JP2000077273A - 電気二重層コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
電気二重層コンデンサ及びその製造方法Info
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の活性炭方式の電気二重層コンデンサを上
回る静電容量及び耐電圧を達成させる。 【解決手段】有機電解液中に分極性電極２４及び２６が
浸されてなる電気二重層コンデンサにおいて、分極性電
極２４及び２６を構成する炭素材料が、アルカリ金属と
アルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアルカリ金
属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製造され
る黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であり、静電
容量の発現が、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に有機
電解液４０における溶質のイオンが挿入されることによ
り行われるように構成する。
回る静電容量及び耐電圧を達成させる。 【解決手段】有機電解液中に分極性電極２４及び２６が
浸されてなる電気二重層コンデンサにおいて、分極性電
極２４及び２６を構成する炭素材料が、アルカリ金属と
アルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアルカリ金
属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製造され
る黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であり、静電
容量の発現が、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に有機
電解液４０における溶質のイオンが挿入されることによ
り行われるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機電解液中に分
極性電極が浸されてなる電気二重層コンデンサ及びその
製造方法に関する。
極性電極が浸されてなる電気二重層コンデンサ及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の有機電解液を用いた電気二重層コ
ンデンサは、その分極性電極の活物質として、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上のいわゆる活性炭が用いられて
いる。
ンデンサは、その分極性電極の活物質として、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上のいわゆる活性炭が用いられて
いる。
【０００３】この電気二重層コンデンサでの静電容量の
発現は、賦活と呼ばれる処理により、炭素材料に有機電
解液の溶質が吸着できるように制御された細孔を人工的
に形成することで達成されている（例えば特開平９−３
２０９０６号公報参照）。
発現は、賦活と呼ばれる処理により、炭素材料に有機電
解液の溶質が吸着できるように制御された細孔を人工的
に形成することで達成されている（例えば特開平９−３
２０９０６号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気二重層コンデンサにおいては、静電容量と耐電圧は
賦活方法に依存し、水蒸気賦活法で静電容量１５Ｆ／ｃ
ｃ、耐電圧３Ｖ程度、アルカリ賦活法で静電容量２０Ｆ
／ｃｃ、耐電圧２．５Ｖ程度が限界であった。
電気二重層コンデンサにおいては、静電容量と耐電圧は
賦活方法に依存し、水蒸気賦活法で静電容量１５Ｆ／ｃ
ｃ、耐電圧３Ｖ程度、アルカリ賦活法で静電容量２０Ｆ
／ｃｃ、耐電圧２．５Ｖ程度が限界であった。
【０００５】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、電気二重層コンデンサの分極性電極とし
て使用した場合に、従来の活性炭方式の電気二重層コン
デンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成することがで
きる電気二重層コンデンサ及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
たものであり、電気二重層コンデンサの分極性電極とし
て使用した場合に、従来の活性炭方式の電気二重層コン
デンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成することがで
きる電気二重層コンデンサ及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、有機電解液中
に主として炭素材料により構成される分極性電極が浸さ
れてなる電気二重層コンデンサにおいて、前記炭素材料
は、黒鉛類似の微結晶炭素を有しており、静電容量の発
現が、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に前記有機電解
液における溶質のイオンが挿入されることにより行われ
ることを特徴とする。
に主として炭素材料により構成される分極性電極が浸さ
れてなる電気二重層コンデンサにおいて、前記炭素材料
は、黒鉛類似の微結晶炭素を有しており、静電容量の発
現が、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に前記有機電解
液における溶質のイオンが挿入されることにより行われ
ることを特徴とする。
【０００７】これにより、従来の活性炭方式の電気二重
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成するこ
とができる。
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成するこ
とができる。
【０００８】この場合、前記炭素材料としては、アルカ
リ金属とアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にア
ルカリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って
製造される黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であ
ることが好ましい。
リ金属とアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にア
ルカリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って
製造される黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であ
ることが好ましい。
【０００９】溶質としては、４級アンモニウムの４フッ
化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（Ｐ
Ｆ6 - ）塩、あるいは、テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡ+ ）又はテトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ+ ）の
４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（Ｐ
Ｆ6 - ）塩、トリエチルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡ
+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン
酸（ＰＦ6 - ）塩、あるいは、４級ホスホニウム塩の４
フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ
6 - ）塩、テトラエチルホスホニウム（ＴＥＰ+ ）の４
フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ
6 - ）塩、あるいは、一般式
化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（Ｐ
Ｆ6 - ）塩、あるいは、テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡ+ ）又はテトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ+ ）の
４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（Ｐ
Ｆ6 - ）塩、トリエチルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡ
+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン
酸（ＰＦ6 - ）塩、あるいは、４級ホスホニウム塩の４
フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ
6 - ）塩、テトラエチルホスホニウム（ＴＥＰ+ ）の４
フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ
6 - ）塩、あるいは、一般式
【００１０】
【化２】
【００１１】（式中、Ｒ1 、Ｒ2 は炭素数１〜５のアル
キル基であり、Ｒ1 、Ｒ2 は同じ基でもよいし、異なる
基でもよい。）に示されるイミダゾリウム誘導体の４フ
ッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6
- ）塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭ
Ｉ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リ
ン酸（ＰＦ6 - ）塩であることが好ましい。
