JP2000252171A - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents
電気二重層キャパシタの製造方法Info
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- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
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- 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】性能信頼性に優れ、耐電圧が高くエネルギ密度
の高い電気二重層キャパシタの製造方法の提供。 【解決手段】比表面積１００〜３０００ｍ2／ｇの炭素
質材料を含む電極からなる正極及び負極をセパレータを
介して対向させてなる素子体に、前記電極の表面に電気
二重層を形成し電荷を蓄積させ、かつベンゼン又はその
塩素誘導体を含有する有機電解液を含浸させた後、乾燥
雰囲気中にて前記素子体に電圧を印加する。
の高い電気二重層キャパシタの製造方法の提供。 【解決手段】比表面積１００〜３０００ｍ2／ｇの炭素
質材料を含む電極からなる正極及び負極をセパレータを
介して対向させてなる素子体に、前記電極の表面に電気
二重層を形成し電荷を蓄積させ、かつベンゼン又はその
塩素誘導体を含有する有機電解液を含浸させた後、乾燥
雰囲気中にて前記素子体に電圧を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、性能の長期的信頼
性に優れ、かつ耐電圧が高くエネルギ密度が大きい電気
二重層キャパシタの製造方法に関する。
性に優れ、かつ耐電圧が高くエネルギ密度が大きい電気
二重層キャパシタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは、充放電サイク
ルによる長期的信頼性や出力密度の点で優れた特性を有
しているが、例えばリチウムイオン二次電池等に比べエ
ネルギ密度が低い問題がある。キャパシタに蓄積される
エネルギ量は、キャパシタの静電容量に比例し、印加電
圧の２乗に比例する。したがって、キャパシタの耐電圧
を高めると効果的にエネルギ密度を高められる。
ルによる長期的信頼性や出力密度の点で優れた特性を有
しているが、例えばリチウムイオン二次電池等に比べエ
ネルギ密度が低い問題がある。キャパシタに蓄積される
エネルギ量は、キャパシタの静電容量に比例し、印加電
圧の２乗に比例する。したがって、キャパシタの耐電圧
を高めると効果的にエネルギ密度を高められる。
【０００３】電気二重層キャパシタの耐電圧は、基本的
には電解液の電気化学的な分解電圧によって制限され
る。電解液として水系電解液に比べ耐電圧の高い有機電
解液を使用する場合、電解液中に含まれる不純物、特に
水分によって電気分解が起こる。したがって、有機電解
液は、溶媒、電解質塩ともに高度に精製されかつ脱水さ
れて使用される。
には電解液の電気化学的な分解電圧によって制限され
る。電解液として水系電解液に比べ耐電圧の高い有機電
解液を使用する場合、電解液中に含まれる不純物、特に
水分によって電気分解が起こる。したがって、有機電解
液は、溶媒、電解質塩ともに高度に精製されかつ脱水さ
れて使用される。
【０００４】一方、電気二重層キャパシタの電極には高
表面積の電極材料が使用され、上記有機電解液と組み合
わせる場合、高表面積の電極材料として一般には活性炭
が使用される。活性炭は数ｎｍ程度の微細孔を有する多
孔質材料であるが、高い吸着能を有するため環境中の水
分を吸着しやすい。したがって、活性炭は電気二重層キ
ャパシタの製造工程において高度に脱水されている必要
がある。
表面積の電極材料が使用され、上記有機電解液と組み合
わせる場合、高表面積の電極材料として一般には活性炭
が使用される。活性炭は数ｎｍ程度の微細孔を有する多
孔質材料であるが、高い吸着能を有するため環境中の水
分を吸着しやすい。したがって、活性炭は電気二重層キ
ャパシタの製造工程において高度に脱水されている必要
がある。
【０００５】通常、活性炭の細孔中から水分を完全に除
去するためには、真空中又は不活性ガス雰囲気中におい
て３００℃以上の高温での脱水処理が必要とされる。し
かし、通常活性炭粒子は有機ポリマ等のバインダを用い
て集電体上に成形されて電極を形成しており、３００℃
以上の高温処理ではバインダが熱分解するため、通常２
００℃以下の熱処理しかできない。このため、活性炭電
極中の水分を完全に除去することは困難である。
去するためには、真空中又は不活性ガス雰囲気中におい
て３００℃以上の高温での脱水処理が必要とされる。し
かし、通常活性炭粒子は有機ポリマ等のバインダを用い
て集電体上に成形されて電極を形成しており、３００℃
以上の高温処理ではバインダが熱分解するため、通常２
００℃以下の熱処理しかできない。このため、活性炭電
極中の水分を完全に除去することは困難である。
【０００６】有機電解液を用いた電気二重層キャパシタ
は、エネルギ密度を高める目的から、水の理論分解電圧
（１．２３Ｖ）より高い２Ｖ以上の電圧で作動される。
このため、キャパシタセルを組み立てた後電圧印加され
た使用状態において、上記の細孔中の残存水分が電気分
解されガスが発生する。発生したガスは活性炭細孔内に
徐々に蓄積され、セパレータを介して対向する相対する
電極に電解液を含浸させてなる素子体の外部には排出さ
れず、素子体内部に留まることが判明した。
は、エネルギ密度を高める目的から、水の理論分解電圧
