JP2012049304A - Electrochemical capacitor - Google Patents

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平 相田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical capacitor in which reduction of electric capacitance of a negative electrode can be inhibited sufficiently even if charge/discharge cycle is repeated.SOLUTION: The electrochemical capacitor comprises a positive electrode 2, a negative electrode 3 made of a material which can occlude and discharge lithium ions reversibly, and a nonaqueous electrolyte 5 containing lithium ions, and contains magnesium oxide having a specific surface area of 45-250 m/g.

Description

本発明は、電気化学キャパシタ、詳しくは、電気二重層による蓄電と、酸化還元反応による蓄電とを併有するハイブリッドキャパシタに関する。   The present invention relates to an electrochemical capacitor, and more particularly, to a hybrid capacitor having both power storage by an electric double layer and power storage by an oxidation-reduction reaction.

従来、ハイブリッド車両や燃料電池車両に搭載される蓄電デバイスとして、高出力かつ長寿命である、電気二重層キャパシタが知られている。   Conventionally, an electric double layer capacitor having a high output and a long life is known as an electric storage device mounted on a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.

電気二重層キャパシタは、正極および負極へそれぞれアニオンおよびカチオンが吸着することによってエネルギーを蓄える。蓄えられるエネルギーはCV/2で表され、電圧を高めることによって、より大きなエネルギーを蓄えることができる。 The electric double layer capacitor stores energy by adsorbing anions and cations on the positive electrode and the negative electrode, respectively. Stored energy is represented by CV 2/2, it can be stored by increasing the voltage, the greater energy.

これら電気二重層キャパシタでは、高い電圧で充放電を繰り返した場合に、高温環境にて電解液が徐々に電気分解されて炭酸ガスを発生する場合がある。   In these electric double layer capacitors, when charging and discharging are repeated at a high voltage, the electrolytic solution is gradually electrolyzed in a high temperature environment to generate carbon dioxide gas.

そこで、電解液の分解原因となる、正電極内部で発生するわずかな酸を、制酸剤により中和し、ガス分解を効果的に抑制することが知られている。   Therefore, it is known that a slight acid generated inside the positive electrode, which causes decomposition of the electrolytic solution, is neutralized by an antacid agent to effectively suppress gas decomposition.

このような電気二重層キャパシタとしては、例えば、活性炭分極性電極と、非水系電解液とを備えた電気二重層キャパシタであって、キャパシタ中にマグネシウムの酸化物、複合酸化物、または水酸化物からなる制酸剤を含有させた電気二重層キャパシタが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As such an electric double layer capacitor, for example, an electric double layer capacitor including an activated carbon polarizable electrode and a non-aqueous electrolyte solution, and magnesium oxide, composite oxide, or hydroxide in the capacitor There has been proposed an electric double layer capacitor containing an antacid agent comprising (for example, see Patent Document 1).

ところで、近年、電気二重層キャパシタのエネルギー密度を向上させるべく、負極の材料としてリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料が用いられたハイブリッドキャパシタが提案されている。ハイブリッドキャパシタは、電気二重層による蓄電に加え、酸化還元反応によってもエネルギーを蓄える。   Recently, in order to improve the energy density of the electric double layer capacitor, a hybrid capacitor using a material capable of reversibly inserting and extracting lithium ions as a negative electrode material has been proposed. The hybrid capacitor stores energy not only by electric double layer storage but also by oxidation-reduction reaction.

このハイブリッドキャパシタにおいて、正極電位を高くしすぎると、電解質に含まれるアニオン(例えば、LiPFに含まれるPF など)から、負極の電気容量(蓄電容量)を低下させる負極活性阻害物質(例えば、HFなど)が生成する。 In this hybrid capacitor, if the positive electrode potential is too high, an anion inhibitor (for example, a negative electrode activity inhibitor (eg, PF 6 contained in LiPF 6 )) decreases the negative electrode capacitance (storage capacity) from the anion contained in the electrolyte (eg, PF 6 contained in LiPF 6 ). , HF, etc.).

特開2007−73810号公報JP 2007-73810 A

そこで、特許文献1に開示される制酸剤を、ハイブリッドキャパシタに用いることが検討される。しかし、ハイブリッドキャパシタでは、電気二重層キャパシタの正電極内部で発生するわずかな酸よりも、高濃度の負極活性阻害物質が生成することから、そのような制酸剤では負極活性阻害物質の捕捉が不十分であり、充放電サイクルを繰り返せば、負極の電気容量(蓄電容量)が著しく低下してしまうという不具合を生じる。   Therefore, the use of the antacid disclosed in Patent Document 1 for a hybrid capacitor is studied. However, in a hybrid capacitor, a higher concentration of negative electrode activity inhibitor is generated than a slight amount of acid generated inside the positive electrode of the electric double layer capacitor. Therefore, such an antacid agent can capture the negative electrode activity inhibitor. If the charge / discharge cycle is repeated, the electric capacity (storage capacity) of the negative electrode is significantly reduced.

そこで、本発明は、充放電サイクルを繰り返しても、負極の電気容量の低下を十分に抑制できる電気化学キャパシタを提供することにある。   Then, this invention is providing the electrochemical capacitor which can fully suppress the fall of the electrical capacity of a negative electrode even if it repeats a charging / discharging cycle.

上記目的を達成するために、本発明の電気化学キャパシタは、正極と、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極と、リチウムイオンを含む非水電解質とを備え、比表面積が45m/g以上250m/g以下の酸化マグネシウムを含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electrochemical capacitor of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode made of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions, and has a specific surface area. It is characterized by containing magnesium oxide of 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less.