キル基であり、Ｒ1 、Ｒ2 は同じ基でもよいし、異なる
基でもよい。）に示されるイミダゾリウム誘導体の４フ
ッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6
- ）塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭ
Ｉ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リ
ン酸（ＰＦ6 - ）塩であることが好ましい。
【００１２】ここで、電解液の溶媒は、従来の活性炭式
の電気二重層コンデンサでは、標準的な溶媒であるプロ
ピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン（Ｇ
ＢＬ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、スルホラン
（ＳＬ）の少なくとも１種を含むものが、本発明におけ
る黒鉛類似の微結晶炭素の層間に溶質イオンが挿入され
る電気二重層コンデンサにおいても問題なく使用可能で
ある。
の電気二重層コンデンサでは、標準的な溶媒であるプロ
ピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン（Ｇ
ＢＬ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、スルホラン
（ＳＬ）の少なくとも１種を含むものが、本発明におけ
る黒鉛類似の微結晶炭素の層間に溶質イオンが挿入され
る電気二重層コンデンサにおいても問題なく使用可能で
ある。
【００１３】また、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、
γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチレンカーボネート
（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少なくとも１種を含む
ものを主溶媒とし、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）の少なくとも１種を含むものを副溶媒
とするものも使用可能である。
γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチレンカーボネート
（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少なくとも１種を含む
ものを主溶媒とし、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）の少なくとも１種を含むものを副溶媒
とするものも使用可能である。
【００１４】前記副溶媒は、従来の活性炭式の電気二重
層コンデンサでは電解液の粘性を下げ、電気伝導度を向
上させる目的で添加されているが、本発明における黒鉛
類似の微結晶炭素の層間に溶質イオンが挿入される電気
二重層コンデンサにおいても内部抵抗の低減等、同様の
効果が認められた。
層コンデンサでは電解液の粘性を下げ、電気伝導度を向
上させる目的で添加されているが、本発明における黒鉛
類似の微結晶炭素の層間に溶質イオンが挿入される電気
二重層コンデンサにおいても内部抵抗の低減等、同様の
効果が認められた。
【００１５】なお、副溶媒の定義は、その物質単独で
は、電解液溶媒としては性能が低いが、主溶媒と組み合
わせることで、主溶媒又は副溶媒単独以上の性能が得ら
れるものをいい、副溶媒の添加量は、５０％以下といっ
た制限は特にない。
は、電解液溶媒としては性能が低いが、主溶媒と組み合
わせることで、主溶媒又は副溶媒単独以上の性能が得ら
れるものをいい、副溶媒の添加量は、５０％以下といっ
た制限は特にない。
【００１６】次に、本発明は、有機電解液中に分極性電
極が浸されてなる電気二重層コンデンサの製造方法にお
いて、前記分極性電極を構成する炭素材料を、原料を炭
素化し、黒鉛類似の微結晶炭素を成長させる第１の熱処
理工程と、アルカリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱
処理する第２の熱処理工程を経て作製することを特徴と
する。
極が浸されてなる電気二重層コンデンサの製造方法にお
いて、前記分極性電極を構成する炭素材料を、原料を炭
素化し、黒鉛類似の微結晶炭素を成長させる第１の熱処
理工程と、アルカリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱
処理する第２の熱処理工程を経て作製することを特徴と
する。
【００１７】これにより、従来の活性炭方式の電気二重
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成させる
ことができる電気二重層コンデンサを容易に得ることが
できる。
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成させる
ことができる電気二重層コンデンサを容易に得ることが
できる。
【００１８】本発明に使用可能な原料には、石油系（石
油ピッチ（タール）、石油コークス）、石炭系（石炭ピ
ッチ（タール）、石炭コークス）、植物系（ヤシガラ、
オガクズ等の木質）、樹脂系（フェノール樹脂、ポリ塩
化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｃ）、ポリイミド）などが挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。
油ピッチ（タール）、石油コークス）、石炭系（石炭ピ
ッチ（タール）、石炭コークス）、植物系（ヤシガラ、
オガクズ等の木質）、樹脂系（フェノール樹脂、ポリ塩
化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｃ）、ポリイミド）などが挙げられるが、これに限定さ
れるものではない。
【００１９】次に、本発明は、有機電解液中に分極性電
極が浸されてなる電気二重層コンデンサの製造方法にお
いて、前記分極性電極を構成する炭素材料が、アルカリ
金属とアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアル
カリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製
造される黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であっ
て、前記電気二重層コンデンサを組み立てた後に、最初
に定格電圧以上の電圧を前記分極性電極間に印加するこ
とによって、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に前記有
機電解液における溶質のイオンを強制的に挿入させて静
電容量を発現させることを特徴とする。
極が浸されてなる電気二重層コンデンサの製造方法にお
いて、前記分極性電極を構成する炭素材料が、アルカリ
金属とアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアル
カリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製
造される黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であっ
て、前記電気二重層コンデンサを組み立てた後に、最初
に定格電圧以上の電圧を前記分極性電極間に印加するこ
とによって、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に前記有
機電解液における溶質のイオンを強制的に挿入させて静
電容量を発現させることを特徴とする。
【００２０】これにより、従来の活性炭方式の電気二重
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成するこ
とができる電気二重層コンデンサを容易に得ることがで
きる。
層コンデンサを上回る静電容量及び耐電圧を達成するこ
とができる電気二重層コンデンサを容易に得ることがで
きる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気二重層コ
ンデンサ及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１
２を参照しながら説明する。
ンデンサ及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１
２を参照しながら説明する。
【００２２】まず、本実施の形態に係る電気二重層コン
デンサは、例えば図１に示すような単電極セル１０のタ
イプと図２Ｄに示すような単キャパシタセル１２のタイ
プを有する。
デンサは、例えば図１に示すような単電極セル１０のタ
イプと図２Ｄに示すような単キャパシタセル１２のタイ
プを有する。
【００２３】単電極セル１０は、図１に示すように、２
つの集電体２０及び２２にそれぞれ＋側の分極性電極２
４と−側の分極性電極２６が形成され、更に、これら分
極性電極２４及び２６間にセパレータ２８が挟み込まれ
て構成されている。この例では、前記集電体２０及び２
２としてそれぞれアルミ箔が用いられ、分極性電極２４
及び２６として本実施の形態に係る炭素材料が用いられ
る。
つの集電体２０及び２２にそれぞれ＋側の分極性電極２
４と−側の分極性電極２６が形成され、更に、これら分
極性電極２４及び２６間にセパレータ２８が挟み込まれ
て構成されている。この例では、前記集電体２０及び２
２としてそれぞれアルミ箔が用いられ、分極性電極２４
及び２６として本実施の形態に係る炭素材料が用いられ
る。
【００２４】前記集電体２０及び２２の上部には、それ
ぞれ同一材料による電極取出し部３０及び３２が形成さ
れている。そして、この単電極セル１０を例えば有機電
解液中に浸すことによって電気二重層コンデンサが構成
されることになる。
ぞれ同一材料による電極取出し部３０及び３２が形成さ
れている。そして、この単電極セル１０を例えば有機電
解液中に浸すことによって電気二重層コンデンサが構成
されることになる。
