JP2002308614A - 粉状活性炭、その製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタ - Google Patents
粉状活性炭、その製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い単位体積当りの静電容量が得られる電気
二重層キャパシタ電極材料に適した活性炭を提供し、さ
らにこの活性炭を用いた高容量の電気二重層キャパシタ
を提供すること。 【解決手段】 平均粒子直径が１〜１００μｍの粒子状
であり、窒素吸着法により得られる平均細孔直径が１０
〜５０Åであることを特徴とする粉状活性炭。
二重層キャパシタ電極材料に適した活性炭を提供し、さ
らにこの活性炭を用いた高容量の電気二重層キャパシタ
を提供すること。 【解決手段】 平均粒子直径が１〜１００μｍの粒子状
であり、窒素吸着法により得られる平均細孔直径が１０
〜５０Åであることを特徴とする粉状活性炭。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉状活性炭、その
製造方法および電気二重層キャパシタに関し、さらに詳
しくは、電気二重層キャパシタ用途に適した粉状活性
炭、その製造方法および電気二重層キャパシタに関す
る。本発明の粉状活性炭を電極材料とした電気二重層キ
ャパシタは、携帯機器用電源や家電品待機電源、また、
ハイブリッド自動車や電気自動車の動力電源、回生制動
電力蓄電装置など広い用途に利用できる。
製造方法および電気二重層キャパシタに関し、さらに詳
しくは、電気二重層キャパシタ用途に適した粉状活性
炭、その製造方法および電気二重層キャパシタに関す
る。本発明の粉状活性炭を電極材料とした電気二重層キ
ャパシタは、携帯機器用電源や家電品待機電源、また、
ハイブリッド自動車や電気自動車の動力電源、回生制動
電力蓄電装置など広い用途に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】現在上市されている電気二重層キャパシ
タは、集電体上に活性炭からなる一対の電極を作成し、
その電極間にセパレータを配して巻回あるいは積層する
ことにより作製される。電気二重層キャパシタの静電容
量は電極界面の表面積に比例するため、電極材料として
は高比表面積を有する活性炭が使用されてきた。
タは、集電体上に活性炭からなる一対の電極を作成し、
その電極間にセパレータを配して巻回あるいは積層する
ことにより作製される。電気二重層キャパシタの静電容
量は電極界面の表面積に比例するため、電極材料として
は高比表面積を有する活性炭が使用されてきた。
【０００３】キャパシタ容量向上のためには、電極活性
炭の比表面積を増やすことが直接的ではあるが、活性炭
の比表面積には上限があり、また、比表面積を過度に増
やすと細孔容積が大きくなり、逆に活性炭の密度が低下
するため、単位体積当りの静電容量が低下するという問
題があった。
炭の比表面積を増やすことが直接的ではあるが、活性炭
の比表面積には上限があり、また、比表面積を過度に増
やすと細孔容積が大きくなり、逆に活性炭の密度が低下
するため、単位体積当りの静電容量が低下するという問
題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、高い単位体積当りの静電容
量が得られる電気二重層キャパシタ電極材料に適した活
性炭を提供し、さらにこの活性炭を用いた高容量の電気
二重層キャパシタを提供することにある。
従来技術の問題点を解決し、高い単位体積当りの静電容
量が得られる電気二重層キャパシタ電極材料に適した活
性炭を提供し、さらにこの活性炭を用いた高容量の電気
二重層キャパシタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述のよう
な従来技術による電気二重層キャパシタ用活性炭電極材
料の問題点を解決すべく、種々の炭素質物質を単一ある
いは混合した後、さまざまな条件で賦活を試み、種々の
細孔構造を有する炭素質材料を合成して本発明に到達し
た。
な従来技術による電気二重層キャパシタ用活性炭電極材
料の問題点を解決すべく、種々の炭素質物質を単一ある
いは混合した後、さまざまな条件で賦活を試み、種々の
細孔構造を有する炭素質材料を合成して本発明に到達し
た。
【０００６】すなわち、本発明は、平均粒子直径が１〜
１００μｍの粒子状であり、窒素吸着法により得られる
平均細孔直径が１０〜５０Åであることを特徴とする粉
状活性炭、その製造方法および該粉状活性炭を用いた電
気二重層キャパシタを提供する。
１００μｍの粒子状であり、窒素吸着法により得られる