また、本発明の電気化学キャパシタでは、前記酸化マグネシウムの比表面積が200m/g以上250m/g以下であることが好適である。 In the electrochemical capacitor of the present invention, it is preferable that the specific surface area of the magnesium oxide is 200 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less.

本発明の電気化学キャパシタは、比表面積が45m/g以上250m/g以下の酸化マグネシウムを含んでいる。そのため、非水電解質に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を、その酸化マグネシウムによって捕捉することができる。その結果、充放電サイクルを繰り返しても、電気化学キャパシタの負極の電気容量の低下を抑制することができる。 The electrochemical capacitor of the present invention contains magnesium oxide having a specific surface area of 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less. Therefore, the negative electrode activity inhibitor derived from the anion contained in the nonaqueous electrolyte can be captured by the magnesium oxide. As a result, even if the charge / discharge cycle is repeated, it is possible to suppress a decrease in the capacitance of the negative electrode of the electrochemical capacitor.

本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を示すハイブリッドの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid which shows one Embodiment of the electrochemical capacitor of this invention. 実施例および比較例の充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrical capacity of the negative electrode in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の充放電サイクルにおける負極の電気容量維持率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electrical capacity maintenance factor of the negative electrode in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の充放電サイクルにおける負極のクーロン効率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the Coulomb efficiency of the negative electrode in the charging / discharging cycle of an Example and a comparative example.

図1は、本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid capacitor showing an embodiment of an electrochemical capacitor of the present invention.

図1において、ハイブリッドキャパシタ1は、正極2と、正極2に対して間隔を隔てて対向配置される負極3と、正極2と負極3との間に介在されるセパレータ4と、正極2、負極3およびセパレータ4を収容するセル槽6と、セル槽6に貯留され、正極2、負極3およびセパレータ4が浸漬される非水電解質5とを備えている。なお、ハイブリッドキャパシタ1は、ラボスケールで採用される電池セルであって、工業的には、このハイブリッドキャパシタ1を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。   In FIG. 1, a hybrid capacitor 1 includes a positive electrode 2, a negative electrode 3 disposed opposite to the positive electrode 2 with a gap, a separator 4 interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3, a positive electrode 2, a negative electrode 3 and the cell tank 6 which accommodates the separator 4, and the nonaqueous electrolyte 5 which is stored by the cell tank 6 and in which the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 are immersed is provided. The hybrid capacitor 1 is a battery cell employed on a lab scale, and industrially a hybrid capacitor 1 that is appropriately scaled up by a known technique is employed.

正極2は、例えば、活性炭と、結合剤、さらに必要に応じて、例えば、導電剤などを配合して得られる混合物を、電極形状に成型した後、乾燥させることにより、形成されている。   The positive electrode 2 is formed by, for example, forming a mixture obtained by blending activated carbon, a binder, and, if necessary, a conductive agent, for example, into an electrode shape, and then drying the mixture.

活性炭は、例えば、活性炭原料を賦活処理することにより得られる。   Activated carbon is obtained, for example, by activating the activated carbon raw material.

活性炭原料としては、特に制限されないが、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、メソフェーズ系ピッチなどのピッチ系原料、ピッチ系材料を熱処理することにより得られるコークス系原料、やしがら、木粉などの植物系原料、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、レゾルシノール系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリブチラール、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセテートなどの合成樹脂系原料およびこれらの炭化物が挙げられる。   The activated carbon raw material is not particularly limited. For example, pitch-based raw materials such as petroleum pitch, coal-based pitch, and mesophase pitch, coke-based raw materials obtained by heat-treating pitch-based materials, palms, wood flour, etc. Plant-based raw materials, phenolic resins, vinyl chloride resins, resorcinol-based resins, polyacrylonitrile, polybutyral, polyacetal, polyethylene, polycarbonate, polyvinyl acetate, and the like, and carbides thereof.

これら活性炭原料は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These activated carbon raw materials may be used alone or in combination.

また、これら活性炭原料のなかでは、好ましくは、ピッチ系原料、コークス系原料、合成樹脂系原料(とりわけ、塩化ビニル系、ポリアクリロニトリルなどのソフトカーボン(易黒鉛化炭素))が挙げられる。   Of these activated carbon raw materials, pitch-based raw materials, coke-based raw materials, and synthetic resin-based raw materials (in particular, soft carbon (e.g., graphitizable carbon) such as vinyl chloride-based and polyacrylonitrile) are preferable.

賦活処理としては、特に制限されないが、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)、水酸化ルビジウム(RbOH)などを賦活剤として用いるアルカリ賦活処理、例えば、塩化亜鉛(ZnCl)、リン酸(HPO)などを賦活剤として用いる薬品賦活処理、例えば、二酸化炭素(CO)、空気などを賦活剤として用いるガス賦活処理、例えば、水蒸気(HO)を賦活剤として用いる水蒸気賦活処理などが挙げられる。 Although it does not restrict | limit especially as activation processing, For example, potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), a rubidium hydroxide (RbOH) activator, etc. Alkaline activation treatment used as a chemical, for example, chemical activation treatment using zinc chloride (ZnCl 2 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) or the like as an activator, for example, gas using carbon dioxide (CO 2 ), air or the like as an activator An activation treatment, for example, a steam activation treatment using water vapor (H 2 O) as an activator can be mentioned.

これら賦活処理のなかでは、好ましくは、アルカリ賦活処理が挙げられ、さらに好ましくは、水酸化カリウム(KOH)を賦活剤として用いるアルカリ賦活処理(KOH賦活処理)が挙げられる。   Among these activation treatments, an alkali activation treatment is preferable, and an alkali activation treatment (KOH activation treatment) using potassium hydroxide (KOH) as an activator is more preferable.