【００２５】一方、単キャパシタセル１２のタイプは、
図２Ａ〜図２Ｄに示すような工程で作製される。まず、
例えば電極取出し部３０（３２）を有する集電体２０
（２２）を分極性金属２４（２６）のシートで挟み、更
に、これらをセパレータ２８で挟んで１つの電極構成体
４６を作製し、この電極構成体４６を、それぞれ正極側
の分極性電極２４と負極側の分極性電極２６とが交互に
積層されるように多数積層し、更に、同一極性に関する
電極取出し部３０（又は３２）をそれぞれ電気的に接続
して１つの積層体５０を作製する。
図２Ａ〜図２Ｄに示すような工程で作製される。まず、
例えば電極取出し部３０（３２）を有する集電体２０
（２２）を分極性金属２４（２６）のシートで挟み、更
に、これらをセパレータ２８で挟んで１つの電極構成体
４６を作製し、この電極構成体４６を、それぞれ正極側
の分極性電極２４と負極側の分極性電極２６とが交互に
積層されるように多数積層し、更に、同一極性に関する
電極取出し部３０（又は３２）をそれぞれ電気的に接続
して１つの積層体５０を作製する。
【００２６】その後、この積層体５０を有機電解液４０
が入った気密容器５２内に収容して、該積層体５０を有
機電解液４０中に含浸させる。そして、正極側の電極取
出し部３０と負極側の電極取出し部３２を、気密容器５
２の上部に取り付けられた正極端子５４及び負極端子５
６にそれぞれ電気的に接続することによって、１つの単
キャパシタセル１２が完成する。
が入った気密容器５２内に収容して、該積層体５０を有
機電解液４０中に含浸させる。そして、正極側の電極取
出し部３０と負極側の電極取出し部３２を、気密容器５
２の上部に取り付けられた正極端子５４及び負極端子５
６にそれぞれ電気的に接続することによって、１つの単
キャパシタセル１２が完成する。
【００２７】この単キャパシタセル１２は、その後、多
数並列に積層され、これによって、図３に示すように、
１つの電気二重層コンデンサモジュール６０が作製され
ることになる。
数並列に積層され、これによって、図３に示すように、
１つの電気二重層コンデンサモジュール６０が作製され
ることになる。
【００２８】図１に示す単電極セル１０のタイプや図２
Ｄに示す単キャパシタセル１２のタイプは、共に平板型
であり、その特長は、高充填が可能であり、大面積化が
容易である。また、内部抵抗は大きい。
Ｄに示す単キャパシタセル１２のタイプは、共に平板型
であり、その特長は、高充填が可能であり、大面積化が
容易である。また、内部抵抗は大きい。
【００２９】これら平板型の電気二重層コンデンサの他
に、図４に示すような、巻回型の電気二重層コンデンサ
７０も存在する。この巻回型の電気二重層コンデンサ７
０は、集電体２０に＋側の分極性電極２４が形成された
正極シート７２と、集電体２２に−側の分極性電極２６
が形成された負極シート７４とをセパレータ２８を挟ん
で円筒状に巻回して作製された１つの巻回群７６を有す
る。
に、図４に示すような、巻回型の電気二重層コンデンサ
７０も存在する。この巻回型の電気二重層コンデンサ７
０は、集電体２０に＋側の分極性電極２４が形成された
正極シート７２と、集電体２２に−側の分極性電極２６
が形成された負極シート７４とをセパレータ２８を挟ん
で円筒状に巻回して作製された１つの巻回群７６を有す
る。
【００３０】この巻回群７６を例えば予め有機電解液４
０（図示せず）が充填された円筒状のアルミケース７８
に収容し、更に電極端子８０が取り付けられた封口板８
２で蓋をすることによって１つの巻回型の電気二重層コ
ンデンサ７０が完成する。この巻回型の電気二重層コン
デンサ７０は、内部抵抗が小さいという特長を有する。
０（図示せず）が充填された円筒状のアルミケース７８
に収容し、更に電極端子８０が取り付けられた封口板８
２で蓋をすることによって１つの巻回型の電気二重層コ
ンデンサ７０が完成する。この巻回型の電気二重層コン
デンサ７０は、内部抵抗が小さいという特長を有する。
【００３１】そして、本実施の形態に係る電気二重層コ
ンデンサに使用される炭素材料は、アルカリ金属とアル
カリ金属化合物の少なくとも１種と共にアルカリ金属の
蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製造される黒
鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料である。
ンデンサに使用される炭素材料は、アルカリ金属とアル
カリ金属化合物の少なくとも１種と共にアルカリ金属の
蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製造される黒
鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料である。
【００３２】前記黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材
料は、図５に示す黒鉛化しやすいもの（易黒鉛化炭素９
０）と、図６に示す黒鉛化しにくいもの（難黒鉛化炭素
９２）とがある。これら易黒鉛化炭素９０及び難黒鉛化
炭素９２においては、図５及び図６に示すように、微結
晶炭素９４が層状に積層された構造体９６が多数ランダ
ムに配列された構造を有する。以下の説明では、この構
造をマルチグラファイト構造という。
料は、図５に示す黒鉛化しやすいもの（易黒鉛化炭素９
０）と、図６に示す黒鉛化しにくいもの（難黒鉛化炭素
９２）とがある。これら易黒鉛化炭素９０及び難黒鉛化
炭素９２においては、図５及び図６に示すように、微結
晶炭素９４が層状に積層された構造体９６が多数ランダ
ムに配列された構造を有する。以下の説明では、この構
造をマルチグラファイト構造という。
【００３３】易黒鉛化炭素９０は、２次元的には黒鉛に
類似して網平面が平行、等間隔に積み重なっているが、
層平面は垂直方向に関して完全に配向しておらず、層が
不規則に積み重なっている。一方、難黒鉛化炭素９２
は、炭素六角形が不規則な交差連結をした空間格子から
なるもので、黒鉛層平面にゆがみがある。
類似して網平面が平行、等間隔に積み重なっているが、
層平面は垂直方向に関して完全に配向しておらず、層が
不規則に積み重なっている。一方、難黒鉛化炭素９２
は、炭素六角形が不規則な交差連結をした空間格子から
なるもので、黒鉛層平面にゆがみがある。
【００３４】そして、この実施の形態に係る炭素材料を
分極性電極２４及び２６に使用し、図１の単電極セル１
０のタイプ、図２Ｄの単キャパシタセル１２のタイプあ
るいは図４の巻回型の電気二重層コンデンサ７０を構成
した場合、その静電容量の発現は、該炭素材料の微結晶
炭素９４の層間に有機電解液４０の溶質イオンが挿入さ
れることにより行われる。特に、本実施の形態において
は、電気二重層コンデンサとして組み立てた後に、最初
に定格電圧（例えば３Ｖ）以上の電圧（例えば４Ｖ）を
分極性電極２４及び２６間に印加することによって、静
電容量を発現させるようにしている。
分極性電極２４及び２６に使用し、図１の単電極セル１
０のタイプ、図２Ｄの単キャパシタセル１２のタイプあ
るいは図４の巻回型の電気二重層コンデンサ７０を構成
した場合、その静電容量の発現は、該炭素材料の微結晶
炭素９４の層間に有機電解液４０の溶質イオンが挿入さ
れることにより行われる。特に、本実施の形態において
は、電気二重層コンデンサとして組み立てた後に、最初
に定格電圧（例えば３Ｖ）以上の電圧（例えば４Ｖ）を
分極性電極２４及び２６間に印加することによって、静
電容量を発現させるようにしている。
【００３５】この場合、有機電解液４０の溶質として
は、４級アンモニウムの４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩
又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩であること、あるい
は、テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ+ ）又はテトラ
ブチルアンモニウム（ＴＢＡ+）の４フッ化ホウ酸（Ｂ
Ｆ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、トリエ
チルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡ+ ）の４フッ化ホウ
酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、
あるいは、４級ホスホニウム塩の４フッ化ホウ酸（ＢＦ
4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、テトラエ
チルホスホニウム（ＴＥＰ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ
4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、あるい
は、一般式
は、４級アンモニウムの４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩
又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩であること、あるい
は、テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ+ ）又はテトラ
ブチルアンモニウム（ＴＢＡ+）の４フッ化ホウ酸（Ｂ
Ｆ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、トリエ
チルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡ+ ）の４フッ化ホウ
酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、
あるいは、４級ホスホニウム塩の４フッ化ホウ酸（ＢＦ
4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、テトラエ
チルホスホニウム（ＴＥＰ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ
4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩、あるい
は、一般式
【００３６】
【化３】
【００３７】（式中、Ｒ1 、Ｒ2 は炭素数１〜５のアル
キル基であり、Ｒ1 、Ｒ2 は同じ基でもよいし、異なる
基でもよい。）に示されるイミダゾリウム誘導体の４フ
ッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6
- ）塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭ
Ｉ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リ
ン酸（ＰＦ6 - ）塩であることが好ましい。
キル基であり、Ｒ1 、Ｒ2 は同じ基でもよいし、異なる
基でもよい。）に示されるイミダゾリウム誘導体の４フ
ッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6
- ）塩、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭ
Ｉ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リ
ン酸（ＰＦ6 - ）塩であることが好ましい。
【００３８】前記有機電解液の溶媒は、プロピレンカー
ボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エ
チレンカーボネート（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少
なくとも１種を含むものであることが好ましい。
ボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エ
チレンカーボネート（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少
なくとも１種を含むものであることが好ましい。
【００３９】また、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、
γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチレンカーボネート
（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少なくとも１種を含む
ものを主溶媒とし、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）の少なくとも１種を含むものを副溶媒
としたものも使用可能である。
γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチレンカーボネート
（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少なくとも１種を含む
ものを主溶媒とし、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）の少なくとも１種を含むものを副溶媒
としたものも使用可能である。
【００４０】この本実施の形態に係る電気二重層コンデ
ンサにおいては、従来の活性炭方式の電気二重層コンデ
ンサを上回る静電容量、耐電圧を達成することができ
る。
ンサにおいては、従来の活性炭方式の電気二重層コンデ
ンサを上回る静電容量、耐電圧を達成することができ
る。
【００４１】
【実施例】以下、本実施の形態に係る電気二重層コンデ
ンサと従来の活性炭方式の電気二重層コンデンサとの特
性上の違いを実施例１〜実施例７、並びに比較例１及び
比較例２に基づいて説明する。
ンサと従来の活性炭方式の電気二重層コンデンサとの特
性上の違いを実施例１〜実施例７、並びに比較例１及び
比較例２に基づいて説明する。
【００４２】実施例１〜実施例７は、本実施の形態に係
る電気二重層コンデンサに即した構成を有し、比較例１
及び比較例２は、従来の活性炭方式の電気二重層コンデ
ンサに即した構成を有する。
る電気二重層コンデンサに即した構成を有し、比較例１
及び比較例２は、従来の活性炭方式の電気二重層コンデ
ンサに即した構成を有する。
【００４３】実施例１ 石油コークス１ｋｇを窒素雰囲気中で、８００℃、５時
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石油コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行った。このとき
の昇降温速度は３００℃／時間とした。
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石油コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行った。このとき
の昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００４４】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、３４４ｍ2
／ｇであった。
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、３４４ｍ2
／ｇであった。
【００４５】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図５に示すよう
な易黒鉛化構造を示す。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図５に示すよう
な易黒鉛化構造を示す。
【００４６】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例１に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例１に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
【００４７】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。図７に３サイクルまでの充放電特性を示す。また、
静電容量の測定結果は、図８の実施例１の欄に示すよう
に、２７Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。図７に３サイクルまでの充放電特性を示す。また、
静電容量の測定結果は、図８の実施例１の欄に示すよう
に、２７Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００４８】また、同じ構成の電気二重層コンデンサを
２組作製して所定の処理後における正極及び負極の分極
性電極のＸ線回折強度を測定した結果を図９及び図１０
に示す。これら図９及び図１０において、曲線ａは、電
気二重層コンデンサに組み立てる前の炭素材料のＸ線回
折強度を示し、曲線ｂは、電気二重層コンデンサとして
組み立てて１サイクルの充電を行った後、充電状態で電
気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折強度を示
し、曲線ｃは、１サイクルの充電に続く放電後、放電状
態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折強
度を示す。なお、２θが約１８°付近に存在するピーク
は、バインダーとしてのＰＴＦＥの存在を示すピークで
ある。
２組作製して所定の処理後における正極及び負極の分極
性電極のＸ線回折強度を測定した結果を図９及び図１０
に示す。これら図９及び図１０において、曲線ａは、電
気二重層コンデンサに組み立てる前の炭素材料のＸ線回
折強度を示し、曲線ｂは、電気二重層コンデンサとして
組み立てて１サイクルの充電を行った後、充電状態で電
気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折強度を示
し、曲線ｃは、１サイクルの充電に続く放電後、放電状
態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折強
度を示す。なお、２θが約１８°付近に存在するピーク
は、バインダーとしてのＰＴＦＥの存在を示すピークで
ある。
【００４９】そして、これらの図９及び図１０におい
て、２θが２０〜２５°の位置に存在するピークＰ１、
Ｐ２及びＰ３が黒鉛類似の微結晶炭素９４の層間に由来
するピークに該当する。即ち、層間距離ｄ002 が大きい
ほど低角度側にピークが存在することになる。
て、２θが２０〜２５°の位置に存在するピークＰ１、
Ｐ２及びＰ３が黒鉛類似の微結晶炭素９４の層間に由来
するピークに該当する。即ち、層間距離ｄ002 が大きい
ほど低角度側にピークが存在することになる。
【００５０】具体的には、実施例１に係る炭素材料のピ
ーク位置Ｐ１〜Ｐ３と微結晶炭素９４の層間距離ｄ002
は、 正極 組立前Ｐ１： ２θ＝２３．８７°（ｄ002 ＝０．３６２） ４Ｖ充電後Ｐ２：２θ＝２０．０４°（ｄ002 ＝０．３７４） 放電後Ｐ３： ２θ＝２１．６０°（ｄ002 ＝０．３９７） 負極 組立前Ｐ１： ２θ＝２３．８７°（ｄ002 ＝０．３６２） ４Ｖ充電後Ｐ２：２θ＝１９．２２°（ｄ002 ＝０．４４２） 放電後Ｐ３： ２θ＝２０．００°（ｄ002 ＝０．４２６） であった。
ーク位置Ｐ１〜Ｐ３と微結晶炭素９４の層間距離ｄ002
は、 正極 組立前Ｐ１： ２θ＝２３．８７°（ｄ002 ＝０．３６２） ４Ｖ充電後Ｐ２：２θ＝２０．０４°（ｄ002 ＝０．３７４） 放電後Ｐ３： ２θ＝２１．６０°（ｄ002 ＝０．３９７） 負極 組立前Ｐ１： ２θ＝２３．８７°（ｄ002 ＝０．３６２） ４Ｖ充電後Ｐ２：２θ＝１９．２２°（ｄ002 ＝０．４４２） 放電後Ｐ３： ２θ＝２０．００°（ｄ002 ＝０．４２６） であった。
【００５１】これらの図９及び図１０から、正極側及び
負極側とも、最初の充電によって、黒鉛類似の微結晶炭
素９４の層間に由来するピークＰ２が低角度側にあるこ
とから、層間が組み立て前の状態より大幅に広がり、放
電後、層間が少し狭まることが確認された。