（１．２３Ｖ）より高い２Ｖ以上の電圧で作動される。
このため、キャパシタセルを組み立てた後電圧印加され
た使用状態において、上記の細孔中の残存水分が電気分
解されガスが発生する。発生したガスは活性炭細孔内に
徐々に蓄積され、セパレータを介して対向する相対する
電極に電解液を含浸させてなる素子体の外部には排出さ
れず、素子体内部に留まることが判明した。
【０００７】このような状況下において長期間使用する
と、発生したガスによって細孔内に存在する電解液が追
い出され、本来得られるはずの容量が得られない。ま
た、細孔内のイオン移動による電気導通経路が遮断され
るため、電気二重層キャパシタの静電容量の減少や内部
抵抗の上昇等の性能低下が起こる。
と、発生したガスによって細孔内に存在する電解液が追
い出され、本来得られるはずの容量が得られない。ま
た、細孔内のイオン移動による電気導通経路が遮断され
るため、電気二重層キャパシタの静電容量の減少や内部
抵抗の上昇等の性能低下が起こる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の従来技術の問題点を解決し、長期的な性能の信頼性に
優れ、作動電圧が高くエネルギ密度の大きい電気二重層
キャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
の従来技術の問題点を解決し、長期的な性能の信頼性に
優れ、作動電圧が高くエネルギ密度の大きい電気二重層
キャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、比表面積１０
０〜３０００ｍ2／ｇの炭素質材料を含む電極からなる
正極及び負極をセパレータを介して対向させてなる素子
体に、前記電極の表面に電気二重層を形成することによ
り電荷を蓄積させ、かつベンゼン又はその塩素誘導体を
含む有機電解液を含浸させた後、前記素子体に電圧を印
加することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方
法を提供する。
０〜３０００ｍ2／ｇの炭素質材料を含む電極からなる
正極及び負極をセパレータを介して対向させてなる素子
体に、前記電極の表面に電気二重層を形成することによ
り電荷を蓄積させ、かつベンゼン又はその塩素誘導体を
含む有機電解液を含浸させた後、前記素子体に電圧を印
加することを特徴とする電気二重層キャパシタの製造方
法を提供する。
【００１０】本発明において、ベンゼンの塩素誘導体
は、式１で表される化合物を示す。ただし、式１中ｎは
１〜６の整数である。
は、式１で表される化合物を示す。ただし、式１中ｎは
１〜６の整数である。
【００１１】
【化１】
【００１２】本発明において、ベンゼン又はその塩素誘
導体としては、ベンゼン、モノクロロベンゼン、ジクロ
ロベンゼン及びトリクロロベンゼンからなる群から選ば
れる１種以上が好ましい。ジクロロベンゼンの構造は特
に限定されず、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベ
ンゼン、ｐ−ジクロロベンゼンのいずれも好ましい。同
様に、トリクロロベンゼンの構造も特に限定されない。
導体としては、ベンゼン、モノクロロベンゼン、ジクロ
ロベンゼン及びトリクロロベンゼンからなる群から選ば
れる１種以上が好ましい。ジクロロベンゼンの構造は特
に限定されず、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベ
ンゼン、ｐ−ジクロロベンゼンのいずれも好ましい。同
様に、トリクロロベンゼンの構造も特に限定されない。
【００１３】本発明において、ベンゼン又はその塩素誘
導体が電解液中に含まれる量は、電極に含まれる炭素質
材料の細孔特性や残存水分量により適宜調整される。し
かし、ベンゼン又はその塩素誘導体は、有機電解液中に
完全に溶解している状態が保たれることが好ましい。ま
た、ベンゼン又はその塩素誘導体が加わると有機電解液
の誘電率は低下するので、ベンゼン又はその塩素誘導体
の量は、有機電解液の誘電率の低下にともなうイオン伝
導性の低下が少ない範囲に抑えることが好ましい。した
がって、電解液中に０．１〜３０重量％、特に１〜１０
重量％含まれることが好ましい。
導体が電解液中に含まれる量は、電極に含まれる炭素質
材料の細孔特性や残存水分量により適宜調整される。し
かし、ベンゼン又はその塩素誘導体は、有機電解液中に
完全に溶解している状態が保たれることが好ましい。ま
た、ベンゼン又はその塩素誘導体が加わると有機電解液
の誘電率は低下するので、ベンゼン又はその塩素誘導体
の量は、有機電解液の誘電率の低下にともなうイオン伝
導性の低下が少ない範囲に抑えることが好ましい。した
がって、電解液中に０．１〜３０重量％、特に１〜１０
重量％含まれることが好ましい。
【００１４】本発明における作用原理は必ずしも明確で
はないが、電解液中に含まれるベンゼン又はその塩素誘
導体は、炭素質材料の細孔内壁に存在する擬黒鉛表面と
親和性が高く、加熱処理によっては除去されずに微細孔
内に残存する水分と置換吸着されやすいと思われる。そ
して、残存水分は微細孔内から容易に追い出され、微細
孔外の電解液中に浸出するものと思われる。これらの水
分は、電解液を含浸させた素子体に電圧が印加される
と、容易に電気分解されガス化される。
はないが、電解液中に含まれるベンゼン又はその塩素誘
導体は、炭素質材料の細孔内壁に存在する擬黒鉛表面と
親和性が高く、加熱処理によっては除去されずに微細孔
内に残存する水分と置換吸着されやすいと思われる。そ
して、残存水分は微細孔内から容易に追い出され、微細
孔外の電解液中に浸出するものと思われる。これらの水