賦活処理は、例えば、KOH賦活処理の場合、窒素雰囲気下において、活性炭原料を、例えば、500〜800℃で予備焼成し、次いで、700〜1000℃でKOHとともに焼成する。用いられるKOHの量は、例えば、活性炭原料1質量部に対して、0.5〜5質量部である。   In the activation treatment, for example, in the case of the KOH activation treatment, the activated carbon raw material is pre-fired at, for example, 500 to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then fired together with KOH at 700 to 1000 ° C. The quantity of KOH used is 0.5-5 mass parts with respect to 1 mass part of activated carbon raw materials, for example.

上記賦活処理によって得られる活性炭を正極2に用いたハイブリッドキャパシタ1では、例えば、正極2の電位が4.2V vs.Li/Li以上となる充放電サイクルにおいて、正極2に比較的大きな不可逆容量を発現させることができる。そのため、放電過程において、より低い電位にまで正極の放電が可能となる。その結果、正極2の電気容量を拡大することができる。 In the hybrid capacitor 1 using the activated carbon obtained by the activation treatment for the positive electrode 2, for example, the potential of the positive electrode 2 is 4.2 V vs. A relatively large irreversible capacity can be developed in the positive electrode 2 in a charge / discharge cycle of Li / Li + or more. Therefore, in the discharge process, the positive electrode can be discharged to a lower potential. As a result, the electric capacity of the positive electrode 2 can be increased.

活性炭の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、質量割合が70〜99質量%、好ましくは、80〜90質量%である。   The mixing ratio of the activated carbon is, for example, 70 to 99% by mass, and preferably 80 to 90% by mass with respect to the total amount of the mixture.

結合剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。   The binder is not particularly limited. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, fluoroolefin vinyl ether copolymer crosslinked polymer, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, Examples thereof include polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.

これら結合剤は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These binders may be used alone or in combination.

また、これら結合剤のなかでは、好ましくは、PTFEが挙げられる。   Of these binders, PTFE is preferable.

結合剤の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、割合が1〜20質量%、好ましくは、5〜15質量%である。   The blending ratio of the binder is, for example, 1 to 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass with respect to the total amount of the mixture.

導電剤としては、特に制限されないが、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon black, ketjen black, and acetylene black.

これら導電剤は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These conductive agents may be used alone or in combination.

また、これら導電剤のなかでは、好ましくは、ケッチェンブラックが挙げられる。   Of these conductive agents, Ketjen Black is preferable.

導電剤の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、質量割合が0〜20質量%、好ましくは、5〜10質量%である。つまり、導電剤は、配合しても配合しなくてもよい。   The blending ratio of the conductive agent is, for example, 0 to 20% by mass, preferably 5 to 10% by mass with respect to the total amount of the mixture. That is, the conductive agent may or may not be blended.

そして、正極を形成するには、例えば、上記した活性炭、結合剤、さらに、必要に応じて、導電剤などを配合した混合物を例えば、ロールプレスを用いて加圧延伸して、電極シートを得る。次いで、電極シートを所定形状に打ち抜いた後、乾燥させ、必要により、金属箔(集電体)に圧着させる。   In order to form the positive electrode, for example, the above-mentioned activated carbon, binder, and, if necessary, a mixture containing a conductive agent or the like is pressure-stretched using, for example, a roll press to obtain an electrode sheet. . Next, the electrode sheet is punched into a predetermined shape, and then dried, and if necessary, pressed onto a metal foil (current collector).

金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などが挙げられる。   Examples of the metal foil include aluminum foil, copper foil, stainless steel foil, and nickel foil.

これら金属箔のなかでは、好ましくは、アルミニウム箔が挙げられる。   Among these metal foils, aluminum foil is preferable.

このような方法により得られる正極2の厚さは、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、厚さが30〜150μmであって、集電体となる金属箔を除く厚さが10〜140μmである。   The thickness of the positive electrode 2 obtained by such a method varies depending on the scale of the hybrid capacitor 1. For example, in the lab scale, the thickness is 30 to 150 μm, and the thickness excluding the metal foil serving as a current collector is excluded. Is 10 to 140 μm.

また、正極2の大きさは、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さが、例えば、10〜200mm、好ましくは、10〜100mmであり、また、円形状の場合には、直径が、例えば、5〜15mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the positive electrode 2 changes with scales of the hybrid capacitor 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the length in the longitudinal direction is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 10 mm. 100 mm, the length orthogonal to the longitudinal direction (width direction) is, for example, 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm, and in the case of a circular shape, the diameter is, for example, 5 to 15 mm. .

負極3は、例えば、電極材料と、結合剤とを配合して得られる混合物を電極形状に成型した後、乾燥させることにより、形成されている。   The negative electrode 3 is formed, for example, by molding a mixture obtained by blending an electrode material and a binder into an electrode shape and then drying it.

電極材料は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなり、特に制限されないが、例えば、ハードカーボン(難黒鉛化炭素材料)、ソフトカーボン(易黒鉛化炭素材料)、グラファイトなどが挙げられる。   The electrode material is made of a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions and is not particularly limited. Examples thereof include hard carbon (non-graphitizable carbon material), soft carbon (graphitizable carbon material), and graphite. It is done.

ハードカーボンは、例えば、不活性雰囲気中、2500℃で熱処理されたときに、(002)面の平均面間隔d002が3.40Åを超える結晶構造を形成するカーボンの総称である。 Hard carbon, for example, in an inert atmosphere, when it is heat treated at 2500 ° C., is a general term for carbon to form a crystal structure of greater than 3.40Å average spacing d 002 of (002) plane.

