JP2005252116A - 電気二重層キャパシタ用電極材料及び電気二重層キャパシタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 キャパシタ缶の内部に少なくとも一対の電極1,2と電解液とが収容されてなる電気二重層キャパシタにおいて、その電極に、カーボンナノチューブの壁面に欠損部を有し、ラマンスペクトル分析法により測定される1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの比(ID/IG)が1.6以上である電気二重層キャパシタ用電極材料を用いた。
【選択図】 図1
Description
実施例1においては、市販の粉末状カーボンナノチューブ(Aldrich社製:57680−8 Multiwall Carbon Nanotube.純度95%,直径20〜50nm,長さ5〜20μm)を用い、この粉末状カーボンナノチューブに対して、アルミナボールを用いたボールミリング処理を10分間行って、電気二重層キャパシタ用電極材料を得た。ここで、このようにボールミリング処理したカーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、強度比(ID/IG)は1.6になっていた。
実施例2においては、上記の実施例1の場合と同様にして、市販の粉末状カーボンナノチューブ(Aldrich社製:57680−8 Multiwall Carbon Nanotube.純度95%,直径20〜50nm,長さ5〜20μm)を、アルミナボールを用いたボールミリング処理を10分間行った後、さらに酸素雰囲気中において550℃で20分間熱処理して、電気二重層キャパシタ用電極材料を得た。ここで、このように処理したカーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、強度比(ID/IG)は1.8になっていた。
比較例1においては、炭素電極間の間隔を約1mmにし、処理室内を1Paまで減圧させた後、6.6×104Pa(500Torr)になるまでヘリウムガスを充填させてアーク放電を続けて行った。そして、電極(陰極)に堆積された堆積物を粉砕し、この粉砕物を、界面活性剤を加えた水に分散させ、遠心分離によりグラファイト成分を除去した後、空気中において350℃で5時間熱処理して非晶質成分を除去し、アーク放電法による粉末状のカーボンナノチューブを作製し、これを電気二重層キャパシタ用電極材料に用いるようにした。なお、この粉末状のカーボンナノチューブの平均直径は30nmであった。また、このカーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、強度比(ID/IG)は0.2になっていた。
比較例2〜4においては、上記の実施例1の場合と同じ市販の粉末状カーボンナノチューブ(Aldrich社製:57680−8 Multiwall Carbon Nanotube.純度95%,直径20〜50nm,長さ5〜20μm)を用い、この粉末状カーボンナノチューブを酸素雰囲気中において、比較例2では400℃で20分間、比較例3では450℃で20分間、比較例4では500℃で20分間熱処理して、各電気二重層キャパシタ用電極材料を得た。ここで、このように処理した各カーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、比較例2では0.8、比較例3では1.1、比較例4では1.2になっていた。
実施例3においては、タンタル製の基板をアセトンで洗浄した後、この基板の表面にスパッタリング法によって鉄の薄膜を形成した。そして、このように鉄の薄膜が形成された基板をCVD装置内にセットし、このCVD装置内を1×10-4Pa以下に減圧させた後、ヒーターにより50℃/minで700℃まで加熱させた。次いで、このように加熱させた状態で、ヘリウムガスによって20vol%に希釈したアセチレンガスを15sccmでCVD装置内に導入し、CVD装置内の圧力を600Paにしてプラズマを印加し、この状態で30分間保持して、上記の基板上に垂直方向に伸びて多数配列されたブラシ状のカーボンナノチューブを形成した。そして、これを室温まで自然冷却させて、上記のブラシ状のカーボンナノチューブが形成された基板をCVD装置内から取り出した。なお、このカーボンナノチューブは外径が20nm,内径が10nmの筒状で、壁面は炭素六員環網面からなっていた。
実施例4においては、上記の実施例3の場合と同様にして、CVD装置により上記の基板上に上記のようなブラシ状のカーボンナノチューブを形成した後、このように基板に形成されたブラシ状のカーボンナノチューブを酸素雰囲気中において550℃まで加熱して20分間処理するようにした。ここで、このように処理したカーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、強度比(ID/IG)は1.9になっていた。
比較例5においては、上記の実施例3の場合と同様にして、CVD装置により上記の基板上に上記のようなブラシ状のカーボンナノチューブを形成し、このブラシ状のカーボンナノチューブをそのまま電極として用いるようにし、それ以外は、上記の実施例3の場合と同様にして試験用電気二重層キャパシタを作製した。なお、このカーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、強度比(ID/IG)は0.9になっていた。
比較例6〜8においては、上記の実施例3の場合と同様にして、CVD装置により上記の基板上に上記のようなブラシ状のカーボンナノチューブを形成した後、このように基板に形成されたブラシ状のカーボンナノチューブを酸素雰囲気中において熱処理するにあたり、比較例6では400℃で20分間、比較例7では450℃で20分間、比較例8では500℃で20分間熱処理した。ここで、このように熱処理した各カーボンナノチューブについて、ラマン散乱分光法により1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの強度比(ID/IG)を求めた結果、比較例6では1.0、比較例7では1.1、比較例8では1.2になっていた。
1a,2a,11a,12a 基板
3,13 セパレータ
4a,4b,14a,14b ガラス板
Claims (4)
- カーボンナノチューブの壁面に欠損部を有し、ラマン散乱分光法によって測定される1580cm-1付近のピーク強度IGに対する1350cm-1付近のピーク強度IDの比(ID/IG)が1.6以上であることを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極材料。
- 請求項1に記載した電気二重層キャパシタ用電極材料において、上記のカーボンナノチューブの壁面は、炭素六員環網面が一層以上積層されて筒状に形成されており、この壁面に欠損部が形成されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ用電極材料。
- キャパシタ缶の内部に、少なくとも一対の電極と電解液とが収容されてなる電気二重層キャパシタにおいて、上記の電極に請求項1又は請求項2に記載した電気二重層キャパシタ用電極材料を用いたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
- 請求項3に記載した電気二重層キャパシタにおいて、請求項1又は請求項2に記載した電気二重層キャパシタ用電極材料のカーボンナノチューブが一定方向に伸びて多数配列されたブラシ状の電極相互を、一定方向に伸びたカーボンナノチューブの先端が対向するようにしてキャパシタ缶内に収容させたことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
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