分は、電解液を含浸させた素子体に電圧が印加される
と、容易に電気分解されガス化される。
【００１５】電気二重層形成による電荷蓄積は、大部分
は細孔内部で起こるので、従来の電解液中にベンゼン又
はその塩素誘導体を含まない電気二重層キャパシタで
は、電解液を含浸させた素子体に電圧印加すると微細孔
内に残存する水分の電気分解により発生するガスが微細
孔内に留まり性能が劣化していた。ところが本発明で
は、上述したように電圧印加により残存水分が電気分解
して発生するガスは微細孔内ではなく微細孔外、すなわ
ち活性炭粒子内のマクロポア又は粒子間隙に存在する
か、さらには泡として素子体の外部へ排出されると思わ
れる。したがって、電気二重層キャパシタの性能劣化は
軽微に抑制できると推定される。
は細孔内部で起こるので、従来の電解液中にベンゼン又
はその塩素誘導体を含まない電気二重層キャパシタで
は、電解液を含浸させた素子体に電圧印加すると微細孔
内に残存する水分の電気分解により発生するガスが微細
孔内に留まり性能が劣化していた。ところが本発明で
は、上述したように電圧印加により残存水分が電気分解
して発生するガスは微細孔内ではなく微細孔外、すなわ
ち活性炭粒子内のマクロポア又は粒子間隙に存在する
か、さらには泡として素子体の外部へ排出されると思わ
れる。したがって、電気二重層キャパシタの性能劣化は
軽微に抑制できると推定される。
【００１６】しかし、上記の素子体への電圧印加によっ
て発生した分解ガスは、電気二重層キャパシタセルの内
圧を上昇させる。したがって、製造工程における電圧印
加は、乾燥雰囲気中で開放状態において行い、発生した
ガスをキャパシタセル外へ排出させることが好ましい。
ここで開放状態とは、素子体をセル内に収容していない
状態、又はセル内に収容していてもセルが密閉されてい
ない状態を示す。このときの乾燥雰囲気としては露点−
２０℃以下であることが好ましく、特に−３０℃以下、
さらには−４０℃以下であることが好ましい。
て発生した分解ガスは、電気二重層キャパシタセルの内
圧を上昇させる。したがって、製造工程における電圧印
加は、乾燥雰囲気中で開放状態において行い、発生した
ガスをキャパシタセル外へ排出させることが好ましい。
ここで開放状態とは、素子体をセル内に収容していない
状態、又はセル内に収容していてもセルが密閉されてい
ない状態を示す。このときの乾燥雰囲気としては露点−
２０℃以下であることが好ましく、特に−３０℃以下、
さらには−４０℃以下であることが好ましい。
【００１７】また、素子体に印加する電圧は、水の分解
電圧より高い２Ｖ以上が好ましく、２．５Ｖ以上がさら
に好ましい。素子体に電圧を印加する温度は１５〜８５
℃、特に２０〜７０℃が好ましい。加温しつつ電圧を印
加すると電気二重層キャパシタの耐久性を高める効果が
大きく、電圧印加時間を短縮できる。しかし、その温度
が高すぎると初期容量が低下し内部抵抗が上昇しやす
い。また、本発明では、素子体を電圧印加処理した後、
素子体を減圧下に保持することにより、より効果的に発
生したガスを素子体から除去できるので好ましい。
電圧より高い２Ｖ以上が好ましく、２．５Ｖ以上がさら
に好ましい。素子体に電圧を印加する温度は１５〜８５
℃、特に２０〜７０℃が好ましい。加温しつつ電圧を印
加すると電気二重層キャパシタの耐久性を高める効果が
大きく、電圧印加時間を短縮できる。しかし、その温度
が高すぎると初期容量が低下し内部抵抗が上昇しやす
い。また、本発明では、素子体を電圧印加処理した後、
素子体を減圧下に保持することにより、より効果的に発
生したガスを素子体から除去できるので好ましい。
【００１８】また、電解液を含浸させた素子体に対する
電圧印加は、通常、電気二重層キャパシタの正極となる
電極（以下、素子体の正極という）を直流電源のプラス
端子に接続し、電気二重層キャパシタの負極となる電極
（以下、素子体の負極という）を直流電源のマイナス端
子に接続して行う。しかし、さらに電気二重層キャパシ
タの耐久性を高めるには、この電圧印加を、１回以上正
極と負極を逆転させて行うことが好ましい。
電圧印加は、通常、電気二重層キャパシタの正極となる
電極（以下、素子体の正極という）を直流電源のプラス
端子に接続し、電気二重層キャパシタの負極となる電極
（以下、素子体の負極という）を直流電源のマイナス端
子に接続して行う。しかし、さらに電気二重層キャパシ
タの耐久性を高めるには、この電圧印加を、１回以上正
極と負極を逆転させて行うことが好ましい。
【００１９】すなわち、素子体への電圧印加が下記工程
Ａ及び下記工程Ｂからなることが好ましい。 工程Ａ：素子体の正極と負極の間に直流電源により電圧
を印加する工程、 工程Ｂ：直流電源に対して正極と負極を工程Ａとは反対
に接続して電圧を印加する工程。 ここで工程Ａと工程Ｂはいずれの工程を先に行ってもよ
く、また工程Ａと工程Ｂを交互に繰り返し行ってもよ
い。
Ａ及び下記工程Ｂからなることが好ましい。 工程Ａ：素子体の正極と負極の間に直流電源により電圧
を印加する工程、 工程Ｂ：直流電源に対して正極と負極を工程Ａとは反対
に接続して電圧を印加する工程。 ここで工程Ａと工程Ｂはいずれの工程を先に行ってもよ
く、また工程Ａと工程Ｂを交互に繰り返し行ってもよ
い。
【００２０】本発明における電極は、正極、負極とも電
解液との界面に電気二重層を形成する比表面積１００〜
３０００ｍ2／ｇの炭素質材料を含む。該炭素質材料と
しては、フェノール等の樹脂系活性炭、やしがら系活性
炭、コークス系活性炭、ピッチ系の活性炭、カーボンナ
ノチューブ、カーボンエアロゲル、カーボンブラック、
ポリアセン等が好ましく使用できる。電極はこれらの炭
