縁するとともに封口した。
構成を図に示す。図において分極性電極１として、活性
炭繊維の片側表面にアルミニウムの金属層をプラズマ溶
射法により導電性電極２を形成して構成し、この分極性
電極１を間にポリプロピレン製のセパレータ３を介して
電子的短絡を防止し、電解液を注入した後、コイン型の
ステンレスケース４に上記構成物を入れ、ガスケット５
で両極を絶縁するとともに封口した。
このような構成をしたコンデンサの電解液として表１に
示すものを検討した。表中屋１〜６までが本発明のコン
デンサ、＆７〜９までが従来のものである。
示すものを検討した。表中屋１〜６までが本発明のコン
デンサ、＆７〜９までが従来のものである。
また、煮１〜９までの初期内部直流抵抗値と、８６℃に
て定格電圧（単セルに２．８Ｖ ）を印加し１０００時
間を経過したコンデンサの内部直流抵抗値及び初期静電
容量値を基準とする静電容量変化率を同じく表１に示し
た。
て定格電圧（単セルに２．８Ｖ ）を印加し１０００時
間を経過したコンデンサの内部直流抵抗値及び初期静電
容量値を基準とする静電容量変化率を同じく表１に示し
た。
表１から、＆７ 、８ 、９の従来の電解液を使用した
ものより、＆１〜６のＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニウ
ムイオンをカチオンとする電解液を用いた本発明のコン
デンサの特性が良好であることがわかる。これはＮ、Ｎ
−ジアルキルピロリジニウムイオンの電気化学的安定性
に帰因すると考えられる。
ものより、＆１〜６のＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニウ
ムイオンをカチオンとする電解液を用いた本発明のコン
デンサの特性が良好であることがわかる。これはＮ、Ｎ
−ジアルキルピロリジニウムイオンの電気化学的安定性
に帰因すると考えられる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、電解液の溶質のカチオン
にＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニウムイオンを用いるこ
とにより、８６℃中でも長時間特性の安定した電気二重
層コンデンサを得ることができる。
にＮ、Ｎ−ジアルキルピロリジニウムイオンを用いるこ
とにより、８６℃中でも長時間特性の安定した電気二重
層コンデンサを得ることができる。
図は本発明の一実施例による電気二重層コンデンサを断
面にて示す正面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・・導電性電極
、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・ステンレ
スケース、５・・・・・・ガスケット。
面にて示す正面図である。 １・・・・・・分極性電極、２・・・・・・導電性電極
、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・ステンレ
スケース、５・・・・・・ガスケット。
Claims (6)
- （１）分極性電極と電解液との界面で形成される電気二
重層を利用し、かつ電解液の溶質のカチオンに、Ｎ，Ｎ
−ジアルキルピロリジニウムイオン（▲数式、化学式、
表等があります▼）を用いたことを特徴とする 電気二重層コンデンサ。 - （２）Ｎ，Ｎ−ジアルキルピロリジニウムイオンは、Ｎ
−メチル，Ｎ−エチルピロリジニウム塩である特許請求
の範囲第１項記載の電気二重層コンデンサ。 - （３）Ｎ，Ｎ−ジアルキルピロリジニウムイオンは、Ｎ
，Ｎ−ジメチルピロリジウム塩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。 - （４）電解液の溶質のアニオンとして、ホウフッ化塩（
ＢＦ＿４＾−）、６フッ化リン酸（ＰＦ＿６＾−）、ま
たは６フッ化ヒ素塩（ＡｓＦ＿６＾−）の中から選ばれ
たものを用いた特許請求の範囲第１項記載の電気二重層
コンデンサ。 - （５）分極性電極を活性炭で構成した特許請求の範囲第
１項記載の電気二重層コンデンサ。 - （６）少なくとも一方の電極が非分極性電極からなる特
許請求の範囲第１項記載の電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049201A JPS63215031A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049201A JPS63215031A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63215031A true JPS63215031A (ja) | 1988-09-07 |
Family
ID=12824379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62049201A Pending JPS63215031A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63215031A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088658A1 (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Power Systems Co., Ltd. | 蓄電要素及び電気二重層キャパシタ |
| JP2005260031A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Japan Carlit Co Ltd:The | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
| JP2006344808A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Nec Tokin Corp | 電気二重層コンデンサ |
| JP2006352094A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-12-28 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ及び電気二重層キャパシタ用電解液 |
| US7656645B2 (en) | 2004-03-12 | 2010-02-02 | Japan Carlit Co., Ltd. | Electrolytic solution for electric double layer capacitor and electric double layer capacitor |
| JP2010062573A (ja) * | 2001-03-26 | 2010-03-18 | Nisshinbo Holdings Inc | 蓄電デバイス用電解液および電気二重層キャパシタ |
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| JP2019029570A (ja) * | 2017-08-01 | 2019-02-21 | 大塚化学株式会社 | 電解液用溶媒 |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP62049201A patent/JPS63215031A/ja active Pending
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