JPWO2011046173A1 - Electrode active material and use thereof, and method for producing electrode active material - Google Patents

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Abstract

本発明の電極活物質の製造方法は、炭素材料を、250℃以上の温度及び3.9MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する賦活処理工程を含む。これにより、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質を実現することができる。The method for producing an electrode active material of the present invention includes an activation treatment step in which a carbon material is activated in the presence of water at a temperature of 250 ° C. or higher and a pressure of 3.9 MPa or higher. Thereby, the electrode active material which can provide the electrode excellent in durability is realizable.

Description

本発明は、電極活物質及びその利用、並びに電極活物質の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an electrode active material, its use, and a method for producing an electrode active material.

電気二重層キャパシタは、蓄電デバイスの1種であり、炭素電極と電解液との界面に生ずる電気二重層への蓄電現象を利用したキャパシタである。電気二重層キャパシタは、一般的に、容器と、その容器内に収容された、セパレータを挟んで配置される一対の炭素電極及び一対の集電体とを有しており、容器内には、イオン導電性の電解液が導入されている。   An electric double layer capacitor is a kind of power storage device, and is a capacitor that uses a power storage phenomenon in an electric double layer that occurs at the interface between a carbon electrode and an electrolyte. An electric double layer capacitor generally has a container and a pair of carbon electrodes and a pair of current collectors, which are accommodated in the container and are arranged with a separator interposed therebetween. An ion conductive electrolyte is introduced.

このような電気二重層キャパシタは、非常に大きい静電容量が得られ、伝統的なキャパシタに比べてエネルギー密度は100〜1000倍にも及ぶことが知られている。また、化学反応によって電荷を蓄積する一般的な蓄電池とは異なり、物理的に電荷を蓄積するため、極めて短時間で充放電を行うことができ、また半永久的に蓄電能力を維持することができる。   It is known that such an electric double layer capacitor has a very large capacitance, and the energy density is 100 to 1000 times that of a conventional capacitor. In addition, unlike general storage batteries that store electric charge by chemical reaction, it is possible to charge and discharge in an extremely short time because it physically stores electric charge, and to maintain power storage capacity semipermanently. .

上記のような特徴から、電気二重層キャパシタは次世代の蓄電手段として非常に注目されており、特に、高い頻度で大電流の充放電を繰り返す必要のある電力貯蔵用として注目されている。   Due to the above characteristics, the electric double layer capacitor is attracting a great deal of attention as a next-generation power storage means, and in particular as a power storage that needs to be repeatedly charged and discharged with a large current at a high frequency.

電気二重層キャパシタには、一般的に、比表面積が極めて大きい活性炭を電極として用いるものと、比表面積が比較的小さい非多孔質炭素を電極として用いるものとの2つの種類が知られている。これらの中でも、非多孔質炭素を電極として用いるものは、比表面積が極めて大きい活性炭を電極として用いるものと比較して、電極体積あたりの静電容量及び耐電圧が高いことが実証されている。   There are generally known two types of electric double layer capacitors, one using activated carbon having a very large specific surface area as an electrode and one using nonporous carbon having a relatively small specific surface area as an electrode. Among these, those using non-porous carbon as an electrode have been demonstrated to have a higher electrostatic capacity and withstand voltage per electrode volume than those using an activated carbon having an extremely large specific surface area as an electrode.

上記非多孔質炭素としては、石油系ニードルコークスを焼成したか焼コークスを、質量比2.5〜4倍量のアルカリ剤と混合して焼成するアルカリ賦活工程と、アルカリ賦活工程後のか焼コークスを洗浄及び乾燥し、更に不活性雰囲気下で焼成する後焼成工程とを含む方法により作製された電極活物質が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Examples of the non-porous carbon include an alkali activation step in which calcined coke obtained by calcining petroleum needle coke is mixed with an alkali agent having a mass ratio of 2.5 to 4 times, and calcined coke after the alkali activation step. An electrode active material produced by a method including washing and drying, and further a post-baking step of baking in an inert atmosphere is known (see, for example, Patent Document 1).

また、アルカリ剤を用いない方法として、石炭系重質油等の物質由来のコークスを有機溶剤で抽出処理するときの抽出残分を熱処理し、その後有機溶剤を除去することによって電極活物質を作製する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, as a method that does not use an alkali agent, an electrode active material is produced by heat treating the extraction residue when extracting coke derived from substances such as heavy coal oil with an organic solvent, and then removing the organic solvent. There is a known method (see, for example, Patent Document 2).

日本国公開特許公報「特開2008−205173号公報(2008年9月4日公開)」Japanese Unexamined Patent Publication "JP 2008-205173 Patent Publication No. (September 4, 2008 published)" 日本国公開特許公報「特開2008−135587号公報(2008年6月12日公開)」Japanese Unexamined Patent Publication "JP 2008-135587 Patent Publication No. (June 12, 2008 published)"

しかしながら、上記従来の構成よりも耐久性に優れた電極が望まれている。   However, an electrode having higher durability than the conventional configuration is desired.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質、当該電極活物質を用いて得られる電極、当該電極を用いた蓄電デバイス、及び当該蓄電デバイスを備えた電子デバイス、並びに当該電極活物質の製造方法を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to use an electrode active material capable of providing an electrode having excellent durability, an electrode obtained using the electrode active material, and the electrode. It is to realize the electrical storage device, the electronic device including the electrical storage device, and the method for manufacturing the electrode active material.

本発明者は上記課題を解決するために、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質について鋭意検討を行った。   In order to solve the above problems, the present inventor has intensively studied an electrode active material that can provide an electrode having excellent durability.

本発明者は、特許文献1に記載の電極活物質から得られる電極の耐久性が低くなる原因は、電極活物質の作製時に大量のアルカリによって賦活処理を行っているため、アルカリ等の不純物が、電極活物質に残存していることであると考えた。   The present inventor has the reason that the durability of the electrode obtained from the electrode active material described in Patent Document 1 is reduced because the activation treatment is performed with a large amount of alkali during the production of the electrode active material. It was thought that it remained in the electrode active material.

また、大量のアルカリによって賦活処理を行う場合、加熱によってアルカリ金属をガス化させ炭素組織の奥まで浸透させる。例えば、アルカリがKOHの場合は金属Kをガス化させるために700〜800℃の温度範囲で賦活処理を行う。このため、炭素組織の奥まで浸透したK等のアルカリ金属は炭素組織内部に閉じ込められてしまい除去が困難となると考えた。   Further, when the activation treatment is performed with a large amount of alkali, the alkali metal is gasified by heating and penetrated to the depth of the carbon structure. For example, when the alkali is KOH, the activation treatment is performed in a temperature range of 700 to 800 ° C. in order to gasify the metal K. For this reason, it was considered that alkali metals such as K that had penetrated deep into the carbon structure were confined inside the carbon structure, making it difficult to remove.

特に、比表面積を大きく賦活する場合は炭素組織が多孔性となるのでアルカリ金属はある程度除去し易くなるが、比表面積が小さい非多孔性の場合では外部へ通じる空間が殆どないので除去が極めて困難となると考えられる。   In particular, when the specific surface area is activated greatly, the carbon structure becomes porous, so that alkali metals are easily removed to some extent. However, in the case of a non-porous structure with a small specific surface area, there is almost no space leading to the outside, which makes it extremely difficult to remove. It is thought that it becomes.