平均細孔直径が１０〜５０Åであることを特徴とする粉
状活性炭、その製造方法および該粉状活性炭を用いた電
気二重層キャパシタを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に好ましい実施の形態を挙げて
本発明をさらに詳しく説明する。本発明の粉状活性炭
は、電気二重層キャパシタの電極材料として用いた場
合、単位体積当り高い静電容量を発現する。その理由
は、その特徴的な細孔構造および粒子形状に由来してい
る。すなわち、本発明の粉状活性炭は、電気二重層キャ
パシタとして一般的に用いられる電解質イオンが出入り
可能な平均細孔直径（１０〜５０Å）を有し、かつ電極
として成型した場合に、最密充填可能となる最適な平均
粒子直径（１〜１００μｍ）を有していることである。
本発明をさらに詳しく説明する。本発明の粉状活性炭
は、電気二重層キャパシタの電極材料として用いた場
合、単位体積当り高い静電容量を発現する。その理由
は、その特徴的な細孔構造および粒子形状に由来してい
る。すなわち、本発明の粉状活性炭は、電気二重層キャ
パシタとして一般的に用いられる電解質イオンが出入り
可能な平均細孔直径（１０〜５０Å）を有し、かつ電極
として成型した場合に、最密充填可能となる最適な平均
粒子直径（１〜１００μｍ）を有していることである。
【０００８】本発明の粉状活性炭における平均細孔直径
と平均粒子直径の組み合わせは、本発明の製造方法によ
り発現される。すなわち、活性炭の原料となる炭素質物
質がコールタールなど、縮合多環芳香族成分を主構成要
素としているため、賦活反応により低分子の脱離におい
て縮合多環芳香族が脱離するため、最適平均細孔直径と
なり易い。
と平均粒子直径の組み合わせは、本発明の製造方法によ
り発現される。すなわち、活性炭の原料となる炭素質物
質がコールタールなど、縮合多環芳香族成分を主構成要
素としているため、賦活反応により低分子の脱離におい
て縮合多環芳香族が脱離するため、最適平均細孔直径と
なり易い。
【０００９】また、炭素質原料の熱処理物の光学的異方
性組織の含有率（賦活前の粉砕物の光学的異方性組織の
含有率）を９５％以下（好ましくは９０％以下、さらに
好ましくは８０％以下）に抑えているため、また、平均
粒子直径を好適な範囲に収めるため、粒子同士の融着や
膠着が起こらない適度な表面酸化状態、すなわち、酸素
濃度で０．１〜１８重量％（好ましくは０．５〜１５重
量％、さらに好ましくは０．６〜１３重量％）にしてい
るため、賦活反応時における炭素化の進行、すなわち、
結晶成長が適度に抑制されており、熱処理物の粉砕物が
賦活され易い構造となっている。
性組織の含有率（賦活前の粉砕物の光学的異方性組織の
含有率）を９５％以下（好ましくは９０％以下、さらに
好ましくは８０％以下）に抑えているため、また、平均
粒子直径を好適な範囲に収めるため、粒子同士の融着や
膠着が起こらない適度な表面酸化状態、すなわち、酸素
濃度で０．１〜１８重量％（好ましくは０．５〜１５重
量％、さらに好ましくは０．６〜１３重量％）にしてい
るため、賦活反応時における炭素化の進行、すなわち、
結晶成長が適度に抑制されており、熱処理物の粉砕物が
賦活され易い構造となっている。
【００１０】ここで言う光学的異方性組織とは偏光顕微
鏡下で観察される結晶の配向による復屈折現象であり、
顕微鏡視野中の面積割合で表わす。結晶性の良いもの、
あるいは良くなる要素を持っているものほど光学的異方
性組織の割合が増加する。従って適度な賦活性を保つた
めには、賦活前の粉砕物の光学的異方性組織の含有量の
上限を９５％以下に抑える必要があり、逆に下限は賦活
条件との組みあわせで特に制約は受けない。
鏡下で観察される結晶の配向による復屈折現象であり、
顕微鏡視野中の面積割合で表わす。結晶性の良いもの、
あるいは良くなる要素を持っているものほど光学的異方
性組織の割合が増加する。従って適度な賦活性を保つた
めには、賦活前の粉砕物の光学的異方性組織の含有量の
上限を９５％以下に抑える必要があり、逆に下限は賦活
条件との組みあわせで特に制約は受けない。
【００１１】次に本発明の粉状活性炭の製造方法を説明
する。該製造方法においては、先ず、炭素質原料を熱処
理して、９５％以下の光学的異方性組織を有するピッチ
状物質を調製する。このようなピッチ状物質を作製する
ための原料としては、コールタールまたは石油タールな
どの重質油、ナフタレンなどの多環芳香族、およびポリ
塩化ビニル樹脂などの熱可塑性高分子材料のいずれか、
または２種類以上のこれらの混合物が挙げられる。
する。該製造方法においては、先ず、炭素質原料を熱処
理して、９５％以下の光学的異方性組織を有するピッチ
状物質を調製する。このようなピッチ状物質を作製する