負極側とも、最初の充電によって、黒鉛類似の微結晶炭
素９４の層間に由来するピークＰ２が低角度側にあるこ
とから、層間が組み立て前の状態より大幅に広がり、放
電後、層間が少し狭まることが確認された。
【００５２】このことから、電気二重層コンデンサの充
電により、有機電解液４０の溶質イオンが黒鉛類似の微
結晶炭素９４の層間に挿入され、放電時に前記溶質イオ
ンが脱着していることがわかる。
電により、有機電解液４０の溶質イオンが黒鉛類似の微
結晶炭素９４の層間に挿入され、放電時に前記溶質イオ
ンが脱着していることがわかる。
【００５３】実施例２ 石炭コークス１ｋｇを窒素雰囲気中で、９００℃、３時
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属ナトリウム２００ｇを蓋のない開放状態と
された別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰
囲気中で、７５０℃、１２時間の熱処理を行った。この
ときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属ナトリウム２００ｇを蓋のない開放状態と
された別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰
囲気中で、７５０℃、１２時間の熱処理を行った。この
ときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００５４】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５０ｍ2 ／ｇであった。
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５０ｍ2 ／ｇであった。
【００５５】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図５に示すよう
な易黒鉛化構造を示す。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図５に示すよう
な易黒鉛化構造を示す。
【００５６】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例２に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例２に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
【００５７】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例２の欄に示す
ように、３５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例２の欄に示す
ように、３５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００５８】実施例３ フェノール樹脂１ｋｇを窒素雰囲気中で、１６００℃、
２４時間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このとき
の昇降温速度は１００℃／時間とした。その後、このフ
ェノール樹脂の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、こ
の炭素粉末２００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合し
て、窒素雰囲気中で、９００℃、２時間の熱処理を行っ
た。このときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
２４時間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このとき
の昇降温速度は１００℃／時間とした。その後、このフ
ェノール樹脂の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、こ
の炭素粉末２００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合し
て、窒素雰囲気中で、９００℃、２時間の熱処理を行っ
た。このときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００５９】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、７０５ｍ2
／ｇであった。
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、７０５ｍ2
／ｇであった。
【００６０】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図６に示すよう
な難黒鉛化構造を示す。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。得られたシート状の
炭素材料のマルチグラファイト構造は、図６に示すよう
な難黒鉛化構造を示す。
【００６１】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例３に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＡ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度に
なるように添加したもの）を含浸させて実施例３に係る
電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
【００６２】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例３の欄に示す
ように、２２Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例３の欄に示す
ように、２２Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００６３】実施例４ 石油ピッチ１ｋｇを窒素雰囲気中で、８００℃、２時間
の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降温
速度は１００℃／時間とした。その後、石油ピッチの炭
化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２００
ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲気中
で、８００℃、２時間の熱処理を行った。このときの昇
降温速度は３００℃／時間とした。
の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降温
速度は１００℃／時間とした。その後、石油ピッチの炭
化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２００
ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲気中
で、８００℃、２時間の熱処理を行った。このときの昇
降温速度は３００℃／時間とした。
【００６４】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、４１２ｍ2 ／ｇであった。
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、４１２ｍ2 ／ｇであった。
【００６５】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
【００６６】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＭＡ・ＢＦ4 を溶質として２ｍｏｌ／リットルの濃度
になるように添加したもの）を含浸させて実施例４に係
る電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製
した。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８
０℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボック
ス中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｔ
ＥＭＡ・ＢＦ4 を溶質として２ｍｏｌ／リットルの濃度
になるように添加したもの）を含浸させて実施例４に係
る電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製
した。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８
０℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボック
ス中で行った。
【００６７】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例４の欄に示す
ように、２８．５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例４の欄に示す
ように、２８．５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００６８】実施例５ 石炭コークス１ｋｇを窒素雰囲気中で、９００℃、３時
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属カリウム２００ｇを蓋のない開放状態とさ
れた別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行い、炭化物をカ
リウム蒸気中に曝露した。このときの昇降温速度は３０
０℃／時間とした。
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属カリウム２００ｇを蓋のない開放状態とさ