具体的なハードカーボンとしては、特に制限されないが、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フルフラール樹脂、レゾルシノール樹脂、シリコーン樹脂、キシレン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、例えば、サーマルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャネルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、例えば、フリュードコークス、ギルソナイトコークスなど易黒鉛化性コークスとは異なる難黒鉛化性コークス、例えば、やしがら、木粉などの植物系原料、例えば、ガラス状炭素などの熱分解物などが挙げられる。   Specific hard carbon is not particularly limited, and examples thereof include phenol resin, melamine resin, urea resin, furan resin, epoxy resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, furfural resin, resorcinol resin, and silicone resin. Thermosetting resins such as xylene resin and urethane resin, for example, carbon black such as thermal black, furnace black, lamp black, channel black, acetylene black, and graphitizable coke such as fluid coke and gilsonite coke. Are different non-graphitizable cokes, for example, plant-based materials such as coconut palm and wood flour, for example, pyrolysates such as glassy carbon.

また、ソフトカーボンは、例えば、不活性雰囲気中での熱処理によって、炭素原子で構成される六角網面が、ハードカーボンの六角網面よりも相対的に規則的な積層構造(黒鉛構造)を形成しやすいカーボンの総称である。具体的には、不活性雰囲気中、2000〜3000℃、好ましくは、2500℃で熱処理されたときに、(002)面の平均面間隔d002が3.40Å以下、好ましくは、3.35〜3.40Åとなる結晶構造を形成するカーボンの総称である。 Soft carbon, for example, by heat treatment in an inert atmosphere, the hexagonal network surface composed of carbon atoms forms a relatively regular laminated structure (graphite structure) than the hexagonal network surface of hard carbon. It is a general term for carbon that is easy to do. Specifically, when heat-treated in an inert atmosphere at 2000 to 3000 ° C., preferably 2500 ° C., the (002) plane average plane distance d 002 is 3.40 mm or less, preferably 3.35 to It is a general term for carbon that forms a crystal structure of 3.40%.

具体的なソフトカーボンとしては、特に制限されないが、例えば、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、メソフェーズ系ピッチなどのピッチ類、例えば、石油系ニードルコークス、石炭系ニードルコークス、アントラセン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどの易黒鉛化性コークス類などの熱分解物などが挙げられる。   Specific soft carbon is not particularly limited, but for example, pitches such as petroleum pitch, coal pitch, and mesophase pitch, such as petroleum needle coke, coal needle coke, anthracene, polyvinyl chloride, poly chloride. Thermally decomposed products such as graphitizable cokes such as acrylonitrile.

グラファイトとしては、特に制限されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウィスカ、黒鉛化炭素繊維、ピッチ、コークスなどの縮合多環炭化水素化合物の熱分解物などのグラファイト系炭素材料が挙げられる。また、グラファイトは、粉末状のもの(例えば、平均粒径が25μm以下のもの)が好ましく用いられる。   The graphite is not particularly limited. For example, natural graphite, artificial graphite, graphitized mesophase carbon microspheres, graphitized mesophase carbon fiber, graphite whisker, graphitized carbon fiber, pitch, coke, etc. Examples thereof include graphite-based carbon materials such as pyrolysates. Further, graphite is preferably used in the form of powder (for example, having an average particle size of 25 μm or less).

これら電極材料は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These electrode materials may be used alone or in combination.

また、これら電極材料のなかでは、好ましくは、ハードカーボンが挙げられる。   Of these electrode materials, hard carbon is preferable.

電極材料の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、固形分の質量割合が80〜99質量%、好ましくは、85〜95質量%である。   The mixing ratio of the electrode material is, for example, 80 to 99% by mass, preferably 85 to 95% by mass, based on the total amount of the mixture.

結合剤としては、特に制限されないが、例えば、上記した結合剤が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as a binder, For example, above-mentioned binder is mentioned.

これら結合剤は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These binders may be used alone or in combination.

また、これら結合剤のなかでは、好ましくは、PVdFが挙げられる。   Of these binders, PVdF is preferable.

結合剤の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、固形分の質量割合が1〜20質量%、好ましくは、5〜15質量%の割合となるように配合される。   The blending ratio of the binder is blended so that, for example, the mass ratio of the solid content is 1 to 20 mass%, preferably 5 to 15 mass% with respect to the total amount of the mixture.

また、負極3の製造においては、必要により、さらに、導電剤を配合することもできる。   Moreover, in manufacture of the negative electrode 3, a electrically conductive agent can also be mix | blended as needed.

導電剤としては、特に制限されないが、例えば、上記した導電剤が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as a electrically conductive agent, For example, an above-described electrically conductive agent is mentioned.

これら導電剤は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These conductive agents may be used alone or in combination.

導電剤の配合割合は、混合物全量に対して、例えば、固形分の質量割合が0〜20質量%、好ましくは、1〜10質量%の割合となるように配合される。   The blending ratio of the conductive agent is blended so that, for example, the mass ratio of the solid content is 0 to 20 mass%, preferably 1 to 10 mass% with respect to the total amount of the mixture.

そして、負極3を形成するには、例えば、負極材料および結合剤を配合した混合物を、溶媒中で攪拌してスラリー(固形分:10〜60質量%)を得る。   In order to form the negative electrode 3, for example, a mixture containing the negative electrode material and the binder is stirred in a solvent to obtain a slurry (solid content: 10 to 60% by mass).

次いで、スラリーを金属箔(集電体)上に塗工(塗布)し、乾燥させて電極シートを得る。次いで、電極シートを所定形状に打ち抜いた後、乾燥させる。これにより、負極3が得られる。   Next, the slurry is applied (applied) onto a metal foil (current collector) and dried to obtain an electrode sheet. Next, the electrode sheet is punched into a predetermined shape and then dried. Thereby, the negative electrode 3 is obtained.