ための原料としては、コールタールまたは石油タールな
どの重質油、ナフタレンなどの多環芳香族、およびポリ
塩化ビニル樹脂などの熱可塑性高分子材料のいずれか、
または２種類以上のこれらの混合物が挙げられる。
【００１２】上記の熱処理は、下記の条件（ａ）または
（ｂ）、あるいは（ａ）と（ｂ）の組み合わせで行うこ
とが好ましい。 （ａ）窒素ガスなどの不活性雰囲気下３５０〜４５０℃
で３０分間〜１０時間熱処理する。 （ｂ）空気などの酸化性雰囲気下２６０〜３６０℃で３
０分間〜１０時間熱処理する。 上記条件において温度および時間が上記範囲未満では、
原料の熱重縮合反応が遅く、好ましいピッチ状物質が得
られず、また、上記条件において温度および時間が上記
範囲を超えると、熱重縮合反応が過度に進行するため、
光学的異方性組織の含有率が９５％を超えることとな
り、最終的に所望の粉状活性炭が得られない。
（ｂ）、あるいは（ａ）と（ｂ）の組み合わせで行うこ
とが好ましい。 （ａ）窒素ガスなどの不活性雰囲気下３５０〜４５０℃
で３０分間〜１０時間熱処理する。 （ｂ）空気などの酸化性雰囲気下２６０〜３６０℃で３
０分間〜１０時間熱処理する。 上記条件において温度および時間が上記範囲未満では、
原料の熱重縮合反応が遅く、好ましいピッチ状物質が得
られず、また、上記条件において温度および時間が上記
範囲を超えると、熱重縮合反応が過度に進行するため、
光学的異方性組織の含有率が９５％を超えることとな
り、最終的に所望の粉状活性炭が得られない。
【００１３】次に上記のピッチ状物質を粉砕して、平均
粒子直径１〜１００μｍ、好ましくは３〜６０μｍ、さ
らに好ましくは４〜５０μｍの粒子とする。この粉砕は
ジェットミルなどの通常の粉砕機にて行うことができ
る。粉砕物の平均粒子直径は活性炭スラリーからレーザ
ー回折により求められるが、粒径が１μｍ未満または１
００μｍを超えるいずれの場合においても、得られる粉
状活性炭を電気二重層キャパシタの電極材料として使用
する場合、電極成型において活性炭粒子が最密充填され
ず、結果的に電極嵩密度が低下するため好ましくない。
なお、上記粉砕物の平均粒子直径は、引き続く以下の工
程において幾分は変化するものの大きくは変わらない。
粒子直径１〜１００μｍ、好ましくは３〜６０μｍ、さ
らに好ましくは４〜５０μｍの粒子とする。この粉砕は
ジェットミルなどの通常の粉砕機にて行うことができ
る。粉砕物の平均粒子直径は活性炭スラリーからレーザ
ー回折により求められるが、粒径が１μｍ未満または１
００μｍを超えるいずれの場合においても、得られる粉
状活性炭を電気二重層キャパシタの電極材料として使用
する場合、電極成型において活性炭粒子が最密充填され
ず、結果的に電極嵩密度が低下するため好ましくない。
なお、上記粉砕物の平均粒子直径は、引き続く以下の工
程において幾分は変化するものの大きくは変わらない。
【００１４】次いで上記粉砕物を酸化処理する。該酸化
処理は、主に粉砕物の表面を酸化処理するもので、酸化
処理物の酸素濃度が０．１〜１８重量％になるように、
酸化性雰囲気下１５０〜３５０℃で５分間〜５時間行う
ことが好ましい。酸素濃度が上記範囲未満であると、賦
活時に粉砕物の粒子同士の融着が起こり、電極成型時に
最密充填できないため好ましくなく、一方、上記範囲を
超えると、後に賦活工程において過度に賦活が進行する
ため、得られる活性炭における好適な平均細孔直径にコ
ントロールできない。より好ましい酸素濃度は０．６〜
１３重量％である。
処理は、主に粉砕物の表面を酸化処理するもので、酸化
処理物の酸素濃度が０．１〜１８重量％になるように、
酸化性雰囲気下１５０〜３５０℃で５分間〜５時間行う
ことが好ましい。酸素濃度が上記範囲未満であると、賦
活時に粉砕物の粒子同士の融着が起こり、電極成型時に
最密充填できないため好ましくなく、一方、上記範囲を
超えると、後に賦活工程において過度に賦活が進行する
ため、得られる活性炭における好適な平均細孔直径にコ
ントロールできない。より好ましい酸素濃度は０．６〜
１３重量％である。
【００１５】本発明では上記酸化処理後に、酸化処理物
を必要に応じて炭化処理することができる。該炭化処理
は、ピッチ状物質の賦活反応性を制御する目的で行う。
具体的には、ピッチ状物質の賦活反応性が高く過度に賦
活反応が進む場合、賦活活性炭の品質安定性が悪くなる
ことがあり、熱処理により炭化を進め、賦活反応を制御
するために行うが、この工程は本発明の方法では必須で
はない。炭化処理は行わなくてもよいが、行う場合には
不活性雰囲気下に４５０〜８５０℃で３０秒間〜３０時
間行うことが好ましい。
を必要に応じて炭化処理することができる。該炭化処理
は、ピッチ状物質の賦活反応性を制御する目的で行う。