素質材料の１種以上に有機系バインダを加えて形成され
ることが好ましい。特に、炭素質材料にポリテトラフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等の有機バインダ
を加えてシート状に成形して集電体に接合するか、又は
炭素質材料と前記有機バインダとを含む液を集電体上に
塗工して形成されることが好ましい。
解液との界面に電気二重層を形成する比表面積１００〜
３０００ｍ2／ｇの炭素質材料を含む。該炭素質材料と
しては、フェノール等の樹脂系活性炭、やしがら系活性
炭、コークス系活性炭、ピッチ系の活性炭、カーボンナ
ノチューブ、カーボンエアロゲル、カーボンブラック、
ポリアセン等が好ましく使用できる。電極はこれらの炭
素質材料の１種以上に有機系バインダを加えて形成され
ることが好ましい。特に、炭素質材料にポリテトラフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等の有機バインダ
を加えてシート状に成形して集電体に接合するか、又は
炭素質材料と前記有機バインダとを含む液を集電体上に
塗工して形成されることが好ましい。
【００２１】本発明において、電気二重層形成のために
有機電解液中に含まれる溶質は、電気伝導性、溶解度、
電気化学的安定性の点で第４級オニウム塩が好ましい。
特にＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｎ+又はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+（Ｒ1、Ｒ2、
Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基又
は炭素数６〜１０のアリール基である。）で表されるカ
チオンを有することが好ましく、特に前記カチオンとＢ
Ｆ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ
3）2 -、ＣｌＯ4 -等のアニオンとからなる塩が好まし
い。
有機電解液中に含まれる溶質は、電気伝導性、溶解度、
電気化学的安定性の点で第４級オニウム塩が好ましい。
特にＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｎ+又はＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+（Ｒ1、Ｒ2、
Ｒ3、Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基又
は炭素数６〜１０のアリール基である。）で表されるカ
チオンを有することが好ましく、特に前記カチオンとＢ
Ｆ4 -、ＰＦ6 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、ＡｓＦ6 -、Ｎ（ＳＯ2ＣＦ
3）2 -、ＣｌＯ4 -等のアニオンとからなる塩が好まし
い。
【００２２】電解液中の上記オニウム塩の濃度は、電気
二重層形成に必要なイオン量を確保し、充分な電気伝導
性を得る目的から、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが
好ましく、特に１．０ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ま
しい。
二重層形成に必要なイオン量を確保し、充分な電気伝導
性を得る目的から、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが
好ましく、特に１．０ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ま
しい。
【００２３】有機電解液に使用される有機溶媒として
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、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
ーボネート等の直鎖状カーボネート、スルホラン、スル
ホラン誘導体、及びアセトニトリル、グルタロニトリル
等のニトリルからなる群から選ばれる１種以上の溶媒が
好ましい。
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、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
ーボネート等の直鎖状カーボネート、スルホラン、スル
ホラン誘導体、及びアセトニトリル、グルタロニトリル
等のニトリルからなる群から選ばれる１種以上の溶媒が
好ましい。
【００２４】本発明におけるセパレータは特に限定され
ないが、電気絶縁性と電解液に対する化学的安定性に優
れ、かつ電解液の吸液量が多くて保液性に優れる多孔質
材料からなることが好ましい。具体的には、ガラス繊
維、シリカファイバ、アルミナファイバ、及びこれらの
ウィスカ等の無機繊維や、マニラ麻等の天然繊維、ポリ
オレフィン、ポリエステル等の合成繊維等の有機繊維か
らなることが好ましく、これらの繊維を抄造してなるシ
ートが好ましい。また、ポリオレフィン、ポリエステル
等からなるフィルムに延伸操作によって微孔を設けたマ
イクロポーラスフィルムも好ましい。
ないが、電気絶縁性と電解液に対する化学的安定性に優
れ、かつ電解液の吸液量が多くて保液性に優れる多孔質
材料からなることが好ましい。具体的には、ガラス繊
維、シリカファイバ、アルミナファイバ、及びこれらの
ウィスカ等の無機繊維や、マニラ麻等の天然繊維、ポリ