その結果、アルカリによって賦活処理を行う場合では、賦活処理後に後処理を行っても、これらのアルカリは完全には除去されないと考えた。   As a result, when the activation treatment was performed with alkali, it was considered that these alkalis were not completely removed even if post-treatment was performed after the activation treatment.

そして、電極活物質にアルカリ等の不純物が残存することによって、作製する電極にアルカリ成分等が残存することになり、その結果、電極からガスが発生する場合があり、電極活物質から作製した電極の耐久性を低下させ得ると考えた。   And when impurities, such as an alkali, remain in an electrode active material, an alkali component etc. will remain in the electrode to produce, As a result, gas may be generated from an electrode, and an electrode produced from an electrode active material It was thought that the durability of can be reduced.

また、特許文献2に記載の電極活物質から得られる電極の耐久性が低くなる原因は、電極活物質の作製時に大量の有機溶剤によって賦活処理を行っていることであると考えた。つまり、従来の電極活物質は、大量の有機溶剤によって賦活処理を行っているため、当該有機溶剤は、賦活処理後に後処理を行っても、完全には除去されないと考えた。そして、電極に有機溶剤が残存していると、電極活物質から作製した電極の耐久性を低下させ得ると考えた。   Moreover, it was thought that the cause that the durability of the electrode obtained from the electrode active material described in Patent Document 2 was reduced was that the activation treatment was performed with a large amount of an organic solvent during the production of the electrode active material. In other words, since the conventional electrode active material is activated by a large amount of organic solvent, it was considered that the organic solvent was not completely removed even after post-treatment after activation. And when the organic solvent remained in the electrode, it thought that the durability of the electrode produced from the electrode active material could be reduced.

尚、溶剤によって賦活処理を行う場合は、炭素組織の一部を溶解しながら炭素組織の奥まで溶剤が浸透していくため、炭素組織の奥まで浸透した溶剤は炭素組織内部に閉じ込められてしまい除去が困難となると考えられる。また、比表面積を大きく賦活する場合は炭素組織が多孔性となるので溶剤は除去し易くなるが、比表面積が小さい非多孔性の場合は外部へ通じる空間が殆どないので除去が極めて困難となると考えられる。   In addition, when the activation process is performed with a solvent, the solvent penetrates deep into the carbon structure while dissolving a part of the carbon structure, so that the solvent that penetrates into the carbon structure is confined inside the carbon structure. Removal is considered difficult. In addition, when the specific surface area is greatly activated, the carbon structure becomes porous, so the solvent is easy to remove.However, in the case of the non-porous structure having a small specific surface area, there is almost no space leading to the outside, so that removal is extremely difficult. Conceivable.

更には、本発明者の検討の結果、電極に有機溶剤が残存していると、電極活物質から作製した電極の漏れ電流が大きくなることが明らかとなった。このため、特許文献2に記載の構成では、エネルギー効率が悪化し得る。   Furthermore, as a result of the study by the present inventor, it has been clarified that when an organic solvent remains in the electrode, the leakage current of the electrode manufactured from the electrode active material increases. For this reason, in the structure of patent document 2, energy efficiency may deteriorate.

以上の観点から、本発明者は、賦活処理後に容易に除去できる物質を用いた賦活処理方法について検討を行った結果、亜臨界水若しくは超臨界水によって賦活処理すれば、賦活処理後に賦活剤を容易に除去することができ、その結果、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   From the above viewpoint, as a result of examining the activation treatment method using a substance that can be easily removed after the activation treatment, the present inventor obtained an activation agent after the activation treatment if the activation treatment was performed with subcritical water or supercritical water. As a result, it has been found that an electrode active material that can provide an electrode having excellent durability can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明に係る電極活物質の製造方法は、上記課題を解決するために、炭素材料を、250℃以上の温度及び3.9MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する賦活処理工程を含むことを特徴としている。   That is, the method for producing an electrode active material according to the present invention includes an activation treatment step of activating a carbon material in the presence of water at a temperature of 250 ° C. and a pressure of 3.9 MPa in order to solve the above-described problem. It is characterized by including.

上記方法によれば、処理後に除去が容易な亜臨界水若しくは超臨界水によって賦活処理を行うため、賦活処理後に簡単な処理を行うだけで、電極活物質から水等の不純物を除去することができる。また、上記賦活処理工程では、アルカリ賦活処理のように賦活剤が炭素組織の奥まで浸透しないため、賦活処理後に水等の不純物は容易に除去される。   According to the above method, since the activation treatment is performed with subcritical water or supercritical water that can be easily removed after the treatment, impurities such as water can be removed from the electrode active material only by performing a simple treatment after the activation treatment. it can. Moreover, in the said activation process process, since an activator does not osmose | permeate the back of a carbon structure | tissue like an alkali activation process, impurities, such as water, are easily removed after an activation process.

このため、上記方法によって得られる電極活物質では、電極を作製した際に、不純物によって、耐電圧の低下や経時変化による性能劣化等の耐久性の低下が引き起こされ難いと考えられる。よって、上記方法によれば、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質を製造することができるという効果を奏する。   For this reason, in the electrode active material obtained by the above method, it is considered that when the electrode is produced, the impurities are unlikely to cause a decrease in durability such as a decrease in withstand voltage or a performance deterioration due to a change with time. Therefore, according to the said method, there exists an effect that the electrode active material which can provide the electrode excellent in durability can be manufactured.

また、上記賦活処理工程では、得られる電極活物質の比表面積は比較的小さくなるため、電極を作製した際に、電極密度が高くなり、電極体積あたりの静電容量は低下しない。   Moreover, in the said activation process process, since the specific surface area of the electrode active material obtained becomes comparatively small, when producing an electrode, an electrode density becomes high and the electrostatic capacitance per electrode volume does not fall.

更には、上記方法では、賦活剤が炭素組織の奥まで浸透しないため、賦活剤を容易に除去することができ、作業工程が簡単になり、生産効率を高めることができる。   Furthermore, in the said method, since an activator does not osmose | permeate the back of a carbon structure, an activator can be removed easily, a work process becomes simple and production efficiency can be improved.

また、電極活物質の製造工程において、大量のアルカリ性物質を用いないため、反応容器の腐食や、副生するアルカリ金属による発火、爆発等の危険性が少ない。   In addition, since a large amount of alkaline substance is not used in the production process of the electrode active material, there is little risk of corrosion of the reaction vessel, ignition by explosion of by-product alkali metal, explosion, and the like.

また、本発明に係る電極活物質は、比表面積が0.01〜30m/gの範囲内であり、各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が50μA/cm以下であることを特徴としている。The electrode active material according to the present invention has a specific surface area of 0.01 to 30 m 2 / g, a content of each alkali metal atom of 50 ppm or less, and 2. The leakage current measured at 7V is 50 μA / cm 2 or less.

上記構成によれば、耐久性に優れた電極を提供することができるという効果を奏する。   According to the above arrangement, an effect that it is possible to provide a superior electrode durability.