溶媒としては、特に制限されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノール、ブタノール、水などが挙げられる。   The solvent is not particularly limited, but for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), toluene, xylene, isophorone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, dimethyl phthalate, ethanol , Methanol, butanol, water and the like.

これら溶媒は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These solvents may be used alone or in combination.

また、これら溶媒のなかでは、好ましくは、非プロトン性極性溶媒が挙げられ、さらに好ましくは、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)が挙げられる。   Of these solvents, aprotic polar solvents are preferable, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is more preferable.

金属箔としては、特に制限されないが、例えば、上記した金属箔が挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as metal foil, For example, above-mentioned metal foil is mentioned.

これら金属箔のなかでは、好ましくは、銅箔が挙げられる。   Among these metal foils, copper foil is preferable.

上記のような方法により得られる負極3の厚さは、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、5〜70μmであって、集電体となる金属箔を除く厚さが5〜60μmである。   The thickness of the negative electrode 3 obtained by the method as described above varies depending on the scale of the hybrid capacitor 1. For example, in the lab scale, the thickness is 5 to 70 μm, and the thickness excluding the metal foil serving as the current collector is 5. ~ 60 μm.

また、負極3の大きさは、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、10〜200mm、長手方向と直交する方向(幅方向)長さが、例えば、10〜200mmであり、また、円形状の場合には、直径が、例えば、5〜15mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the negative electrode 3 changes with scales of the hybrid capacitor 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the length in the longitudinal direction is, for example, 10 to 200 mm and orthogonal to the longitudinal direction. The direction (width direction) length is, for example, 10 to 200 mm, and in the case of a circular shape, the diameter is, for example, 5 to 15 mm.

セパレータ4としては、特に制限されないが、例えば、ガラス繊維、セラミックス繊維、ウィスカなどの無機繊維、例えば、セルロースなどの天然繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などからなるセパレータが挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as the separator 4, For example, the separator which consists of inorganic fibers, such as glass fiber, ceramic fiber, a whisker, For example, natural fibers, such as a cellulose, For example, organic fibers, such as polyolefin and polyester, is mentioned.

これらセパレータのなかでは、好ましくは、セラミックス繊維からなるセパレータが挙げられる。   Among these separators, a separator made of ceramic fibers is preferable.

このようなセパレータ4の厚みは、具体的には、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、ラボスケールでは、例えば、100〜1000μmである。   Specifically, the thickness of the separator 4 varies depending on the scale of the hybrid capacitor 1, but is 100 to 1000 μm, for example, in the laboratory scale.

また、セパレータ4の大きさは、ハイブリッドキャパシタ1のスケールにより異なるが、例えば、ラボスケールでは、例えば、矩形状の場合には、長手方向長さが、例えば、15〜220mmであり、幅方向長さが、例えば、15〜220mmである。また、円形状の場合には、直径が、例えば、10〜30mmである。   Moreover, although the magnitude | size of the separator 4 changes with scales of the hybrid capacitor 1, for example, in a lab scale, for example, in the case of a rectangular shape, the length in the longitudinal direction is, for example, 15 to 220 mm, and the length in the width direction. The length is, for example, 15 to 220 mm. In the case of a circular shape, the diameter is, for example, 10 to 30 mm.

非水電解質5は、リチウムイオンを含む有機溶媒からなり、リチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより調製されている。   The nonaqueous electrolyte 5 is made of an organic solvent containing lithium ions, and is prepared by dissolving a lithium salt in the organic solvent.

リチウム塩としては、特に制限されないが、ハロゲンを含むアニオン成分を有し、例えば、LiClO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiCSO、LiC17SO、LiB[C(CF−3,5]、LiB(C、LiB[C(CF)−4]、LiBF、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFCO、LiN(CFSOなどが挙げられる。なお、上式中[C(CF−3,5]は,フェニル基の3位と5位に、[C(CF)−4]はフェニル基の4位に、それぞれ−CFが置換されているものを意味する。 The lithium salt is not particularly limited, has an anionic component containing a halogen, for example, LiClO 4, LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3) 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiC 8 F 17 SO 3 , LiB [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 -3, 5 ] 4 , LiB (C 6 F 5 ) 4 , LiB [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , Examples include LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and the like. In the above formula, [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 -3, 5] is the 3rd and 5th positions of the phenyl group, and [C 6 H 4 (CF 3 ) -4] is the 4th position of the phenyl group. Each of which is substituted with —CF 3 .

これらリチウム塩は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These lithium salts may be used alone or in combination.

また、これらリチウム塩のなかでは、好ましくは、LiPFが挙げられる。 Of these lithium salts, LiPF 6 is preferable.

有機溶媒としては、特に制限されないが、例えば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジオキソラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、1,3−プロパンスルトン、4,5−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエンなどが挙げられる。   Examples of the organic solvent include, but are not limited to, propylene carbonate, propylene carbonate derivatives, ethylene carbonate, ethylene carbonate derivatives, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, dimethyl Sulfoxide (DMSO), sulfolane, formamide, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA), dioxolane, phosphate triester, maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, 1,3-propane sultone, 4,5 -Dihydropyran derivatives, nitrobenzene, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydro Rofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran derivatives, sydnone compounds, acetonitrile, nitromethane, alkoxy ethane, and toluene.

これら有機溶媒は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。   These organic solvents may be used alone or in combination.

また、これら有機溶媒のなかでは、好ましくは、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートが挙げられ、さらに好ましくは、エチレンカーボネートおよびジエチルカーボネートの混合溶媒が挙げられる。   Of these organic solvents, ethylene carbonate and diethyl carbonate are preferable, and a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate is more preferable.