具体的には、ピッチ状物質の賦活反応性が高く過度に賦
活反応が進む場合、賦活活性炭の品質安定性が悪くなる
ことがあり、熱処理により炭化を進め、賦活反応を制御
するために行うが、この工程は本発明の方法では必須で
はない。炭化処理は行わなくてもよいが、行う場合には
不活性雰囲気下に４５０〜８５０℃で３０秒間〜３０時
間行うことが好ましい。
【００１６】続いて上記粉状の酸化処理物を賦活処理す
る。賦活工程は、粉状の酸化処理物１００重量部当たり
２０〜５００重量部のＩａ族またはIIａ族金属から構成
されるアルカリ化合物を添加して不活性雰囲気下５００
〜８５０℃で１０分〜１０時間行うことが好ましい。こ
のようにして平均細孔直径１０〜５０Å、好ましくは１
０〜４５Å、さらに好ましくは１０〜４０Å、平均粒子
直径１〜１００μｍ、好ましくは３〜６０μｍ、さらに
好ましくは４〜５０μｍの本発明の活性炭が得られる。
る。賦活工程は、粉状の酸化処理物１００重量部当たり
２０〜５００重量部のＩａ族またはIIａ族金属から構成
されるアルカリ化合物を添加して不活性雰囲気下５００
〜８５０℃で１０分〜１０時間行うことが好ましい。こ
のようにして平均細孔直径１０〜５０Å、好ましくは１
０〜４５Å、さらに好ましくは１０〜４０Å、平均粒子
直径１〜１００μｍ、好ましくは３〜６０μｍ、さらに
好ましくは４〜５０μｍの本発明の活性炭が得られる。
【００１７】ここで言う平均細孔直径とは、液体窒素温
度における吸着等温線からＢＪＨ解析により求められる
ものであり、平均細孔直径が１０Åより小さい場合は粉
状活性炭において電解質イオンの出入りができず、電気
二重層キャパシタの電極材料として使用した場合、電気
二重層が形成されないため、電気二重層キャパシタの静
電容量の向上に寄与しない。一方、５０Åを超える細孔
では、比表面積のわりに細孔容積が大きく、活性炭粒子
の嵩密度低下を来すために好ましくない。
度における吸着等温線からＢＪＨ解析により求められる
ものであり、平均細孔直径が１０Åより小さい場合は粉
状活性炭において電解質イオンの出入りができず、電気
二重層キャパシタの電極材料として使用した場合、電気
二重層が形成されないため、電気二重層キャパシタの静
電容量の向上に寄与しない。一方、５０Åを超える細孔
では、比表面積のわりに細孔容積が大きく、活性炭粒子
の嵩密度低下を来すために好ましくない。
【００１８】賦活反応におけるアルカリ化合物は、Ｌ
ｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属あるいはＭｇ、Ｃａな
どのアルカリ土類金属を含む化合物であれば、その水酸
化物、塩化物、炭酸塩などいずれも適用可能であるが、
活性度の観点から水酸化カリウム（ＫＯＨ）が好まし
い。アルカリ化合物の添加量としては上記酸化処理また
は炭化処理された粒子１００重量部に対して２０〜５０
０重量部の範囲であれば、上記酸化処理物または炭化処
理物の賦活され易さに応じて適宜選択可能であるが、ア
ルカリ化合物の添加量が２０重量部未満では賦活反応が
十分進まず細孔が形成されず、逆に５００重量部を超え
ると賦活反応が過度に進むため、適正な平均細孔直径に
コントロールすることが困難となる。
ｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属あるいはＭｇ、Ｃａな
どのアルカリ土類金属を含む化合物であれば、その水酸
化物、塩化物、炭酸塩などいずれも適用可能であるが、
活性度の観点から水酸化カリウム（ＫＯＨ）が好まし
い。アルカリ化合物の添加量としては上記酸化処理また
は炭化処理された粒子１００重量部に対して２０〜５０
０重量部の範囲であれば、上記酸化処理物または炭化処
理物の賦活され易さに応じて適宜選択可能であるが、ア
ルカリ化合物の添加量が２０重量部未満では賦活反応が
十分進まず細孔が形成されず、逆に５００重量部を超え
ると賦活反応が過度に進むため、適正な平均細孔直径に
コントロールすることが困難となる。
【００１９】賦活温度に関しては５００〜８５０℃の温
度が選ばれるが、５００℃未満の温度では水素の脱離の
みで細孔が形成されず、８５０℃を超えるの温度では、
反応が過度に進んで平均細孔直径の制御が難しくなる。
また、８５０℃を超える高温ではいかなる材料を用いて
も反応容器の耐食性が十分ではなく、実用に耐える反応
器の製作が困難である。
度が選ばれるが、５００℃未満の温度では水素の脱離の
みで細孔が形成されず、８５０℃を超えるの温度では、
反応が過度に進んで平均細孔直径の制御が難しくなる。
また、８５０℃を超える高温ではいかなる材料を用いて
も反応容器の耐食性が十分ではなく、実用に耐える反応