本発明に係る電極は、本発明に係る上記電極活物質の何れか1つを用いて得られたことを特徴としている。   The electrode according to the present invention is obtained by using any one of the electrode active materials according to the present invention.

上記構成によれば、本発明に係る上記電極活物質を用いて得られているため、耐久性に優れた電極を提供することができるという効果を奏する。   According to the said structure, since it is obtained using the said electrode active material which concerns on this invention, there exists an effect that the electrode excellent in durability can be provided.

本発明に係る蓄電デバイスは、本発明に係る上記電極を備えたことを特徴としている。   Electricity storage device according to the present invention is characterized by comprising the electrode according to the present invention.

上記構成によれば、本発明に係る上記電極を備えているため、耐久性に優れた蓄電デバイスを提供することができるという効果を奏する。   According to the said structure, since the said electrode which concerns on this invention is provided, there exists an effect that the electrical storage device excellent in durability can be provided.

本発明に係る電子デバイスは、本発明に係る上記蓄電デバイスの何れか1つと、集積回路とを備えたことを特徴としている。   An electronic device according to the present invention includes any one of the power storage devices according to the present invention and an integrated circuit.

上記構成によれば、本発明に係る上記蓄電デバイスを備えているため、耐久性に優れた電子デバイスを提供することができるという効果を奏する。特に、上記蓄電デバイスは耐電圧が高いため、駆動電圧が高い集積回路を好適に駆動させることができる。   According to the said structure, since the said electrical storage device which concerns on this invention is provided, there exists an effect that the electronic device excellent in durability can be provided. In particular, the electric storage device for withstand voltage is high, it is possible to suitably drive the driving voltage is high integrated circuits.

本発明に係る電極活物質の製造方法は、以上のように、亜臨界水若しくは超臨界水を用いた賦活処理工程を含むことを特徴としている。   As described above, the method for producing an electrode active material according to the present invention includes an activation treatment step using subcritical water or supercritical water.

このため、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質を製造することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that the electrode active material which can provide the electrode excellent in durability can be manufactured.

また、本発明に係る電極活物質は、比表面積が0.01〜30m/gの範囲内であり、各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が50μA/cm以下であることを特徴としている。The electrode active material according to the present invention has a specific surface area of 0.01 to 30 m 2 / g, a content of each alkali metal atom of 50 ppm or less, and 2. The leakage current measured at 7V is 50 μA / cm 2 or less.

このため、耐久性に優れた電極を提供することができるという効果を奏する。   For this reason, there exists an effect that the electrode excellent in durability can be provided.

本実施の形態に係る蓄電デバイスの一例の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of an example of the electrical storage device which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る蓄電デバイスの他の一例の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the other example of the electrical storage device which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る電子デバイスの一例を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically an example of the electronic device which concerns on this Embodiment.

以下、本発明について詳しく説明する。尚、本明細書で挙げられている各種物性は、特に断りの無い限り後述する実施例に記載の方法により測定した値を意味する。   The present invention will be described in detail below. In addition, unless otherwise indicated, the various physical properties mentioned in this specification mean values measured by the methods described in Examples described later.

〔I〕電極活物質の製造方法
本実施の形態に係る電極活物質の製造方法は、亜臨界水若しくは超臨界水を用いた賦活処理工程を含む。当該製造方法は当該賦活処理工程を含んでいるため、従来のようなアルカリ処理や溶剤処理を行う必要が無く、余計な不純物がほとんど残存しない。このため、耐久性に優れた電極を提供し得る電極活物質を製造することができる。
[I] Method for Producing Electrode Active Material The method for producing an electrode active material according to the present embodiment includes an activation treatment step using subcritical water or supercritical water. Since the production method includes the activation treatment step, it is not necessary to perform conventional alkali treatment or solvent treatment, and there is almost no extra impurity remaining. For this reason, the electrode active material which can provide the electrode excellent in durability can be manufactured.

本実施の形態に係る電極活物質の製造方法では、例えば、焼成工程、粉砕工程、乾燥工程を含み得る。各工程について以下説明する。   In the method for producing an electrode active material according to the present embodiment, for example, a firing step, a pulverization step, and a drying step may be included. Each step will be described below.

<焼成工程>
焼成工程は、不活性ガス存在下で炭素材料を高温で加熱する工程である。
<Baking process>
The firing step is a step of heating the carbon material at a high temperature in the presence of an inert gas.

上記不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられる。焼成工程における加熱温度は、特には限定されないが、例えば、450〜900℃の温度範囲内で行うことができる。   Examples of the inert gas include nitrogen gas and argon gas. Although the heating temperature in a baking process is not specifically limited, For example, it can carry out within the temperature range of 450-900 degreeC.

上記炭素材料としては、ソフトカーボンが挙げられ、より具体的には、例えば、ピッチ系原料、コークス系原料及び合成樹脂系原料等が挙げられる。   Examples of the carbon material include soft carbon, and more specifically, pitch-based materials, coke-based materials, synthetic resin-based materials, and the like.

<粉砕工程>
粉砕工程は、上記焼成工程後の炭素材料を粉砕する工程である。これによって後の賦活処理工程を効率良く行うことができる。粉砕方法は、特には限定されず、従来公知の粉砕方法を採用することができる。
<Crushing process>
The pulverization step is a step of pulverizing the carbon material after the firing step. As a result, the subsequent activation process can be performed efficiently. The pulverization method is not particularly limited, and a conventionally known pulverization method can be employed.

<賦活処理工程>
賦活処理工程は、粉砕後の上記炭素材料を、250℃以上の温度、且つ3.9MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する工程、つまり、炭素材料を亜臨界水若しくは超臨界水で賦活処理する工程である。賦活処理工程は、粉砕後の上記炭素材料を、374℃以上の温度、且つ22.1MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する工程、つまり、炭素材料を超臨界水で賦活処理する工程であることが好ましい。
<Activation process>
The activation treatment step is a step in which the carbon material after pulverization is activated in the presence of water at a temperature of 250 ° C. or higher and a pressure of 3.9 MPa or higher, that is, the carbon material is subcritical water or supercritical water. This is a process of activation treatment. The activation treatment step is a step of activating the carbon material after pulverization at a temperature of 374 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher in the presence of water, that is, a step of activating the carbon material with supercritical water. It is preferable that

賦活処理工程では、炭素材料中の低分子成分が亜臨界水若しくは超臨界水と反応するため、余分な細孔が形成されないと考えられる。このため、比表面積の小さい電極活物質を作製することができる。その結果、電極密度が高くなり、体積当たりの静電容量が高い電極を作製し得る。   In the activation treatment process, it is considered that no extra pores are formed because the low molecular component in the carbon material reacts with subcritical water or supercritical water. For this reason, an electrode active material with a small specific surface area can be produced. As a result, an electrode having a high electrode density and a high capacitance per volume can be produced.

上記賦活処理工程における温度は、374℃以上であることがより好ましく、450℃以上であることが更に好ましい。また、上限については特に限定されないが、例えば、900℃以下で行うことができる。   The temperature in the activation treatment step is more preferably 374 ° C. or higher, and further preferably 450 ° C. or higher. Moreover, although it does not specifically limit about an upper limit, For example, it can carry out at 900 degrees C or less.