オレフィン、ポリエステル等の合成繊維等の有機繊維か
らなることが好ましく、これらの繊維を抄造してなるシ
ートが好ましい。また、ポリオレフィン、ポリエステル
等からなるフィルムに延伸操作によって微孔を設けたマ
イクロポーラスフィルムも好ましい。
【００２５】本発明の電気二重層キャパシタの構造は特
に限定されず、円盤状の正極及び負極をセパレータを介
して対向させ電解液を含浸させたコイン型構造、矩形状
の正極と負極とをセパレータを介して複数交互に積層
し、電解液を含浸させて角型ケースに収容してなる積層
型構造、一対の帯状の正極と負極とをセパレータを介し
て対向させて巻回し、電解液を含浸させて円筒型ケース
に収容してなる巻回型構造等いずれも好ましく採用でき
る。
に限定されず、円盤状の正極及び負極をセパレータを介
して対向させ電解液を含浸させたコイン型構造、矩形状
の正極と負極とをセパレータを介して複数交互に積層
し、電解液を含浸させて角型ケースに収容してなる積層
型構造、一対の帯状の正極と負極とをセパレータを介し
て対向させて巻回し、電解液を含浸させて円筒型ケース
に収容してなる巻回型構造等いずれも好ましく採用でき
る。
【００２６】
【実施例】次に、実施例（例１〜１２、１５、１６）及
び比較例（例１３、１４）により本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
び比較例（例１３、１４）により本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
【００２７】［例１〜１４］比表面積１８００ｍ2／
ｇ、平均粒径１０μｍの高純度フェノール樹脂系活性炭
粉末８０重量部、導電材としてカーボンブラック１０重
量部、バインダとしてポリテトラフルオロエチレン粉末
１０重量部を混合した後、エタノールを滴下しながら混
練し、ロール圧延した後２００℃で３０分乾燥してエタ
ノールを除去し厚さ１４０μｍの電極シートを作製し
た。
ｇ、平均粒径１０μｍの高純度フェノール樹脂系活性炭
粉末８０重量部、導電材としてカーボンブラック１０重
量部、バインダとしてポリテトラフルオロエチレン粉末
１０重量部を混合した後、エタノールを滴下しながら混
練し、ロール圧延した後２００℃で３０分乾燥してエタ
ノールを除去し厚さ１４０μｍの電極シートを作製し
た。
【００２８】リード引き出し部を有する厚さ４０μｍの
アルミニウム箔集電体の幅６ｃｍ、長さ１３ｃｍの部分
の両面に、導電性接着剤を用いて上記電極シートを接合
し、さらにロールプレスして電極と集電体とが一体化さ
れた厚さ３３０μｍの電極体を作製し、これを正極体及
び負極体とした。
アルミニウム箔集電体の幅６ｃｍ、長さ１３ｃｍの部分
の両面に、導電性接着剤を用いて上記電極シートを接合
し、さらにロールプレスして電極と集電体とが一体化さ
れた厚さ３３０μｍの電極体を作製し、これを正極体及
び負極体とした。
【００２９】ガラス繊維抄造シートを幅６．６ｃｍ、長
さ１３．６ｃｍの長方形状に打ち抜いてセパレータと
し、上記正極体１８枚と上記負極体１８枚とをセパレー
タを介して交互に積層し、素子体を得た。この素子体を
２００℃で２４時間真空乾燥した後、高さ１５ｃｍ、幅
７ｃｍ、厚さ２．２ｃｍの有底角型のアルミニウム製金
属ケースに収容した。
さ１３．６ｃｍの長方形状に打ち抜いてセパレータと
し、上記正極体１８枚と上記負極体１８枚とをセパレー
タを介して交互に積層し、素子体を得た。この素子体を
２００℃で２４時間真空乾燥した後、高さ１５ｃｍ、幅
７ｃｍ、厚さ２．２ｃｍの有底角型のアルミニウム製金
属ケースに収容した。
【００３０】有機電解液として、１．５ｍｏｌ／Ｌの
（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解したプロピレンカ
ーボネート溶液に表１に示す添加剤を表１に示す割合
（電解液中の濃度）で加えたものを調製した。各有機電
解液はあらかじめ加熱脱水したモレキュラーシーブに接
触させ、電解液中の水分を１０ｐｐｍ以下まで除去した
後、それぞれ前記金属ケース内に注入して前記素子体に
含浸させた。
（Ｃ2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4を溶解したプロピレンカ
ーボネート溶液に表１に示す添加剤を表１に示す割合
（電解液中の濃度）で加えたものを調製した。各有機電
解液はあらかじめ加熱脱水したモレキュラーシーブに接
触させ、電解液中の水分を１０ｐｐｍ以下まで除去した
後、それぞれ前記金属ケース内に注入して前記素子体に
含浸させた。
【００３１】さらに、各素子体に対し、表１に示すよう
に開放状態での電圧印加処理及び減圧処理を行った。表
１に示すとおりいずれの処理も行わなかったものもあ
る。なお、電圧印加処理としては、金属ケースを封口せ
ずに開放した状態で、乾燥雰囲気中（露点−５０℃）で
素子体の正極を直流電源のプラス端子、素子体の負極を
直流電源のマイナス端子に接続し、２．８Ｖの電圧を１
２時間印加し続けた。また減圧処理は、電圧印加処理の
後、５ｔｏｒｒの減圧下に１分間保持した。
に開放状態での電圧印加処理及び減圧処理を行った。表
１に示すとおりいずれの処理も行わなかったものもあ
る。なお、電圧印加処理としては、金属ケースを封口せ
ずに開放した状態で、乾燥雰囲気中（露点−５０℃）で
素子体の正極を直流電源のプラス端子、素子体の負極を
直流電源のマイナス端子に接続し、２．８Ｖの電圧を１
２時間印加し続けた。また減圧処理は、電圧印加処理の
後、５ｔｏｒｒの減圧下に１分間保持した。
【００３２】次いで、アルミニウム蓋体に絶縁されつつ
気密に取り付けられた正極端子と負極端子に正極、負極