器の製作が困難である。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によって
具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。 実施例１ コールタールを窒素雰囲気下４２０℃で６時間熱処理
し、光学的異方性組織含有量８０％の異方性ピッチＡを
得た。次にこのピッチをジェットミルにより平均粒子直
径３０μｍまで粉砕し、２８０℃の空気雰囲気下にて
０．５時間酸化処理を行った後、窒素雰囲気下７００℃
にて１時間炭化処理を行った。該炭化物の光学的異方性
組織は９０％であった。この炭化物１００重量部に対し
３００重量部のＫＯＨ粉を混合し、８００℃で窒素雰囲
気下にて１時間熱処理後、残存ＫＯＨを除去するために
水洗および乾燥して本発明の活性炭Ａを得た。
具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。 実施例１ コールタールを窒素雰囲気下４２０℃で６時間熱処理
し、光学的異方性組織含有量８０％の異方性ピッチＡを
得た。次にこのピッチをジェットミルにより平均粒子直
径３０μｍまで粉砕し、２８０℃の空気雰囲気下にて
０．５時間酸化処理を行った後、窒素雰囲気下７００℃
にて１時間炭化処理を行った。該炭化物の光学的異方性
組織は９０％であった。この炭化物１００重量部に対し
３００重量部のＫＯＨ粉を混合し、８００℃で窒素雰囲
気下にて１時間熱処理後、残存ＫＯＨを除去するために
水洗および乾燥して本発明の活性炭Ａを得た。
【００２１】活性炭Ａの平均粒子直径は２５μｍであ
り、窒素吸着法により求められる平均細孔直径は２４Å
であった。活性炭Ａに対し、アセチレンブラックを添加
したＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を５重量
％添加し、混練および加圧成型し、直径約１０ｍｍの電
極シートを２枚作成した。該シートをニッケル集電体に
圧着し、さらに濾紙を挟んで一対の電極とし、ビーカー
セルで充放電試験を行ない静電容量を求めた。なお、活
性炭Ａの体積当りの静電容量を電極シート２枚の合計体
積から求めたところ、３２Ｆ／ｃｍ3という高い容量が
得られた。
り、窒素吸着法により求められる平均細孔直径は２４Å
であった。活性炭Ａに対し、アセチレンブラックを添加
したＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を５重量
％添加し、混練および加圧成型し、直径約１０ｍｍの電
極シートを２枚作成した。該シートをニッケル集電体に
圧着し、さらに濾紙を挟んで一対の電極とし、ビーカー
セルで充放電試験を行ない静電容量を求めた。なお、活
性炭Ａの体積当りの静電容量を電極シート２枚の合計体
積から求めたところ、３２Ｆ／ｃｍ3という高い容量が
得られた。
【００２２】実施例２ ＦＣＣ（Fluidized catalytic cracking）タールを窒素
雰囲気下４１５℃で８時間熱処理し、光学的異方性組織
含有量９０％の異方性ピッチＢを得た。次に実施例１と
同様に上記異方性ピッチＢを平均粒子直径３０μｍに粉
砕し、２７５℃の空気雰囲気下にて２０分間酸化処理を
行った。ピッチＢ１００重量部に対し３００重量部のＫ
ＯＨ粉を混合後、実施例１と同様の操作により粉状活性
炭Ｂを得た。粉状活性炭Ｂの平均粒子直径は２５μｍ、
窒素吸着法により求められる平均細孔直径は３５Åであ
った。粉状活性炭Ｂに対し、実施例１と同様に静電容量
を求めたところ、３０Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得ら
れた。
雰囲気下４１５℃で８時間熱処理し、光学的異方性組織
含有量９０％の異方性ピッチＢを得た。次に実施例１と
同様に上記異方性ピッチＢを平均粒子直径３０μｍに粉
砕し、２７５℃の空気雰囲気下にて２０分間酸化処理を
行った。ピッチＢ１００重量部に対し３００重量部のＫ
ＯＨ粉を混合後、実施例１と同様の操作により粉状活性
炭Ｂを得た。粉状活性炭Ｂの平均粒子直径は２５μｍ、
窒素吸着法により求められる平均細孔直径は３５Åであ
った。粉状活性炭Ｂに対し、実施例１と同様に静電容量
を求めたところ、３０Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得ら
れた。
【００２３】実施例３ 実施例１のピッチＡの粉砕物を２８０℃で０．５時間空
気雰囲気下で酸化した後、ピッチＡ１００重量部当たり
３００重量部のＫＯＨ粉を混合後、実施例１と同様の操
作により粉状活性炭Ｃを得た。粉状活性炭Ｃの平均粒子
直径は２５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔
直径は２６Åであった。粉状活性炭Ｃに対し、実施例１
と同様に静電容量を求めたところ、３１Ｆ／ｃｍ3とい
う高い容量が得られた。
気雰囲気下で酸化した後、ピッチＡ１００重量部当たり
３００重量部のＫＯＨ粉を混合後、実施例１と同様の操
作により粉状活性炭Ｃを得た。粉状活性炭Ｃの平均粒子
直径は２５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔
直径は２６Åであった。粉状活性炭Ｃに対し、実施例１
と同様に静電容量を求めたところ、３１Ｆ／ｃｍ3とい
う高い容量が得られた。
【００２４】実施例４ コールタールを空気雰囲気下、３４０℃で５時間熱処理
し、光学的異方性組織２％の実質的に等方性のピッチＣ
を得た。次に実施例１と同様に粉砕および酸化処理した
ピッチＣ１００重量部に対し２００重量部のＫＯＨ粉を
混合し、７００℃窒素雰囲気下にて１時間熱処理後、Ｋ
ＯＨを除去するために水洗および乾燥して粉状活性炭Ｄ
を得た。粉状活性炭Ｄの平均粒子直径は２５μｍ、窒素
吸着法により求められる平均細孔直径は２２Åであっ
た。この粉状活性炭Ｄに対し、実施例１と同様に静電容
量を求めたところ、３４Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得
られた。
し、光学的異方性組織２％の実質的に等方性のピッチＣ
を得た。次に実施例１と同様に粉砕および酸化処理した
ピッチＣ１００重量部に対し２００重量部のＫＯＨ粉を
混合し、７００℃窒素雰囲気下にて１時間熱処理後、Ｋ
ＯＨを除去するために水洗および乾燥して粉状活性炭Ｄ
を得た。粉状活性炭Ｄの平均粒子直径は２５μｍ、窒素
吸着法により求められる平均細孔直径は２２Åであっ
た。この粉状活性炭Ｄに対し、実施例１と同様に静電容
量を求めたところ、３４Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得
られた。
【００２５】実施例５ 実施例１におけるアルカリ化合物をＬｉＯＨ粉とした以
外は実施例１と同様の操作を行い、粉状活性炭Ｅを得
た。粉状活性炭Ｅの平均粒子直径は２５μｍ、窒素吸着
法により求められる平均細孔直径は２１Åであった。粉
状活性炭Ｅに対し、実施例１と同様に静電容量を求めた
ところ、２９Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得られた。
外は実施例１と同様の操作を行い、粉状活性炭Ｅを得
た。粉状活性炭Ｅの平均粒子直径は２５μｍ、窒素吸着
法により求められる平均細孔直径は２１Åであった。粉
状活性炭Ｅに対し、実施例１と同様に静電容量を求めた
ところ、２９Ｆ／ｃｍ3という高い容量が得られた。
【００２６】比較例１ コールタールを窒素雰囲気下４３０℃で８時間熱処理
し、光学的異方性組織含有量９０％の異方性ピッチＤを
得た。次にピッチＤをジェットミルにより平均粒子直径
３０μｍまで粉砕し、３００℃の酸化雰囲気下にて１．
０時間酸化処理を行った後、窒素雰囲気下８００℃にて
炭化処理を行った。該炭化物の光学的異方性組織は９８
％であった。この炭化物に対し実施例１と同様の操作に
より粉状活性炭Ｆを得た。粉状活性炭Ｆの平均粒子直径
は２５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔直径
は２０Åであった。粉状活性炭Ｆに対し、実施例１と同
様に静電容量を求めたところ、２０Ｆ／ｃｍ3であっ
た。
し、光学的異方性組織含有量９０％の異方性ピッチＤを
得た。次にピッチＤをジェットミルにより平均粒子直径
３０μｍまで粉砕し、３００℃の酸化雰囲気下にて１．
０時間酸化処理を行った後、窒素雰囲気下８００℃にて
炭化処理を行った。該炭化物の光学的異方性組織は９８
％であった。この炭化物に対し実施例１と同様の操作に
より粉状活性炭Ｆを得た。粉状活性炭Ｆの平均粒子直径
は２５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔直径
は２０Åであった。粉状活性炭Ｆに対し、実施例１と同
様に静電容量を求めたところ、２０Ｆ／ｃｍ3であっ
た。
【００２７】比較例２ 実施例１のピッチＡを粉砕し、平均粒子直径１５８μｍ
とした以外は実施例３と同様の操作を行い粉状活性炭Ｇ
を得た。粉状活性炭Ｇの平均粒子直径は１５０μｍであ
り、窒素吸着法により求められる平均細孔直径は２６Å
であった。粉状活性炭Ｇに対し、実施例１と同様に静電
容量を求めたところ、１６Ｆ／ｃｍ3であった。
とした以外は実施例３と同様の操作を行い粉状活性炭Ｇ
を得た。粉状活性炭Ｇの平均粒子直径は１５０μｍであ
り、窒素吸着法により求められる平均細孔直径は２６Å