れた別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行い、炭化物をカ
リウム蒸気中に曝露した。このときの昇降温速度は３０
０℃／時間とした。
【００６９】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５２ｍ2 ／ｇであった。
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５２ｍ2 ／ｇであった。
【００７０】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
【００７１】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートとγ−ブチルラ
クトンの混合物（重量比５０：５０）を溶媒とし、ＴＥ
Ｐ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度にな
るように添加したもの）を含浸させて実施例５に係る電
気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートとγ−ブチルラ
クトンの混合物（重量比５０：５０）を溶媒とし、ＴＥ
Ｐ・ＢＦ4 を溶質として１ｍｏｌ／リットルの濃度にな
るように添加したもの）を含浸させて実施例５に係る電
気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作製し
た。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−８０
℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボックス
中で行った。
【００７２】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例５の欄に示す
ように、３１Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例５の欄に示す
ように、３１Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００７３】実施例６ 石炭コークス１ｋｇを窒素雰囲気中で、９００℃、３時
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属カリウム２００ｇを蓋のない開放状態とさ
れた別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行い、炭化物をカ
リウム蒸気中に曝露した。このときの昇降温速度は３０
０℃／時間とした。
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、石炭コークス
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと金属カリウム２００ｇを蓋のない開放状態とさ
れた別々の容器に入れて隣り合わせに配置し、窒素雰囲
気中で、８００℃、２時間の熱処理を行い、炭化物をカ
リウム蒸気中に曝露した。このときの昇降温速度は３０
０℃／時間とした。
【００７４】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５２ｍ2 ／ｇであった。
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、５２ｍ2 ／ｇであった。
【００７５】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
【００７６】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートとγ−ブチルラ
クトンとジメチルカーボネートの混合物（重量比３０：
３０：４０）を溶媒とし、ＴＥＰ・ＢＦ4 を溶質として
１ｍｏｌ／リットルの濃度になるように添加したもの）
を含浸させて実施例６に係る電気二重層コンデンサ（例
えば単電極タイプ）を作製した。なお、電気二重層コン
デンサの組立は、露点−８０℃以下のアルゴン雰囲気が
保持できるグローブボックス中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートとγ−ブチルラ
クトンとジメチルカーボネートの混合物（重量比３０：
３０：４０）を溶媒とし、ＴＥＰ・ＢＦ4 を溶質として
１ｍｏｌ／リットルの濃度になるように添加したもの）
を含浸させて実施例６に係る電気二重層コンデンサ（例
えば単電極タイプ）を作製した。なお、電気二重層コン
デンサの組立は、露点−８０℃以下のアルゴン雰囲気が
保持できるグローブボックス中で行った。
【００７７】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例６の欄に示す
ように、３２．５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例６の欄に示す
ように、３２．５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００７８】実施例７ ヤシガラ１ｋｇを窒素雰囲気中で、１７００℃、２４時
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、このヤシガラ
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲気
中で、９００℃、２時間の熱処理を行った。このときの
昇降温速度は３００℃／時間とした。
間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの昇降
温速度は１００℃／時間とした。その後、このヤシガラ
の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉末２
００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合して、窒素雰囲気
中で、９００℃、２時間の熱処理を行った。このときの
昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００７９】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、７５４ｍ2 ／ｇであった。
して付着しているアルカリ分を除去し、乾燥させた。こ
の炭素粉末の比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したとこ
ろ、７５４ｍ2 ／ｇであった。
【００８０】この炭素粉末１ｇと、導電材料としてカー
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
ボンブラック０．１ｇ、バインダーとしてＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）０．１ｇを混練、圧延して
厚み０．５ｍｍのシート状にした。
【００８１】前記シート状の炭素材料を直径２０ｍｍに
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｅ
ＭＩ・ＰＦ6 を溶質として３．５ｍｏｌ／リットルの濃
度になるように添加したもの）を含浸させて実施例７に
係る電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作
製した。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−
８０℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボッ
クス中で行った。
打ち抜いたものを分極性電極２４及び２６とし、集電体
２０及び２２、セパレータ２８と組み合わせ、更に、有
機電解液４０（プロピレンカーボネートを溶媒とし、Ｅ
ＭＩ・ＰＦ6 を溶質として３．５ｍｏｌ／リットルの濃
度になるように添加したもの）を含浸させて実施例７に
係る電気二重層コンデンサ（例えば単電極タイプ）を作
製した。なお、電気二重層コンデンサの組立は、露点−
８０℃以下のアルゴン雰囲気が保持できるグローブボッ
クス中で行った。
【００８２】得られた電気二重層コンデンサを４Ｖま
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例７の欄に示す
ように、２５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
で、１０ｍＡの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を行っ
た。静電容量の測定結果は、図８の実施例７の欄に示す
ように、２５Ｆ／ｃｃ（４Ｖ）であった。
【００８３】比較例１ 石油コークスを平均粒径４０μｍに粉砕し、この炭素粉
末２００ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素
雰囲気中で、８００℃、２時間の熱処理を行った。この
ときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
末２００ｇと水酸化カリウム４００ｇを混合して、窒素
雰囲気中で、８００℃、２時間の熱処理を行った。この
ときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００８４】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、２０３２ｍ
2 ／ｇであった。
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、２０３２ｍ
2 ／ｇであった。
【００８５】この炭素粉末を使用して実施例１と同じ条
件で電気二重層コンデンサを作製し、４Ｖまで、１０ｍ
Ａの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を試みたが、電圧
が３Ｖを超えたあたりから、有機電解液４０が分解し、
Ｈ2 、ＣＯ2 を主体とするガスが大量に発生し、連続的
な充放電が不可能であった。