非水電解質5におけるリチウム塩の濃度は、例えば、0.5〜5mol/L、好ましくは、0.5〜2mol/Lである。   The density | concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolyte 5 is 0.5-5 mol / L, for example, Preferably, it is 0.5-2 mol / L.

このハイブリッドキャパシタ1では、正極2の電位を4.2V vs Li/Li以上などの高電位とした場合に、正極2の不可逆容量の発現に起因して、非水電解質5に含まれるアニオン(例えば、LiPFに含まれるPF など)から、負極の電気容量を低下させる負極活性阻害物質が生成する。 In the hybrid capacitor 1, when the potential of the positive electrode 2 is set to a high potential such as 4.2 V vs Li / Li + or more, the anion ( For example, a negative electrode activity inhibitor that reduces the electric capacity of the negative electrode is generated from PF 6- and the like contained in LiPF 6 .

負極活性阻害物質が生成する過程として、例えば、負極活性阻害物質であるHFが生成する過程を、以下説明する。   As a process for producing the negative electrode activity inhibitor, for example, a process for producing HF as the negative electrode activity inhibitor will be described below.

まず、正極2および負極3に所定電圧(すなわち、4.2V vs Li/Li以上)を印加すると、非水電解質5内では、例えば、正極2や非水電解質5に含まれる水分や有機物から、下記式(1)(2)に示すように、プロトン(H)が生成する。 First, when a predetermined voltage (that is, 4.2 V vs Li / Li + or more) is applied to the positive electrode 2 and the negative electrode 3, in the non-aqueous electrolyte 5, for example, from moisture and organic substances contained in the positive electrode 2 and the non-aqueous electrolyte 5. As shown in the following formulas (1) and (2), protons (H + ) are generated.

(1)2HO→O+4H+4e
(2)R−H→R+H+e(Rは、アルキル基)
そして、生成したプロトンが、非水電解質5に含まれるアニオン(例えば、LiPFに含まれるPF など)と反応し、HFが生成する(下記式(3)参照。)。
(1) 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e
(2) R—H → R + H + + e (R is an alkyl group)
Then, the generated protons, aqueous anions contained in the electrolyte 5 (e.g., PF 6 contained in LiPF 6 -, etc.) and react, HF is produced (the following formula (3) reference.).

(3)PF +H→PF+HF
HFのような負極活性阻害物質は、負極3の電気容量を低下させて、ハイブリッドキャパシタ1のエネルギー密度を低下させるおそれがある。
(3) PF 6 + H + → PF 5 + HF
A negative electrode activity-inhibiting substance such as HF may reduce the electric capacity of the negative electrode 3 and reduce the energy density of the hybrid capacitor 1.

そのため、ハイブリッドキャパシタ1では、好ましくは、正極2と負極3との間、正極2内部および負極3内部の少なくともいずれかに、非水電解質5に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を捕捉する酸化マグネシウムを含有させる。   Therefore, the hybrid capacitor 1 preferably captures the negative electrode activity inhibitor derived from the anion contained in the nonaqueous electrolyte 5 between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 and at least one of the positive electrode 2 and the negative electrode 3. Containing magnesium oxide.

ハイブリッドキャパシタ1に酸化マグネシウムを含有させることにより、例えば、正極2の不可逆容量の発現に起因して負極活性阻害物質が生成しても、その負極活性阻害物質を酸化マグネシウムで捕捉することができる。   By including magnesium oxide in the hybrid capacitor 1, for example, even if a negative electrode activity inhibitor is generated due to the irreversible capacity of the positive electrode 2, the negative electrode activity inhibitor can be captured by magnesium oxide.

酸化マグネシウムは、例えば、水酸化マグネシウムを加熱分解することにより得られ、その比表面積は、45m/g以上250m/g以下、好ましくは、200m/g以上250m/g以下である。なお、比表面積は、BET法により測定することができる。 Magnesium oxide is obtained, for example, by thermally decomposing magnesium hydroxide, and the specific surface area is 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less, preferably 200 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less. The specific surface area can be measured by the BET method.

この酸化マグネシウムの平均粒子径は、例えば0.01μm〜5μm、好ましくは、0.2μm〜1μmである。   The average particle diameter of the magnesium oxide is, for example, 0.01 μm to 5 μm, preferably 0.2 μm to 1 μm.

なお、平均粒子径は、レーザー散乱法により測定することができる。   The average particle diameter can be measured by a laser scattering method.

このような酸化マグネシウムは、例えば、市販品(タテホ化学工業社製 #H−10:比表面積46.7m/g)を用いることもできる。 As such magnesium oxide, for example, a commercially available product (# H-10 manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd .: specific surface area 46.7 m 2 / g) can also be used.

ハイブリッドキャパシタ1では、例えば、図1に示されるように、セパレータ4として、正極2側に配置されるセパレータ4aと負極3側に配置されるセパレータ4bとを設け、これらセパレータ4aと4bとの間に、酸化マグネシウム7を配置する。   In the hybrid capacitor 1, for example, as shown in FIG. 1, as the separator 4, a separator 4a disposed on the positive electrode 2 side and a separator 4b disposed on the negative electrode 3 side are provided, and between these separators 4a and 4b. Next, magnesium oxide 7 is disposed.

酸化マグネシウムをセパレータ4aとセパレータ4bとの間に配置するには、例えば、粉末状の酸化マグネシウムをセパレータ4aまたはセパレータ4bの一方の表面に均一に添加し、当該表面と他方のセパレータ4a(4b)の表面とで、酸化マグネシウムを挟み込む。   In order to arrange magnesium oxide between the separator 4a and the separator 4b, for example, powdery magnesium oxide is uniformly added to one surface of the separator 4a or the separator 4b, and the surface and the other separator 4a (4b) are added. The magnesium oxide is sandwiched between the surface and the surface.