また、上記賦活処理工程における圧力は、3.9MPa以上であり、22.1MPa以上であることがより好ましく、35MPa以上であることが更に好ましい。また、上限については特に限定されないが、例えば、50MPa以下で行うことができる。   Moreover, the pressure in the said activation process process is 3.9 Mpa or more, It is more preferable that it is 22.1 Mpa or more, It is still more preferable that it is 35 Mpa or more. Although there is no particular limitation on the upper limit, for example, it can be carried out by the following 50 MPa.

上記賦活処理工程は、より効率良く処理を行う観点から、酸化促進剤の存在下で行うことが好ましい。   The activation treatment step, from the viewpoint of performing more efficiently process is preferably carried out in the presence of an oxidizing accelerator.

上記酸化促進剤は、賦活処理工程における、亜臨界水若しくは超臨界水による炭素材料の酸化を促進させる効果があるものであれば特には限定されない。例えば、過酸化水素、酸素、アルカリ性物質、アルカリ塩、ZrO、遷移金属及び遷移金属の酸化物からなる群から選択される少なくとも1種を用いることができ、これらの中では過酸化水素が好ましい。The oxidation accelerator is not particularly limited as long as it has an effect of promoting the oxidation of the carbon material by subcritical water or supercritical water in the activation treatment step. For example, at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, oxygen, alkaline substances, alkali salts, ZrO 2 , transition metals and transition metal oxides can be used, and among these, hydrogen peroxide is preferable. .

上記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられ、アルカリ土類の水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等が挙げられる。   Examples of the alkaline substance, for example, hydroxides and alkaline earth metal of the alkali metal. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium hydroxide. Examples of the alkaline earth hydroxide include potassium hydroxide, strontium hydroxide, and barium hydroxide. Etc.

上記アルカリ塩は、アルカリ金属の水酸化物と酸との中和によって生じる塩であれば特には限定されず、例えば、リチウム、カリウム及びナトリウム等のアルカリ金属の、ハロゲン化塩、炭酸塩、リン酸塩等が挙げられる。   The alkali salt is not particularly limited as long as it is a salt generated by neutralization of an alkali metal hydroxide and an acid. For example, a halogenated salt, carbonate, phosphorus, or the like of an alkali metal such as lithium, potassium, or sodium. Examples include acid salts.

上記遷移金属としては、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金等が挙げられる。上記遷移金属の酸化物としては、二酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。   Examples of the transition metal include cobalt, nickel, palladium, platinum and the like. Examples of the transition metal oxide include ruthenium dioxide and aluminum oxide.

上記賦活処理工程において、用いる水の量は、処理をする炭素材料に対して100〜1500質量%の範囲内であることが好ましい。また、上記酸化促進剤の量は、処理をする炭素材料に対して10〜100質量%の範囲内であることが好ましい。   In the activation treatment step, the amount of water used is preferably in the range of 100 to 1500% by mass with respect to the carbon material to be treated. Moreover, it is preferable that the quantity of the said oxidation accelerator exists in the range of 10-100 mass% with respect to the carbon material to process.

上記賦活処理工程の処理時間は、炭素材料の種類や求める電極活物質の性能に応じて適宜変更すればよいが、例えば、0.1〜2時間の範囲内に設定することができる。   Although the processing time of the said activation process process should just be suitably changed according to the kind of carbon material and the performance of the electrode active material to request | require, it can set within the range of 0.1 to 2 hours, for example.

<乾燥工程>
乾燥工程は、上記賦活処理後の炭素材料を乾燥することによって、炭素材料に含まれる水分(酸化促進剤を用いた場合には、水分及び酸化促進剤)を除去する工程である。
<Drying process>
A drying process is a process of removing the water | moisture content (a water | moisture content and an oxidation promoter, when an oxidation promoter is used) by drying the carbon material after the said activation process.

乾燥条件としては、水分(酸化促進剤を用いた場合には、水分及び酸化促進剤)を除去することができる条件であれば特には限定されない。例えば、真空下で110℃の条件で行うことができる。   The drying conditions are not particularly limited as long as the conditions can remove moisture (in the case of using an oxidation accelerator, moisture and an oxidation accelerator). For example, it can be performed under conditions of 110 ° C. under vacuum.

尚、本発明における賦活処理では、酸化促進剤を用いたとしても、アルカリ賦活処理における温度範囲と比較して処理温度範囲が低いため、アルカリ賦活処理においてアルカリ金属がガス化して炭素組織の奥まで浸透する等のように、酸化促進剤が炭素組織の奥まで浸透するようなことはなく、酸化促進剤を容易に除去することができる。   In the activation treatment in the present invention, even if an oxidation accelerator is used, the treatment temperature range is lower than the temperature range in the alkali activation treatment, so that the alkali metal is gasified in the alkali activation treatment to the back of the carbon structure. Like the permeation, the oxidation accelerator does not penetrate deep into the carbon structure, and the oxidation accelerator can be easily removed.

このため、酸化促進剤としてアルカリ性物質やアルカリ塩を用いる場合であっても、簡単な洗浄工程を行うことによって容易に除去することができる。   For this reason, even when an alkaline substance or an alkali salt is used as the oxidation accelerator, it can be easily removed by performing a simple cleaning process.

以上のように、本実施の形態に係る電極活物質の製造方法は、容器を腐食させる原因となるアルカリ性物質を大量に用いなくても実施することができるので、反応容器の長寿命化が図ることができる。また、賦活剤が炭素組織の奥まで浸透しないため、賦活剤を容易に除去することができ、作業工程が簡単になり、生産効率を高めることができる。   As described above, the method for producing an electrode active material according to the present embodiment can be carried out without using a large amount of an alkaline substance that causes corrosion of the container, so that the life of the reaction container can be extended. be able to. In addition, since the activator does not penetrate deep into the carbon structure, the activator can be easily removed, the work process is simplified, and the production efficiency can be increased.

更には、アルカリ性物質を用いない場合では、中和工程が不要となり、余分な薬剤が不要であり、処理時間をより短くすることができ、環境負荷を低減させ得る。   Furthermore, when an alkaline substance is not used, the neutralization step is unnecessary, no extra chemicals are required, the treatment time can be shortened, and the environmental burden can be reduced.

上述したように、本発明に係る電極活物質の製造方法では、上記水と酸化促進剤との存在下で、上記賦活処理工程を行うことが好ましい。   As described above, in the method for producing an electrode active material according to the present invention, it is preferable to perform the activation treatment step in the presence of the water and the oxidation accelerator.

上記方法によれば、上記賦活処理工程における酸化が促進され、より効率良く賦活処理を行うことができるため、生産効率をより高めることができる。   According to the above method, the oxidation in the activation treatment step is promoted and the activation treatment can be performed more efficiently, so that the production efficiency can be further increased.