件で電気二重層コンデンサを作製し、４Ｖまで、１０ｍ
Ａの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を試みたが、電圧
が３Ｖを超えたあたりから、有機電解液４０が分解し、
Ｈ2 、ＣＯ2 を主体とするガスが大量に発生し、連続的
な充放電が不可能であった。
【００８６】従って、静電容量の測定は、同じ条件で作
製した別の電気二重層コンデンサを用いて２．５Ｖで行
った。その測定結果は、図８の比較例１の欄に示すよう
に、２１Ｆ／ｃｃ（２．５Ｖ）であった。
製した別の電気二重層コンデンサを用いて２．５Ｖで行
った。その測定結果は、図８の比較例１の欄に示すよう
に、２１Ｆ／ｃｃ（２．５Ｖ）であった。
【００８７】また、同じ構成の電気二重層コンデンサを
２組作製して所定の処理後における正極及び負極の分極
性電極のＸ線回折強度を測定した結果を図１１及び図１
２に示す。これら図１１及び図１２において、３つの状
態でのＸ線回折強度、即ち、電気二重層コンデンサに組
み立てる前の炭素材料のＸ線回折強度、電気二重層コン
デンサとして組み立てて１サイクルの充電を行った後、
充電状態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線
回折強度、並びに１サイクルの充電に続く放電後、放電
状態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折
強度は全て同じ曲線、即ち、共に２θ＝２２．０°を中
心としたブロードなピークをもつ曲線となった。この場
合の微結晶炭素９４の層間距離ｄ002 は、０．３９１ｎ
ｍであった。
２組作製して所定の処理後における正極及び負極の分極
性電極のＸ線回折強度を測定した結果を図１１及び図１
２に示す。これら図１１及び図１２において、３つの状
態でのＸ線回折強度、即ち、電気二重層コンデンサに組
み立てる前の炭素材料のＸ線回折強度、電気二重層コン
デンサとして組み立てて１サイクルの充電を行った後、
充電状態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線
回折強度、並びに１サイクルの充電に続く放電後、放電
状態で電気二重層コンデンサを解体したときのＸ線回折
強度は全て同じ曲線、即ち、共に２θ＝２２．０°を中
心としたブロードなピークをもつ曲線となった。この場
合の微結晶炭素９４の層間距離ｄ002 は、０．３９１ｎ
ｍであった。
【００８８】このことから、微結晶炭素９４の層間に溶
質イオンは挿入されず、従来の活性炭と同様の動作が行
われていることがわかる。
質イオンは挿入されず、従来の活性炭と同様の動作が行
われていることがわかる。
【００８９】比較例２ フェノール樹脂１ｋｇを窒素雰囲気中で、８００℃、２
４時間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの
昇降温速度は１００℃／時間とした。その後、このフェ
ノール樹脂の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この
炭素粉末２００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合して、
窒素雰囲気中で、９００℃、２時間の熱処理を行った。
このときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
４時間の熱処理を行い、室温まで冷却した。このときの
昇降温速度は１００℃／時間とした。その後、このフェ
ノール樹脂の炭化物を平均粒径４０μｍに粉砕し、この
炭素粉末２００ｇと炭酸カリウム４００ｇを混合して、
窒素雰囲気中で、９００℃、２時間の熱処理を行った。
このときの昇降温速度は３００℃／時間とした。
【００９０】室温まで冷却した後、この炭素粉末を水洗
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、１８１０ｍ
2 ／ｇであった。
してアルカリ分を除去し、乾燥させた。この炭素粉末の
比表面積をＮ2 ＢＥＴ法で測定したところ、１８１０ｍ
2 ／ｇであった。
【００９１】この炭素粉末を使用して実施例２と同じ条
件で電気二重層コンデンサを作製し、４Ｖまで、１０ｍ
Ａの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を試みたが、電圧
が３Ｖを超えたあたりから、有機電解液４０が分解し、
ＣＯ2 を主体とするガスが大量に発生し、連続的な充放
電が不可能であった。
件で電気二重層コンデンサを作製し、４Ｖまで、１０ｍ
Ａの充電、５ｍＡの放電電流で充放電を試みたが、電圧
が３Ｖを超えたあたりから、有機電解液４０が分解し、
ＣＯ2 を主体とするガスが大量に発生し、連続的な充放
電が不可能であった。
【００９２】従って、静電容量の測定は、同じ条件で作
製した別の電気二重層コンデンサを用いて２．５Ｖで行
った。その測定結果は、図８の比較例２の欄に示すよう
に、１７Ｆ／ｃｃ（２．５Ｖ）であった。
製した別の電気二重層コンデンサを用いて２．５Ｖで行
った。その測定結果は、図８の比較例２の欄に示すよう
に、１７Ｆ／ｃｃ（２．５Ｖ）であった。
【００９３】まとめ 以上のことから、有機電解液４０の溶質イオンが黒鉛類
似の微結晶炭素９４の層間に挿入されて静電容量が発現
する本実施の形態に係る電気二重層コンデンサは、静電
容量、耐電圧共に、従来の活性炭を用いた電気二重層コ
ンデンサより上回った。
似の微結晶炭素９４の層間に挿入されて静電容量が発現
する本実施の形態に係る電気二重層コンデンサは、静電
容量、耐電圧共に、従来の活性炭を用いた電気二重層コ
ンデンサより上回った。
【００９４】これは、従来の活性炭では、有機電解液４
０の溶質イオンを吸着させる細孔を水蒸気やアルカリを
用いた酸化反応を利用して形成するため、黒鉛類似の微
結晶炭素９４の末端に多量の酸性官能基が形成され、こ
れを用いた電気二重層コンデンサでは充電時にこの酸性
官能基が電解液の電気分解に関与するために耐電圧が制
限されているものと考えられる。
０の溶質イオンを吸着させる細孔を水蒸気やアルカリを
用いた酸化反応を利用して形成するため、黒鉛類似の微
結晶炭素９４の末端に多量の酸性官能基が形成され、こ
れを用いた電気二重層コンデンサでは充電時にこの酸性
官能基が電解液の電気分解に関与するために耐電圧が制
限されているものと考えられる。
【００９５】一方、本実施の形態に係る電気二重層コン
デンサにおいては、有機電解液４０の溶質イオンが黒鉛
類似の微結晶炭素９４の層間に挿入されて静電容量が発
現するため、細孔は有機電解液４０が炭素粒子内部に浸
入するのに必要なだけあればよいことから、酸性官能基
が少なく、そのため、耐電圧が向上したものと考えられ
る。
デンサにおいては、有機電解液４０の溶質イオンが黒鉛
類似の微結晶炭素９４の層間に挿入されて静電容量が発
現するため、細孔は有機電解液４０が炭素粒子内部に浸
入するのに必要なだけあればよいことから、酸性官能基
が少なく、そのため、耐電圧が向上したものと考えられ
る。
【００９６】本実施の形態に係る電気二重層コンデンサ
に使用される炭素材料を製造するためには、アルカリ金
属又はアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアル
カリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理することが
必須条件となる。
に使用される炭素材料を製造するためには、アルカリ金
属又はアルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアル
カリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理することが
必須条件となる。
【００９７】水酸化カリウムを用いる場合は８００℃以
上、炭酸カリウムを用いる場合は８９０℃以上、水酸化
ナトリウム及び炭酸ナトリウムを用いる場合は９００℃
以上、水酸化リチウム及び炭酸リチウムを用いる場合は
６２０℃以上で熱処理することが好ましい。
上、炭酸カリウムを用いる場合は８９０℃以上、水酸化
ナトリウム及び炭酸ナトリウムを用いる場合は９００℃
以上、水酸化リチウム及び炭酸リチウムを用いる場合は
６２０℃以上で熱処理することが好ましい。
【００９８】一方、アルカリ金属を用いる場合、金属カ
リウムはその融点である６４℃以上、金属ナトリウムは
その融点である９８℃以上、金属リチウムはその融点で
ある１８６℃以上が必要である。但し、反応を迅速に促
進させるために、２５０℃以上で熱処理することが好ま
しい。
リウムはその融点である６４℃以上、金属ナトリウムは
その融点である９８℃以上、金属リチウムはその融点で
ある１８６℃以上が必要である。但し、反応を迅速に促
進させるために、２５０℃以上で熱処理することが好ま
しい。
【００９９】なお、この発明に係る電気二重層コンデン
サ及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、こ
の発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
サ及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、こ
の発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電気
二重層コンデンサ及びその製造方法によれば、従来の活
性炭方式の電気二重層コンデンサを上回る静電容量及び
耐電圧を達成することができる。
二重層コンデンサ及びその製造方法によれば、従来の活
性炭方式の電気二重層コンデンサを上回る静電容量及び
耐電圧を達成することができる。
【図１】本実施の形態に係る単電極セルタイプの電気二
重層コンデンサを示す構成図である。
重層コンデンサを示す構成図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは本実施の形態に係る単キャパ
シタセルタイプの電気二重層コンデンサの製造過程を示
す工程図である。
シタセルタイプの電気二重層コンデンサの製造過程を示
す工程図である。