の電極リードをそれぞれまとめて超音波溶接した。その
後、前記蓋体を前記金属ケースの開口部にはめ込み、周
辺部をレーザー溶接して封口し、電気二重層キャパシタ
を得た。なお、開放状態での電圧印加処理をしなかった
例１、例６及び例１３のサンプルには、金属ケースの封
口後に電気二重層キャパシタの正極を直流電源のプラス
端子、負極を直流電源のマイナス端子に接続し、２．８
Ｖの電圧を１２時間印加し続けたものを電気二重層キャ
パシタの完成サンプルとした。
気密に取り付けられた正極端子と負極端子に正極、負極
の電極リードをそれぞれまとめて超音波溶接した。その
後、前記蓋体を前記金属ケースの開口部にはめ込み、周
辺部をレーザー溶接して封口し、電気二重層キャパシタ
を得た。なお、開放状態での電圧印加処理をしなかった
例１、例６及び例１３のサンプルには、金属ケースの封
口後に電気二重層キャパシタの正極を直流電源のプラス
端子、負極を直流電源のマイナス端子に接続し、２．８
Ｖの電圧を１２時間印加し続けたものを電気二重層キャ
パシタの完成サンプルとした。
【００３３】得られた各電気二重層キャパシタの初期の
放電容量、内部抵抗を測定した後、性能信頼性の加速試
験として、このキャパシタを４５℃の恒温槽中にて２．
７Ｖの電圧を印加しながら２０００時間保持し、耐久試
験を実施した。耐久試験後の放電容量と内部抵抗を測定
し、初期特性に対する耐久試験後の容量変化率及び抵抗
変化率を算出した。結果を表２に示す。
放電容量、内部抵抗を測定した後、性能信頼性の加速試
験として、このキャパシタを４５℃の恒温槽中にて２．
７Ｖの電圧を印加しながら２０００時間保持し、耐久試
験を実施した。耐久試験後の放電容量と内部抵抗を測定
し、初期特性に対する耐久試験後の容量変化率及び抵抗
変化率を算出した。結果を表２に示す。
【００３４】［例１５］電圧印加処理として、以下に示
す処理に変更した以外は例３と同様にして電気二重層キ
ャパシタを得た。すなわち、金属ケースを封口せずに開
放した状態で、乾燥雰囲気中（露点−５０℃）で素子体
の正極を直流電源のマイナス端子、素子体の負極を直流
電源のプラス端子に接続し、２．８Ｖの電圧を６時間印
加し続けた。続けて素子体の正極を直流電源のプラス端
子、負極を直流電源のマイナス端子に接続し、さらに
２．８Ｖの電圧を６時間印加し続けた。得られた電気二
重層キャパシタを例１と同様に評価した。結果を表２に
示す。
す処理に変更した以外は例３と同様にして電気二重層キ
ャパシタを得た。すなわち、金属ケースを封口せずに開
放した状態で、乾燥雰囲気中（露点−５０℃）で素子体
の正極を直流電源のマイナス端子、素子体の負極を直流
電源のプラス端子に接続し、２．８Ｖの電圧を６時間印
加し続けた。続けて素子体の正極を直流電源のプラス端
子、負極を直流電源のマイナス端子に接続し、さらに
２．８Ｖの電圧を６時間印加し続けた。得られた電気二
重層キャパシタを例１と同様に評価した。結果を表２に
示す。
【００３５】［例１６］ベンゼンのかわりにｏ−ジクロ
ロベンゼン５重量％を電解液中に含有させた以外は例１
５と同様にして電気二重層キャパシタを得た。この電気
二重層キャパシタを用いて例１と同様に評価した。結果
を表２に示す。
ロベンゼン５重量％を電解液中に含有させた以外は例１
５と同様にして電気二重層キャパシタを得た。この電気
二重層キャパシタを用いて例１と同様に評価した。結果
を表２に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、電気二重層キャパシタ
の耐電圧を高めることができ、高電圧を印加しても長期
的に性能信頼性に優れ、かつエネルギ密度の高い電気二
重層キャパシタが得られる。
の耐電圧を高めることができ、高電圧を印加しても長期
的に性能信頼性に優れ、かつエネルギ密度の高い電気二
重層キャパシタが得られる。
Claims (6)
- 【請求項１】比表面積１００〜３０００ｍ2／ｇの炭素
質材料を含む電極からなる正極及び負極をセパレータを
介して対向させてなる素子体に、前記電極の表面に電気
二重層を形成することにより電荷を蓄積させ、かつベン
ゼン又はその塩素誘導体を含む有機電解液を含浸させた
後、前記素子体に電圧を印加することを特徴とする電気
二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項２】前記ベンゼン又はその塩素誘導体は、ベン
ゼン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン及びトリ
クロロベンゼンからなる群から選ばれる１種以上である
請求項１に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項３】前記素子体は乾燥雰囲気中で開放状態にお
いて電圧が印加される請求項１又は２に記載の電気二重
層キャパシタの製造方法。 - 【請求項４】前記ベンゼン又はその塩素誘導体は、有機
電解液中に０．１〜３０重量％含まれる請求項１、２又
は３に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項５】前記素子体に電圧を印加した後、前記素子
体は減圧下に保持される請求項１、２、３又は４に記載
の電気二重層キャパシタの製造方法。 - 【請求項６】前記素子体に対する電圧印加は、下記工程
Ａ及び下記工程Ｂからなる請求項１、２、３、４又は５
に記載の電気二重層キャパシタの製造方法。 工程Ａ：電気二重層キャパシタの正極と負極の間に直流
電源により電圧を印加する工程、 工程Ｂ：直流電源に対して正極と負極を工程Ａとは反対