尚、上記賦活処理工程は、炭素組織の奥まで浸透する反応ではなく、炭素材料の表面を酸化分解する反応であるため、非多孔性であっても炭素組織内部に不純物が残留することがない。このため、酸化促進剤や水は、そのほとんどが炭素材料の表面に付着しているため容易に除去することができる。   In addition, since the said activation treatment process is not a reaction that penetrates to the back of the carbon structure but a reaction that oxidatively decomposes the surface of the carbon material, no impurities remain inside the carbon structure even if it is non-porous. . For this reason, since most of the oxidation accelerator and water are attached to the surface of the carbon material, they can be easily removed.

また、本発明に係る電極活物質の製造方法では、上記酸化促進剤が、過酸化水素であることが好ましい。   In the method for producing an electrode active material according to the present invention, the oxidation accelerator is preferably hydrogen peroxide.

〔II〕電極活物質
本実施の形態に係る電極活物質は、比表面積が0.01〜30m/gの範囲内であり、各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が50μA/cm以下である。尚、本実施の形態に係る電極活物質は、上述した製造方法によって得ることができる。
[II] Electrode Active Material The electrode active material according to the present embodiment has a specific surface area within a range of 0.01 to 30 m 2 / g, and the content of each alkali metal atom is 50 ppm or less to produce an electrode. In this case, the leakage current measured at 2.7 V is 50 μA / cm 2 or less. In addition, the electrode active material which concerns on this Embodiment can be obtained with the manufacturing method mentioned above.

本実施の形態に係る電極活物質は、0.01〜30m/gの範囲内であり、比表面積が3〜30m/gの範囲内であることが好ましく、4〜20m/gの範囲内であることがより好ましく、5〜10m/gの範囲内であることが更に好ましい。Electrode active material according to the present embodiment, in the range of 0.01~30m 2 / g, a specific surface area preferably in the range of 3~30m 2 / g, of 4 to 20 m 2 / g More preferably, it is within the range, and further preferably within the range of 5 to 10 m 2 / g.

比表面積が上記範囲内であることによって、電極を作製した際に、電極密度、電極体積あたりの静電容量及び耐電圧を高めることができる。   When the specific surface area is within the above range, the electrode density, the capacitance per electrode volume, and the withstand voltage can be increased when the electrode is manufactured.

また、比表面積が上記範囲内であれば、細孔が少ないため、炭素材料中の水分除去がし易くなると考えられる。このため、耐電圧の低下原因である水分残留量を低減させることができる結果、耐電圧を高くすることができる。   Further, if the specific surface area is within the above range, it is considered that moisture in the carbon material can be easily removed because there are few pores. For this reason, as a result of being able to reduce the residual amount of moisture that is a cause of a decrease in withstand voltage, the withstand voltage can be increased.

更には、比表面積を小さくすることによって、電解液の分解を起こすグラフェンシートのエッジ部と電解液との接触を低減することができると考えられる。このため、電解液の分解を抑制でき、耐電圧を高くすることができる。例えば、本実施の形態に係る電極活物質を用いた電極を備えたキャパシタは3.2Vでも使用可能とすることができる。   Furthermore, it is considered that by reducing the specific surface area, the contact between the edge portion of the graphene sheet causing the decomposition of the electrolytic solution and the electrolytic solution can be reduced. For this reason, decomposition | disassembly of electrolyte solution can be suppressed and a withstand voltage can be made high. For example, a capacitor including an electrode using the electrode active material according to the present embodiment can be used even at 3.2V.

尚、上記比表面積は、例えば、賦活処理工程の処理時間を調整することによって上記範囲内とすることができる。   In addition, the said specific surface area can be made into the said range by adjusting the processing time of an activation process, for example.

また、本実施の形態に係る電極活物質は、各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が50μA/cm以下である。The electrode active material according to the present embodiment has a content of each alkali metal atom of 50 ppm or less, and the leakage current measured at 2.7 V when the electrode is produced is 50 μA / cm 2 or less.

尚、上記「各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下」とは、具体的には、例えば、電極活物質中にアルカリ金属原子としてカリウム原子及びナトリウム原子が含まれる場合には、カリウム原子の含有量が50ppm以下であり、且つナトリウム原子の含有量が50ppm以下であることを意味する。   The above-mentioned “content of each alkali metal atom is 50 ppm or less” specifically means that, for example, if the electrode active material contains potassium atoms and sodium atoms as alkali metal atoms, the content of potassium atoms the amount is at 50ppm or less and the content of sodium atoms means that is 50ppm or less.

アルカリ原子及び有機溶剤の含有量が上記範囲内であることによって、経時変化が起こり難く、長期信頼性に優れ、耐電圧が高い電極を提供し得る電極活物質が実現できる。   When the content of the alkali atom and the organic solvent is within the above range, an electrode active material that is unlikely to change with time, is excellent in long-term reliability, and can provide an electrode with high withstand voltage can be realized.

尚、アルカリ原子の含有量及び漏れ電流は、本発明に係る製造方法を用いれば上記範囲内とすることができる。   The alkali atom content and the leakage current can be within the above ranges by using the production method according to the present invention.

以上のように、本発明に係る電極活物質は、本発明に係る上記製造方法の何れか1つによって得られたことを特徴としている。   As described above, the electrode active material according to the present invention is obtained by any one of the above production methods according to the present invention.

上記構成によれば、本発明に係る製造方法によって得られるため、耐久性に優れた電極を提供することができるという効果を奏する。   According to the said structure, since it is obtained by the manufacturing method which concerns on this invention, there exists an effect that the electrode excellent in durability can be provided.

また、本発明に係る電極活物質は、比表面積が3〜30m/gの範囲内であり、各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が100μA以下であることを特徴としている、とも言い換えることができる。In addition, the electrode active material according to the present invention has a specific surface area in the range of 3 to 30 m 2 / g, the content of each alkali metal atom is 50 ppm or less, and is 2.7 V when the electrode is produced. In other words, the measured leakage current is 100 μA or less.

〔III〕電極
本実施の形態に係る電極は、上述した電極活物質を用いて得られ、例えば、上記電極活物質に、バインダ及び導電材を加えて構成することができる。
[III] Electrode The electrode according to the present embodiment can be obtained by using the above-described electrode active material. For example, the electrode active material can be configured by adding a binder and a conductive material.

本実施の形態に係る電極は、公知の製造方法(例えば、特開2008−205173号公報等)に従って製造することができ、例えば、上記電極活物質と導電材とバインダとを混練及び成形することにより製造し得る。   The electrode according to the present embodiment can be manufactured according to a known manufacturing method (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-205173). For example, the electrode active material, the conductive material, and the binder are kneaded and molded. Can be produced.

上記バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を使用することができる。これらの中でもポリテトラフルオロエチレンが好ましい。   As the binder, it may be used polytetrafluoroethylene, carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol. Among these, polytetrafluoroethylene is preferable.

上記導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックの導電性カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛等を用いることができる。   As the conductive material, acetylene black, conductive carbon black of ketjen black, natural graphite, artificial graphite or the like can be used.

上記混練及び成形は、上記電極活物質と導電材との混合物に、バインダを添加及び混合した後、プレス成型やロール成型等によって行い得る。また、他の方法として、電極活材料と導電材とバインダとの混合物をスラリー状にし、これをコーティングすることで薄い塗布膜を形成してもよい。   The kneading and molding can be performed by press molding or roll molding after adding and mixing a binder to the mixture of the electrode active material and the conductive material. As another method, a thin coating film may be formed by making a mixture of an electrode active material, a conductive material, and a binder into a slurry and coating it.