また、このハイブリッドキャパシタ1において、酸化マグネシウムは、正極2および/または負極3の表面にコーティングされていてもよい。   In the hybrid capacitor 1, magnesium oxide may be coated on the surface of the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3.

酸化マグネシウムを正極2および/または負極3の表面にコーティングするには、例えば、酸化マグネシウムおよび結合剤を配合した混合物を、溶媒中で攪拌混合し、それを正極2および/または負極3上に塗布後、乾燥させる。   In order to coat the surface of the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3 with magnesium oxide, for example, a mixture containing magnesium oxide and a binder is stirred and mixed in a solvent and applied to the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3. After that, it is dried.

結合剤としては、特に制限されないが、例えば、上記した結合剤などが挙げられる。   Although it does not restrict | limit especially as a binder, For example, above-mentioned binder etc. are mentioned.

溶媒としては、例えば、上記した溶媒が挙げられ、好ましくは、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)や水が挙げられる。   Examples of the solvent include the above-mentioned solvents, preferably NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and water.

また、酸化マグネシウムが、正極2内部および/または負極3内部に含有される場合には、酸化マグネシウムは、例えば、正極2および/または負極3の材料成分として用いられる。   When magnesium oxide is contained in the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3, the magnesium oxide is used as a material component of the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3, for example.

すなわち、このような場合には、酸化マグネシウムが、正極2および/または負極3の製造工程において、活性炭または負極材料とともに配合される。これにより、酸化マグネシウムが、正極2内部および/または負極3内部に含有される。   That is, in such a case, magnesium oxide is blended with the activated carbon or the negative electrode material in the manufacturing process of the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3. Thereby, magnesium oxide is contained in the positive electrode 2 and / or the negative electrode 3.

正極の製造工程における酸化マグネシウムの配合割合は、混合物全量に対して、例えば、質量割合が5〜90質量%、好ましくは、20〜70質量%である。   The mixing ratio of magnesium oxide in the production process of the positive electrode is, for example, 5 to 90% by mass, preferably 20 to 70% by mass with respect to the total amount of the mixture.

また、負極の製造工程における酸化マグネシウムの配合割合は、混合物全量に対して、例えば、固形分の質量割合が10〜95質量%、好ましくは、40〜90質量%である。   Moreover, as for the compounding ratio of the magnesium oxide in the manufacturing process of a negative electrode, the mass ratio of solid content is 10-95 mass% with respect to the mixture whole quantity, Preferably, it is 40-90 mass%.

このハイブリッドキャパシタ1では、比表面積が45m/g以上250m/g以下の酸化マグネシウムが、正極2と負極3、またはその間に配置されているため、非水電解質に含まれるアニオンから誘導される負極活性阻害物質を、その酸化マグネシウムによって捕捉することができる。したがって、このハイブリッドキャパシタ1によれば、充放電サイクルを繰り返しても、電気化学キャパシタの負極の電気容量の低下を抑制することができる。 In this hybrid capacitor 1, magnesium oxide having a specific surface area of 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less is derived from the anion contained in the nonaqueous electrolyte because it is disposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 or between them. The negative electrode activity inhibiting substance can be captured by the magnesium oxide. Therefore, according to this hybrid capacitor 1, even if a charge / discharge cycle is repeated, it is possible to suppress a decrease in the capacitance of the negative electrode of the electrochemical capacitor.

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例1
1.正極の作製
活性炭(クラレケミカル社製 RP−15)と導電剤(ライオン社製 ケッチェンブラックECP)と結合剤(ダイキン工業社製 PTFEディスパーション)とを、固形分85:5:10の質量割合で、乳鉢で混練し、ロールプレスを用いて加圧・圧延することにより、厚み130μmの電極シートを得た。この電極シートを、直径10mmの円形状に打ち抜き、さらに乾燥機に搬入し、120℃で12時間真空乾燥した。そして、乾燥機内を窒素パージした後、電極シートを、大気に触れないように、ドライAr雰囲気のグローブボックスへ搬入することにより、正極を作製した。
2.負極の作製
難黒鉛化炭素(クレハ社製)と結合剤(クレハ社製 PVdF)とを、固形分9:1の質量割合で、NMP(N−メチルピロリドン)に投入し、室温(25℃〜30℃)で12時間攪拌した。攪拌により得られたスラリーを銅箔に塗工し、その後、80℃で12時間乾燥した。乾燥後の銅箔を、直径10mmの円形状に打ち抜き、さらに乾燥機に搬入し、120℃で12時間真空乾燥した。そして、乾燥機内を窒素パージした後、電極シートを、大気に触れないように、ドライAr雰囲気のグローブボックスへ搬入することにより、負極を作製した。
3.セパレータの作製
厚さ400μmのセラミックスフィルタ(ADVANTEC社製 GB−100R)を、直径25mmの円形状に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
4.電解液の調製
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)に、LiPFを、1mol/L溶解することにより電解液を調製した。
5.試験セルの組み立て
上記の正極1枚、負極1枚、セパレータ2枚、酸化マグネシウム(タテホ化学工業社製 #H−10:比表面積46.7m/g)、電解液1.5ccを用いて、試験セルを組み立てた。
Next, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited by the following Example.
Example 1
1. Production of positive electrode Activated carbon (RP-15 manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.), conductive agent (Ketjen Black ECP manufactured by Lion Co., Ltd.), and binder (PTFE dispersion manufactured by Daikin Industries, Ltd.) in a mass ratio of 85: 5: 10 solids Thus, an electrode sheet having a thickness of 130 μm was obtained by kneading in a mortar and pressing and rolling using a roll press. This electrode sheet was punched into a circular shape having a diameter of 10 mm, further carried into a dryer, and vacuum-dried at 120 ° C. for 12 hours. Then, after the inside of the dryer was purged with nitrogen, the electrode sheet was carried into a glove box in a dry Ar atmosphere so as not to be exposed to the atmosphere, thereby producing a positive electrode.
2. Preparation of Negative Electrode A non-graphitizable carbon (manufactured by Kureha Co.) and a binder (PVdF made by Kureha Co., Ltd.) were charged into NMP (N-methylpyrrolidone) at a mass ratio of solid content of 9: 1 and room temperature (25 ° C. to 25 ° C. (30 ° C.) for 12 hours. The slurry obtained by stirring was applied to a copper foil, and then dried at 80 ° C. for 12 hours. The dried copper foil was punched out into a circular shape having a diameter of 10 mm, further carried into a dryer, and vacuum dried at 120 ° C. for 12 hours. Then, after the inside of the dryer was purged with nitrogen, the electrode sheet was carried into a glove box in a dry Ar atmosphere so that the electrode sheet was not exposed to the atmosphere, thereby producing a negative electrode.
3. Production of Separator A separator was produced by punching a ceramic filter (GB-100R, manufactured by ADVANTEC) into a circular shape having a diameter of 25 mm.
4). Preparation of Electrolytic Solution An electrolytic solution was prepared by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1).
5. Assembling of the test cell Using one positive electrode, one negative electrode, two separators, magnesium oxide (# H-10 manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area 46.7 m 2 / g), and 1.5 cc of an electrolyte, A test cell was assembled.