【図３】本実施の形態に係る単キャパシタセルタイプの
電気二重層コンデンサを組み合わせて電気二重層コンデ
ンサモジュールを作製した状態を示す説明図である。
電気二重層コンデンサを組み合わせて電気二重層コンデ
ンサモジュールを作製した状態を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る巻回型の電気二重層コンデ
ンサを一部破断して示す斜視図である。
ンサを一部破断して示す斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る電気二重層コンデンサに使
用される炭素材料を構成する易黒鉛化炭素の構造を概略
的に示す説明図である。
用される炭素材料を構成する易黒鉛化炭素の構造を概略
的に示す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る電気二重層コンデンサに使
用される炭素材料を構成する難黒鉛化炭素の構造を概略
的に示す説明図である。
用される炭素材料を構成する難黒鉛化炭素の構造を概略
的に示す説明図である。
【図７】実施例１に係る電気二重層コンデンサ（単電極
セルタイプ）の充放電特性を示す特性図である。
セルタイプ）の充放電特性を示す特性図である。
【図８】実施例１〜実施例７並びに比較例１及び比較例
２に係る電気二重層コンデンサの静電容量を示す表図で
ある。
２に係る電気二重層コンデンサの静電容量を示す表図で
ある。
【図９】実施例１に係る電気二重層コンデンサにおい
て、所定の処理後における正極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
て、所定の処理後における正極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
【図１０】実施例１に係る電気二重層コンデンサにおい
て、所定の処理後における負極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
て、所定の処理後における負極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
【図１１】比較例１に係る電気二重層コンデンサにおい
て、所定の処理後における正極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
て、所定の処理後における正極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
【図１２】比較例１に係る電気二重層コンデンサにおい
て、所定の処理後における負極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
て、所定の処理後における負極の分極性電極のＸ線回折
強度を示す特性図である。
１０…単電極セル １２…単キャ
パシタセル ２０、２２…集電体 ２４、２６…
分極性電極 ３０、３２…電極取出し部 ４０…有機電
解液 ５０…積層体 ９０…易黒鉛
化炭素 ９２…難黒鉛化炭素 ９４…微結晶
炭素 ９６…構造体 ｄ002 …層間
距離
パシタセル ２０、２２…集電体 ２４、２６…
分極性電極 ３０、３２…電極取出し部 ４０…有機電
解液 ５０…積層体 ９０…易黒鉛
化炭素 ９２…難黒鉛化炭素 ９４…微結晶
炭素 ９６…構造体 ｄ002 …層間
距離
フロントページの続き (72)発明者 新居 裕介 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 勝川 裕幸 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 吉田 均 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 竹内 誠 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号 日本 電子株式会社内 (72)発明者 岡村 廸夫 神奈川県横浜市南区南太田２丁目19番６号 株式会社岡村研究所内
Claims (13)
- 【請求項１】有機電解液中に主として炭素材料により構
成される分極性電極が浸されてなる電気二重層コンデン
サにおいて、 前記炭素材料は、黒鉛類似の微結晶炭素を有しており、 静電容量の発現は、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に
前記有機電解液における溶質のイオンが挿入されること
により行われることを特徴とする電気二重層コンデン
サ。 - 【請求項２】請求項１記載の電気二重層コンデンサにお
いて、 前記炭素材料は、アルカリ金属とアルカリ金属化合物の
少なくとも１種と共にアルカリ金属の蒸気が発生する温
度以上で熱処理を行って製造され、黒鉛類似の微結晶炭
素を有することを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、４級アンモニウムの４フッ化
ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）
塩であることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、テトラエチルアンモニウム
（ＴＥＡ+ ）又はテトラブチルアンモニウム（ＴＢ
Ａ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リ
ン酸（ＰＦ6 - ）塩であることを特徴とする電気二重層
コンデンサ。 - 【請求項５】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、トリエチルメチルアンモニウ
ム（ＴＥＭＡ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は
６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩であることを特徴とする
電気二重層コンデンサ。 - 【請求項６】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、４級ホスホニウム塩の４フッ
化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（Ｐ
Ｆ6 - ）塩であることを特徴とする電気二重層コンデン
サ。 - 【請求項７】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、テトラエチルホスホニウム
（ＴＥＰ+ ）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フ
ッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩であることを特徴とする電気
二重層コンデンサ。 - 【請求項８】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、一般式 【化１】 （式中、Ｒ1 、Ｒ2 は炭素数１〜５のアルキル基であ
り、Ｒ1 、Ｒ2 は同じ基でもよいし、異なる基でもよ
い。）に示されるイミダゾリウム誘導体の４フッ化ホウ
酸（ＢＦ4 - ）塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩で
あることを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項９】請求項１又は２記載の電気二重層コンデン
サにおいて、 前記有機電解液の溶質は、１−エチル−３−メチルイミ
ダゾリウム（ＥＭＩ+）の４フッ化ホウ酸（ＢＦ4 - ）
塩又は６フッ化リン酸（ＰＦ6 - ）塩であることを特徴
とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項１０】請求項１又は２記載の電気二重層コンデ
ンサにおいて、 前記有機電解液の溶媒は、プロピレンカーボネート（Ｐ
Ｃ）、γ−ブチルラクトン（ＧＢＬ）、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、スルホラン（ＳＬ）の少なくとも１種
を含むものであることを特徴とする電気二重層コンデン
サ。 - 【請求項１１】請求項１又は２記載の電気二重層コンデ
ンサにおいて、 前記有機電解液の溶媒は、 プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン
（ＧＢＬ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、スルホラ
ン（ＳＬ）の少なくとも１種を含むものを主溶媒とし、 ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボ
ネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の
少なくとも１種を含むものを副溶媒とする混合物である
ことを特徴とする電気二重層コンデンサ。 - 【請求項１２】有機電解液中に分極性電極が浸されてな
る電気二重層コンデンサの製造方法において、 前記分極性電極を構成する炭素材料は、原料を炭素化
し、黒鉛類似の微結晶炭素を成長させる第１の熱処理工
程と、アルカリ金属の蒸気が発生する温度以上で熱処理
する第２の熱処理工程を経て作製されることを特徴とす
る電気二重層コンデンサの製造方法。 - 【請求項１３】有機電解液中に分極性電極が浸されてな
る電気二重層コンデンサの製造方法において、 前記分極性電極を構成する炭素材料が、アルカリ金属と
アルカリ金属化合物の少なくとも１種と共にアルカリ金
属の蒸気が発生する温度以上で熱処理を行って製造され
る黒鉛類似の微結晶炭素を有する炭素材料であり、 前記電気二重層コンデンサを組み立てた後に、最初に定
格電圧以上の電圧を前記分極性電極間に印加することに
よって、前記炭素材料の微結晶炭素の層間に前記有機電
解液における溶質のイオンを強制的に挿入させて静電容
量を発現させることを特徴とする電気二重層コンデンサ
の製造方法。
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