上記電極活材料と導電材とバインダとの配合比は、例えば、質量比で、8〜10:0.5〜1.5:0.5〜1.5の範囲内にすることができる。   The compounding ratio of the electrode active material, the conductive material, and the binder can be within a range of 8 to 10: 0.5 to 1.5: 0.5 to 1.5, for example, as a mass ratio.

〔IV〕蓄電デバイス
本実施の形態に係る蓄電デバイスは、本実施の形態に係る上記電極を備えている。
[IV] Electric storage device The electric storage device according to the present embodiment includes the electrode according to the present embodiment.

図1は、本実施の形態に係る蓄電デバイスの一例の概略構成を示す断面図であり、図2は、本実施の形態に係る蓄電デバイスの他の一例の概略構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of the electricity storage device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of another example of the electricity storage device according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施の形態に係る蓄電デバイスは、一対の電極1と、当該電極を物理的に絶縁するセパレータ2とを備える。また、これらは、電極1へイオンを供給する電解液(図示せず)中に設けられる。また、別の一例では、図2に示すように、図1に示す構成における各電極1の外側に、導電性接着剤3及び集電体4をこの順に更に備えており、同様に、これらは、電極1へイオンを供給する電解液(図示せず)中に設けられる。   As shown in FIG. 1, the electrical storage device according to the present embodiment includes a pair of electrodes 1 and a separator 2 that physically insulates the electrodes. Moreover, these are provided in the electrolyte solution (not shown) which supplies ion to the electrode 1. FIG. Moreover, in another example, as shown in FIG. 2, the electroconductive adhesive 3 and the electrical power collector 4 are further provided in this order on the outer side of each electrode 1 in the structure shown in FIG. , Provided in an electrolyte solution (not shown) for supplying ions to the electrode 1.

上記電解液を構成する電解質としては、例えば、四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウム、四フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム、ピロリジニウム化合物塩が挙げられる。上記電解液を構成する溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチルラクトン及びスルホラン等が挙げられる。また、副溶媒としてジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートの少なくとも1種を混合してもよい。   Examples of the electrolyte constituting the electrolytic solution include triethylmethylammonium tetrafluoroborate, tetraethylammonium tetrafluoroborate, and a pyrrolidinium compound salt. Examples of the solvent constituting the electrolytic solution include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyl lactone, sulfolane and the like. Moreover, you may mix at least 1 sort (s) of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate as a co-solvent.

上記セパレータとしては、ポリオレフィン系セパレータや不織布等から形成することができ、上記集電極としては、アルミニウム、アルミニウム合金等から形成することができる。導電性接着剤としては、蓄電デバイスに用いられる従来公知の導電性接着剤を用いることができる。   The separator can be formed from a polyolefin-based separator, a nonwoven fabric, or the like, and the collector electrode can be formed from aluminum, an aluminum alloy, or the like. The conductive adhesive may be a conventionally known conductive adhesive used in the electric storage device.

本実施の形態に係る蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタであることが好ましい。   Electricity storage device according to this embodiment is preferably an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor.

電気二重層キャパシタの一例として、例えば、図1又は図2に示す構成において、本実施の形態に係る電極を正負の電極としてそれぞれ用いた構成が挙げられる。尚、本実施の形態に係る上記電極を正負の何れか一方の電極としてのみ用い、他の一方は、従来公知の構成の電極を用いてもかまわない。   As an example of the electric double layer capacitor, for example, in the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 2, a configuration in which the electrodes according to the present embodiment are used as positive and negative electrodes can be given. Note that the electrode according to the present embodiment may be used as only one of positive and negative electrodes, and the other electrode may be a conventionally known electrode.

上記電解液としては、例えば、従来の電気二重層キャパシタに用いられている既知の電解液を使用することができる。   As the electrolytic solution, for example, a known electrolytic solution used in a conventional electric double layer capacitor can be used.

また、上記リチウムイオンキャパシタの一例として、例えば、図1又は図2に示す構成において、本実施の形態に係る電極を正極として用い、本実施の形態に係る電極活物質にリチウムイオンを吸蔵させた材料を負極活物質として用いた電極を負極として用い、リチウム塩を溶質とする電解液を用いる構成が挙げられ、従来公知の技術(例えば、特開2009−130066号公報)を用いて作製することができる。尚、正極及び負極の何れか1つについて従来公知の構成の電極を用いてもかまわない。   As an example of the lithium ion capacitor, for example, in the configuration shown in FIG. 1 or 2, the electrode according to the present embodiment is used as a positive electrode, and lithium ions are occluded in the electrode active material according to the present embodiment. Examples include a configuration in which an electrode using a material as a negative electrode active material is used as a negative electrode, and an electrolytic solution having a lithium salt as a solute is used, and the electrode is manufactured using a conventionally known technique (for example, JP 2009-130066 A). Can do. Incidentally, it may for any one of the positive and negative electrodes be used an electrode of conventional construction.

上記電解液、集電体及びセパレータ等としては、例えば、特開2009−130066号公報に記載されているような、リチウムイオンキャパシタに用いられる従来公知の構成を採用することができる。   As the electrolytic solution, current collector, separator, and the like, a conventionally known configuration used for a lithium ion capacitor as described in, for example, JP-A-2009-130066 can be employed.

〔V〕電子デバイス
本実施の形態に係る電子デバイスは、上述した蓄電デバイスと、集積回路とを備えている。
[V] Electronic Device An electronic device according to the present embodiment includes the above-described power storage device and an integrated circuit.

上記電子デバイスは、上述した本発明に係る蓄電デバイスを備えているため、高い駆動電圧を上記集積回路に供給することができる。このため、上記電子デバイスとしては、例えば、蓄電デバイスを備えた各種センサー等に好適に用いることができる。   Since the electronic device includes the above-described power storage device according to the present invention, a high driving voltage can be supplied to the integrated circuit. Therefore, as the electronic device, for example, it can be suitably used for various sensors or the like provided with a power storage device.

図3に、本実施の形態に係る電子デバイスの一例を模式的に示す平面図を示す。図3に示すように、本実施の形態に係る電子デバイスは、発電デバイス5と、整流及び電圧変換回路6と、蓄電デバイス7と、センサ8と、集積回路9と、無線モジュール10とを備えている。電子デバイスでは、発電デバイス5によって発電された電気は、整流及び電圧変換回路6によって変換され、蓄電デバイス7へ送られ、当該蓄電デバイス7からセンサ8、集積回路9、及び無線モジュール10へとそれぞれ電気が供給されることによって、センサーとして機能する。   Figure 3 shows a plan view schematically showing an example of an electronic device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the electronic device according to the present embodiment includes a power generation device 5, a rectification and voltage conversion circuit 6, a power storage device 7, a sensor 8, an integrated circuit 9, and a wireless module 10. ing. In the electronic device, electricity generated by the power generation device 5 is converted by the rectification and voltage conversion circuit 6 and sent to the power storage device 7 from the power storage device 7 to the sensor 8, the integrated circuit 9, and the wireless module 10, respectively. When electricity is supplied, it functions as a sensor.