であった。粉状活性炭Ｇに対し、実施例１と同様に静電
容量を求めたところ、１６Ｆ／ｃｍ3であった。
【００２８】比較例３ ＫＯＨの量を実施例１のピッチＡの粉砕物１００重量部
に対して６００重量部とし、処理時間を５時間とする以
外は実施例３と同様の操作を行い粉状活性炭Ｈを得た。
粉状活性炭Ｈの平均粒子直径は２０μｍであり、窒素吸
着法により求められる平均細孔直径は６０Åであった。
粉状活性炭Ｈに対し、実施例１と同様に静電容量を求め
たところ、９Ｆ／ｃｍ3であった。
に対して６００重量部とし、処理時間を５時間とする以
外は実施例３と同様の操作を行い粉状活性炭Ｈを得た。
粉状活性炭Ｈの平均粒子直径は２０μｍであり、窒素吸
着法により求められる平均細孔直径は６０Åであった。
粉状活性炭Ｈに対し、実施例１と同様に静電容量を求め
たところ、９Ｆ／ｃｍ3であった。
【００２９】比較例４ 賦活時間を２０時間とする以外は実施例３と同様の操作
を行い粉状活性炭Ｉを得た。粉状活性炭Ｉの平均粒子直
径は１５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔直
径は９５Åであった。粉状活性炭Ｉに対し、実施例１と
同様に静電容量を求めたところ、７Ｆ／ｃｍ3であっ
た。
を行い粉状活性炭Ｉを得た。粉状活性炭Ｉの平均粒子直
径は１５μｍ、窒素吸着法により求められる平均細孔直
径は９５Åであった。粉状活性炭Ｉに対し、実施例１と
同様に静電容量を求めたところ、７Ｆ／ｃｍ3であっ
た。
【００３０】比較例５ 賦活温度を４５０℃とする以外は実施例３と同様の操作
を行い粉状活性炭Ｊを得た。粉状活性炭Ｊの平均粒子直
径は２５μｍであったが、窒素吸着法によって吸着現象
が殆ど起こらず、平均細孔直径の測定が不可能であっ
た。粉状活性炭Ｊに対し、実施例１と同様に静電容量を
求めたところ、０．１Ｆ／ｃｍ3であった。
を行い粉状活性炭Ｊを得た。粉状活性炭Ｊの平均粒子直
径は２５μｍであったが、窒素吸着法によって吸着現象
が殆ど起こらず、平均細孔直径の測定が不可能であっ
た。粉状活性炭Ｊに対し、実施例１と同様に静電容量を
求めたところ、０．１Ｆ／ｃｍ3であった。
【００３１】比較例６ 酸化反応を２８０℃で１５時間で行う以外は実施例３と
同様の操作を行い粉状活性炭Ｋを得た。粉状活性炭Ｋの
平均粒子直径は１０μｍ、窒素吸着法により求められる
平均細孔直径は８２Åであった。粉状活性炭Ｋに対し、
実施例１と同様に静電容量を求めたところ、９Ｆ／ｃｍ
3であった。
同様の操作を行い粉状活性炭Ｋを得た。粉状活性炭Ｋの
平均粒子直径は１０μｍ、窒素吸着法により求められる
平均細孔直径は８２Åであった。粉状活性炭Ｋに対し、
実施例１と同様に静電容量を求めたところ、９Ｆ／ｃｍ
3であった。
【００３２】以上の実施例および比較例の製造条件を表
１に、それぞれの例で使用した原料、得られた粉状活性
体の特性、およびキャパシタ性能（単位：Ｆ／ｃｍ3）
を表２に纏めて示す。
１に、それぞれの例で使用した原料、得られた粉状活性
体の特性、およびキャパシタ性能（単位：Ｆ／ｃｍ3）
を表２に纏めて示す。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【発明の効果】以上の如き本発明によれば、高い単位体
積当りの静電容量が得られる電気二重層キャパシタ電極
材料に適した活性炭、および該活性炭を用いた高容量の
電気二重層キャパシタを提供することができる。
積当りの静電容量が得られる電気二重層キャパシタ電極
材料に適した活性炭、および該活性炭を用いた高容量の
電気二重層キャパシタを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 一幸 東京都千代田区九段北四丁目１−３ アド ケムコ株式会社内 (72)発明者 諸富 秀俊 東京都千代田区九段北四丁目１−３ アド ケムコ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G046 HA07 HB02 HC03 HC06 HC11 HC12
Claims (9)
- 【請求項１】 平均粒子直径が１〜１００μｍの粒子状
であり、窒素吸着法により得られる平均細孔直径が１０
〜５０Åであることを特徴とする粉状活性炭。 - 【請求項２】 炭素質原料を熱処理して、９５％以下の
光学的異方性組織を有するピッチ状物質を調製する工
程、該ピッチ状物質を粉砕する工程、該粉砕物を酸化処
理する工程、および該酸化処理物をアルカリ化合物を用
いて賦活する工程を有することを特徴とする請求項１に
記載の粉状活性炭の製造方法。 - 【請求項３】 炭素質原料の熱処理を、下記の条件
（ａ）または（ｂ）、あるいは（ａ）と（ｂ）の組み合