に接続して電圧を印加する工程。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055932A JP2000252171A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
| EP00103469A EP1033728A1 (en) | 1999-03-03 | 2000-03-01 | Method for producing an electric double layer capacitor |
| US09/517,579 US6773466B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-03-02 | Method for producing an electric double layer capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11055932A JP2000252171A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252171A true JP2000252171A (ja) | 2000-09-14 |
| JP2000252171A5 JP2000252171A5 (ja) | 2005-09-15 |
Family
ID=13012863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11055932A Withdrawn JP2000252171A (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6773466B1 (ja) |
| EP (1) | EP1033728A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000252171A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6879482B2 (en) | 2002-04-22 | 2005-04-12 | Asahi Glass Company, Limited | Electric double layer capacitor |
| CN103426652A (zh) * | 2012-05-14 | 2013-12-04 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 双电层电容器用电解液及其制备方法 |
| JP2016225397A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄電デバイス及びその製造方法 |
| CN107210144A (zh) * | 2015-01-26 | 2017-09-26 | Ioxus公司 | 用于减小电化学双层电容器中的esr增益的添加剂 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6865068B1 (en) * | 1999-04-30 | 2005-03-08 | Asahi Glass Company, Limited | Carbonaceous material, its production process and electric double layer capacitor employing it |
| EP1324358A3 (en) * | 2001-12-11 | 2003-12-17 | Asahi Glass Co., Ltd. | Electric double layer capacitor |
| EP2367176A3 (en) * | 2002-06-24 | 2011-11-02 | Mitsubishi Plastics, Inc. | Conductive resin film, collector and manufacturing process therefor |
| JP2006261599A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
| JP4706066B2 (ja) * | 2005-08-19 | 2011-06-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 電気化学キャパシタ及びそれに用いる電極材料 |
| US9111658B2 (en) | 2009-04-24 | 2015-08-18 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | CNS-shielded wires |
| CA2758568A1 (en) | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Cnt-infused emi shielding composite and coating |
| EP2425364A4 (en) | 2009-04-27 | 2012-10-31 | Applied Nanostructured Sols | CNT-BASED RESISTANCE HEATING TO DECREASE COMPOSITE STRUCTURES |
| US9167736B2 (en) | 2010-01-15 | 2015-10-20 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line |