尚、上記電子デバイスは、上述した本発明に係る蓄電デバイスを備えていること以外は、公知の構成と変わらないため、当業者であれば従来公知の製造方法によって作製することができる。   In addition, since the said electronic device is not different from a well-known structure except providing the electrical storage device which concerns on this invention mentioned above, if it is an expert, it can be produced with a conventionally well-known manufacturing method.

また、上述の説明では、上記電子デバイスがセンサー、及び無線モジュールを備えた構成について例示したが、当然のことながら、本発明の構成は、このような構成には限定されず、少なくとも、本発明に係る蓄電デバイスと、集積回路とを備えていれば、本発明の効果を奏する。   In the above description, the electronic device includes a sensor and a wireless module. However, as a matter of course, the configuration of the present invention is not limited to such a configuration, and at least the present invention is provided. If the electrical storage device which concerns on, and an integrated circuit are provided, there exists an effect of this invention.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to a following example.

〔静電容量の測定〕
作製した電極活物質と、導電剤であるアセチレンブラック(製品名:デンカブラック(粉状)、電気化学工業株式会社製)と、バインダであるテトラフルオロエチレン(製品名:F−104、ダイキン工業株式会社製)とを、質量比で10:1:1で混練し、シート状に成形することによって、厚さ100μmの電極シートを作製した。
[Measurement of capacitance]
The produced electrode active material, acetylene black (product name: Denka Black (powder), manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive agent, and tetrafluoroethylene (product name: F-104, Daikin Industries Ltd.) as a binder Was manufactured at a mass ratio of 10: 1: 1, and formed into a sheet shape to prepare an electrode sheet having a thickness of 100 μm.

上記電極シートから直径15.95mmの円盤状ディスクを打抜き、これを真空中で乾燥した後、窒素ガス雰囲気中のグローブボックス中で1.5mol/Lの四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウムを含むプロピレンカルボナートを真空含浸し、次に成型体を各々正極、負極とし、両極間にガラス濾紙を配置してセルを組立てて、電気二重層キャパシタを得た。   A disk-shaped disk having a diameter of 15.95 mm is punched from the electrode sheet, dried in vacuum, and then propylene containing 1.5 mol / L triethylmethylammonium tetrafluoroborate in a glove box in a nitrogen gas atmosphere. Carbonate was vacuum impregnated, then the molded body was made into a positive electrode and a negative electrode, glass filter paper was placed between both electrodes, and a cell was assembled to obtain an electric double layer capacitor.

室温にて上記セルに0.23mAにて充電し、2時間保持した後、定電流放電を0.6mAで行い、電気二重層キャパシタの静電容量を測定した。静電容量は、放電曲線の放電開始電圧から0Vまでをエネルギー換算法により算出した。   The cell was charged at 0.23 mA at room temperature and held for 2 hours, and then a constant current discharge was performed at 0.6 mA, and the capacitance of the electric double layer capacitor was measured. The capacitance was calculated by the energy conversion method from the discharge start voltage of the discharge curve to 0V.

〔比表面積〕
全自動ガス吸着量装置(製品名:オートソーブ−1−C/VP/TCD/MS、ユアサアイオニクス製)を使用し、BET多点法にて比表面積測定を行った。
〔Specific surface area〕
Using a fully automatic gas adsorption amount apparatus (product name: Autosorb-1-C / VP / TCD / MS, manufactured by Yuasa Ionics), the specific surface area was measured by the BET multipoint method.

〔各アルカリ金属原子の含有量〕
蛍光X線分析装置(製品名:ZSX100e、Rigaku社製)を使用し、ファンダメンタルパラメータ法にてアルカリ元素の濃度を定量した。
[Content of each alkali metal atom]
Using a fluorescent X-ray analyzer (product name: ZSX100e, manufactured by Rigaku), the alkali element concentration was quantified by the fundamental parameter method.

〔漏れ電流の測定〕
充放電測定装置(製品名:HJ1001SM8A、北斗電工株式会社製)を使用し、定電流充電により規定電圧まで昇圧後、規定電圧にて30分間保持したときの正極と負極との間に流れる電流を漏れ電流として測定した。
(Measurement of leakage current)
Using a charge / discharge measuring device (product name: HJ1001SM8A, manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), the current flowing between the positive electrode and the negative electrode when the voltage is increased to a specified voltage by constant current charging and then held at the specified voltage for 30 minutes. Measured as leakage current.

〔抵抗の測定〕
LCRメータ(製品名:LCRハイテスタ 3511−50、日置電機株式会社製)を使用し、電気二重層キャパシタの1kHzでの等価直列抵抗を室温で測定した。抵抗率は等価直列抵抗を電極面積で除することにより算出した。
(Measurement of resistance)
Using an LCR meter (product name: LCR HiTester 3511-50, manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.), the equivalent series resistance at 1 kHz of the electric double layer capacitor was measured at room temperature. The resistivity was calculated by dividing the equivalent series resistance by the electrode area.

〔フロート試験〕
フロート試験は、電極活物質に2.7Vの電圧を印加した状態で、70℃のオーブンに、140時間静置させることによって行なった。
[Float test]
The float test was performed by leaving it to stand in an oven at 70 ° C. for 140 hours in a state where a voltage of 2.7 V was applied to the electrode active material.

〔電極密度〕
電極密度は、電極の質量と、直径及び厚さから求めた体積とによって算出した。
[Electrode density]
The electrode density was calculated from the mass of the electrode and the volume determined from the diameter and thickness.

〔実施例1〕
炭素原料(石油系コークスのソフトカーボン)を、焼成炉により、窒素雰囲気下、450℃以上で1時間熱処理を行い、得られた焼成体を32メッシュ以下に粉砕した。
[Example 1]
The carbon raw material (soft carbon of petroleum coke) was heat-treated at 450 ° C. or higher for 1 hour in a nitrogen atmosphere in a baking furnace, and the obtained fired body was pulverized to 32 mesh or lower.

そして、SUS製容器に、粉砕後の上記焼成体2gと水25gとを充填した。その後、当該SUS製容器を、450℃の溶融塩に1時間浸し、内圧を35MPaとして超臨界処理を行い、その後、上記SUS製容器を水に浸して冷却させた。   Then, 2 g of the fired body after pulverization and 25 g of water were filled in a SUS container. Thereafter, the SUS container was immersed in a molten salt at 450 ° C. for 1 hour to perform supercritical processing at an internal pressure of 35 MPa, and then the SUS container was immersed in water and cooled.