わせで行う請求項２に記載の粉状活性炭の製造方法。 （ａ）不活性雰囲気下３５０〜４５０℃で３０分間〜１
０時間熱処理する。 （ｂ）酸化性雰囲気下２６０〜３６０℃で３０分間〜１
０時間熱処理する。 - 【請求項４】 ピッチ状物質を、１〜１００μｍの平均
粒子直径に粉砕する請求項２に記載の粉状活性炭の製造
方法。 - 【請求項５】 粉砕物の酸化処理を、酸化処理物の酸素
濃度が０．１〜１８重量％になるように、酸化性雰囲気
下１５０〜３５０℃で５分間〜５時間行う請求項２に記
載の粉状活性炭の製造方法。 - 【請求項６】 酸化処理後に、酸化処理物を不活性雰囲
気下に４５０〜８５０℃で３０秒間〜３０時間炭化処理
する請求項２に記載の粉状活性炭の製造方法。 - 【請求項７】 賦活工程を、酸化処理物１００重量部当
たり２０〜５００重量部のＩａ族またはIIａ族金属から
構成されるアルカリ化合物を添加して不活性雰囲気下５
００〜８５０℃で１０分間〜１０時間行う請求項２に記
載の粉状活性炭の製造方法。 - 【請求項８】 炭素質原料が、コールタールまたは石油
タールなどの重質油、ナフタレンなどの多環芳香族、お
よびポリ塩化ビニル樹脂などの熱可塑性高分子材料のい
ずれか、または２種類以上のそれらの混合物である請求
項２〜７の何れか１項に記載の粉状活性炭の製造方法。 - 【請求項９】 請求項１に記載の粉状活性炭が電極材料
として用いられていることを特徴とする電気二重層キャ
パシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001113250A JP2002308614A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 粉状活性炭、その製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001113250A JP2002308614A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 粉状活性炭、その製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002308614A true JP2002308614A (ja) | 2002-10-23 |
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ID=18964500
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001113250A Pending JP2002308614A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | 粉状活性炭、その製造方法およびこれを用いた電気二重層キャパシタ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002308614A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005281127A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-10-13 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 炭素化物の製造方法および該方法によって得られる炭素化物 |
| JP2009269765A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | メソポア活性炭の製造方法 |
| JP2013249252A (ja) * | 2013-09-03 | 2013-12-12 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用電極材料、電気二重層キャパシタ用電極、及び電気二重層キャパシタ |
| KR20230033206A (ko) | 2021-08-30 | 2023-03-08 | 한국화학연구원 | 초미세먼지, NOx 및 SOx를 제거하는 활성탄 제조방법 및 이에 따라 제조된 활성탄 |
Citations (8)
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-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001113250A patent/JP2002308614A/ja active Pending
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