| JP5784643B2 (ja) | 2010-03-02 | 2015-09-24 | アプライド ナノストラクチャード ソリューションズ リミテッド ライアビリティー カンパニーＡｐｐｌｉｅｄ Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓ， Ｌｌｃ | カーボンナノチューブ浸出繊維を含有する電気装置とその製造方法 |
| CA2790205A1 (en) | 2010-03-02 | 2011-09-09 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Spiral wound electrical devices containing carbon nanotube-infused electrode materials and methods and apparatuses for production thereof |
| US8780526B2 (en) | 2010-06-15 | 2014-07-15 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Electrical devices containing carbon nanotube-infused fibers and methods for production thereof |
| EP2629595A2 (en) | 2010-09-23 | 2013-08-21 | Applied NanoStructured Solutions, LLC | CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line |
| US9085464B2 (en) | 2012-03-07 | 2015-07-21 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Resistance measurement system and method of using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725927A (en) * | 1986-04-08 | 1988-02-16 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor |
| US5351164A (en) * | 1991-10-29 | 1994-09-27 | T.N. Frantsevich Institute For Problems In Materials Science | Electrolytic double layer capacitor |
| JPH0722295A (ja) * | 1993-06-18 | 1995-01-24 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
| US5953204A (en) | 1994-12-27 | 1999-09-14 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor |
| JPH0982582A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Nec Corp | 電気二重層コンデンサの製造方法 |
| JP3721642B2 (ja) * | 1996-07-25 | 2005-11-30 | 旭硝子株式会社 | 大容量電気二重層コンデンサの製造方法 |
| US5969936A (en) | 1997-03-24 | 1999-10-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor and electrolyte therefor |
| EP0881650B1 (en) | 1997-05-16 | 2007-02-14 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor, and carbon material and electrode therefor |
| US6152970A (en) * | 1998-09-29 | 2000-11-28 | General Electric Company | Drying an ultracapacitor |
-
1999
- 1999-03-03 JP JP11055932A patent/JP2000252171A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-03-01 EP EP00103469A patent/EP1033728A1/en not_active Withdrawn
- 2000-03-02 US US09/517,579 patent/US6773466B1/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2016225397A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 蓄電デバイス及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6773466B1 (en) | 2004-08-10 |
| EP1033728A1 (en) | 2000-09-06 |
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