冷却後、SUS製容器の内容物を減圧濾過し、更に110℃、−0.1MPaで6時間減圧乾燥を行うことにより、電極活物質を作製した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表1に示す。   After cooling, the contents of the SUS container were filtered under reduced pressure, and further dried under reduced pressure at 110 ° C. and −0.1 MPa for 6 hours to prepare an electrode active material. Table 1 shows the results of measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

〔実施例2〕
SUS製容器に焼成体2gと水25gとを充填する代わりに、焼成体2gと水21gと過酸化水素水(濃度:31質量%)4gとを充填したこと以外は実施例1と同様の操作を行い、電極活物質を作製した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表1に示す。
[Example 2]
The same operation as in Example 1 except that instead of filling the SUS container with 2 g of fired body and 25 g of water, 2 g of fired body, 21 g of water and 4 g of hydrogen peroxide (concentration: 31% by mass) were filled. To produce an electrode active material. Table 1 shows the results of measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

〔比較例1〕
特開2008−135587号公報に記載の実施例1を追試した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Example 1 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-135587 was additionally tested. Table 1 shows the results of measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

〔比較例2〕
特開2008−205173号公報の表2のS42を追試した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
S42 in Table 2 of JP 2008-205173 A was additionally tested. Table 1 shows the results of measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

尚、特開2008−205173号公報の段落〔0059〕等には、「…第4工程を経て得られた炭素材料の不純物量は、100ppmにまで低下していた。」と記載されているが、本比較例では、K含有量は3304ppm、Na含有量は24ppmであった。これは、おそらく、アルカリ含有量の測定条件が、本願と特開2008−205173号公報とで違うことに起因していると考えられる。   In addition, paragraph [0059] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-205173 describes that “... the impurity amount of the carbon material obtained through the fourth step has been reduced to 100 ppm”. In this comparative example, the K content was 3304 ppm and the Na content was 24 ppm. This is probably due to the difference in the measurement conditions for alkali content between the present application and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-205173.

〔実施例3〕
実施例1と同様の操作を行い、電極活物質を作製した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表2に示す。
Example 3
The same operation as in Example 1 was performed to produce an electrode active material. Table 2 shows the results obtained by measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

〔実施例4〕
実施例2と同様の操作を行い、電極活物質を作製した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表2に示す。
Example 4
The same operation as in Example 2 was performed to produce an electrode active material. Table 2 shows the results obtained by measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

〔比較例3〕
比較例1と同様の操作を行い、電極活物質を作製した。得られた電極活物質について、各種物性を測定した結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
The same operation as in Comparative Example 1 was performed to prepare an electrode active material. Table 2 shows the results obtained by measuring various physical properties of the obtained electrode active material.

表2に示すように、実施例3,4で得られた電極活物質は、フロート試験前後における抵抗率の増加量が7.4〜10.8Ω/cmであるのに対して、比較例3で得られた電極活物質では19.0Ω/cm増加しており、比較例3で得られた電極活物質は、実施例3,4で得られた電極活物質よりも約2〜3倍抵抗率が増加していることが確認された。従って、これらの結果から、本発明に係る電極活物質は耐久性に優れていることが確認された。As shown in Table 2, the electrode active materials obtained in Examples 3 and 4 have a resistivity increase of 7.4 to 10.8 Ω / cm 2 before and after the float test, whereas the comparative examples The electrode active material obtained in 3 increased by 19.0 Ω / cm 2 , and the electrode active material obtained in Comparative Example 3 was about 2 to 3 more than the electrode active material obtained in Examples 3 and 4. It was confirmed that the double resistivity increased. Therefore, from these results, it was confirmed that the electrode active material according to the present invention is excellent in durability.

尚、比較例2で得られた電極活物質についてはフロート試験で評価を行なっていないが、一般的に、アルカリ金属等の金属を多く有している活性炭を電気二重層キャパシタの電極材料に使用した場合、電気二重層キャパシタの充放電を繰り返したときに耐久性低下を誘発することが知られている(例えば、特開2008−207982号公報の段落〔0003〕参照)。このため、比較例2で得た電極活物質は耐久性が低いことが容易に推測される。   Although the electrode active material obtained in Comparative Example 2 has not been evaluated in the float test, activated carbon having a large amount of metal such as alkali metal is generally used as the electrode material for the electric double layer capacitor. In such a case, it is known that durability reduction is induced when charging / discharging of the electric double layer capacitor is repeated (see, for example, paragraph [0003] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-207982). For this reason, it is easily estimated that the electrode active material obtained in Comparative Example 2 has low durability.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明の電極活材料は、各種キャパシタに用いられる電極として好適に用いることができる。   The electrode active material of the present invention can be suitably used as an electrode used for various capacitors.

1 電極
2 セパレータ
3 導電性接着剤
4 集電体
5 発電デバイス
6 整流及び電圧変換回路
7 蓄電デバイス
8 センサ
9 集積回路
10 無線モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Separator 3 Conductive adhesive 4 Current collector 5 Power generation device 6 Rectification and voltage conversion circuit 7 Power storage device 8 Sensor 9 Integrated circuit 10 Wireless module

上記アルカリ性物質としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等が挙げられる。 Examples of the alkaline substance include alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium hydroxide. Examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide, strontium hydroxide, and hydroxide. Barium etc. are mentioned.

Claims (10)

炭素材料を、250℃以上の温度及び3.9MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する賦活処理工程を含むことを特徴とする電極活物質の製造方法。   A method for producing an electrode active material comprising an activation treatment step of activating a carbon material in the presence of water at a temperature of 250 ° C. or higher and a pressure of 3.9 MPa or higher. 上記賦活処理工程は、炭素材料を、374℃以上の温度及び22.1MPa以上の圧力において、水存在下で賦活処理する工程であることを特徴とする請求項1に記載の電極活物質の製造方法。   2. The production of an electrode active material according to claim 1, wherein the activation treatment step is a step of activating the carbon material in the presence of water at a temperature of 374 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher. Method. 上記水と酸化促進剤との存在下で、上記賦活処理工程を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の電極活物質の製造方法。   The method for producing an electrode active material according to claim 1 or 2, wherein the activation treatment step is performed in the presence of water and an oxidation accelerator. 上記酸化促進剤が、過酸化水素であることを特徴とする請求項3に記載の電極活物質の製造方法。   The method for producing an electrode active material according to claim 3, wherein the oxidation accelerator is hydrogen peroxide. 請求項1〜4の何れか1項に記載の製造方法によって得られた電極活物質。   The electrode active material obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1-4. 比表面積が0.01〜30m/gの範囲内であり、
各アルカリ金属原子の含有量が50ppm以下であり、
電極を作製した際の、2.7Vで測定した漏れ電流が50μA/cm以下であることを特徴とする電極活物質。
The specific surface area is in the range of 0.01 to 30 m 2 / g,
The content of each alkali metal atom is 50 ppm or less,
An electrode active material having a leakage current of 50 μA / cm 2 or less measured at 2.7 V when an electrode is produced.
請求項5又は6に記載の電極活物質を用いて得られたことを特徴とする電極。   An electrode obtained using the electrode active material according to claim 5. 請求項7に記載の電極を備えたことを特徴とする蓄電デバイス。   An electricity storage device comprising the electrode according to claim 7. 上記蓄電デバイスが、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項8に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 8, wherein the electricity storage device is an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor. 請求項8又は9に記載の蓄電デバイスと、
集積回路とを備えたことを特徴とする電子デバイス。
The electricity storage device according to claim 8 or 9,
An electronic device comprising an integrated circuit.
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