より具体的には、まず、捕捉剤として粉末状の酸化マグネシウム(タテホ化学工業社製 #H−10:比表面積46.7m/g)30mgを一方のセパレータの表面に均一に添加し、当該表面と他方のセパレータの表面とで挟み、その後、積層されたセパレータの一方側に正極を、他方側に負極を、それぞれ積層した後、それらをセル槽に収容し、電解液を注入した。以上の操作により、試験セルを得た。
実施例2
捕捉剤として、酸化マグネシウム(タテホ化学工業社製 #H−10改:比表面積88m/g)を用いた以外は、実施例1と同様にして、試験セルを得た。
実施例3
捕捉剤として、以下の酸化マグネシウムを用いた以外は、実施例1と同様にして、試験セルを得た。
More specifically, first, 30 mg of powdered magnesium oxide (# H-10 manufactured by Tateho Chemical Industries, Ltd .: specific surface area 46.7 m 2 / g) as a scavenger is uniformly added to the surface of one separator, After sandwiching between the surface and the surface of the other separator, and then laminating the positive electrode on one side of the laminated separator and the negative electrode on the other side, they were housed in a cell tank, and the electrolyte was injected. The test cell was obtained by the above operation.
Example 2
A test cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium oxide (# H-10 modified by Tateho Chemical Industry Co., Ltd .: specific surface area 88 m 2 / g) was used as the scavenger.
Example 3
A test cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the following magnesium oxide was used as the scavenger.

水酸化マグネシウム(和光純薬社製)をアルゴン気流中400℃で2時間加熱することによって比表面積210m/gの酸化マグネシウム(平均粒子径:0.2μm)を得た。
比較例1
捕捉剤としての酸化マグネシウムを用いなかった以外は、実施例1と同様にして、試験セルを得た。
比較例2
捕捉剤として比表面積6.7m/gの酸化マグネシウム(タテホ化学工業社製 #5000)を用いた以外は、実施例1と同様にして、試験セルを得た。
充放電試験
実施例1〜3、比較例1および2で得た試験セルの負極を作用極、正極を対極、金属リチウムを参照極として、作用極である負極に対して、0〜1.5V(vs.Li/Li+)の電圧範囲(電流密度:1mA/cm)で充放電試験を実施した。
考察
図2に、各実施例および各比較例の充放電サイクルにおける負極の電気容量の変化を示す。なお、図2の縦軸において「mAh/cc−負極塗装工層」で示される単位は、負極(負極材を担持する集電体(例えば、Cu箔)の体積を除いた負極材)の単位体積(1cc)当りの容量(mAh)を示す。
Magnesium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was heated in an argon stream at 400 ° C. for 2 hours to obtain magnesium oxide (average particle size: 0.2 μm) having a specific surface area of 210 m 2 / g.
Comparative Example 1
A test cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium oxide as a scavenger was not used.
Comparative Example 2
A test cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium oxide having a specific surface area of 6.7 m 2 / g (# 5000, manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd.) was used as the scavenger.
Charge / Discharge Test Using the negative electrodes of the test cells obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 as a working electrode, a positive electrode as a counter electrode, and metal lithium as a reference electrode, 0 to 1.5 V with respect to the negative electrode serving as the working electrode. The charge / discharge test was performed in the voltage range (current density: 1 mA / cm 2 ) of (vs. Li / Li + ).
Discussion FIG. 2 shows the change in the capacitance of the negative electrode in the charge / discharge cycle of each example and each comparative example. The unit indicated by “mAh / cc-negative electrode coating layer” on the vertical axis in FIG. 2 is a unit of the negative electrode (negative electrode material excluding the volume of the current collector (eg, Cu foil) carrying the negative electrode material). The capacity (mAh) per volume (1 cc) is shown.

図3に、各実施例および各比較例の充放電サイクルにおける負極の電気容量維持率の変化を示す。   In FIG. 3, the change of the electrical capacity maintenance factor of the negative electrode in the charging / discharging cycle of each Example and each comparative example is shown.

図4に、各実施例および各比較例の充放電サイクルにおける負極のクーロン効率(充電容量に対する放電容量の比)の変化を示す。   In FIG. 4, the change of the Coulomb efficiency (ratio of discharge capacity with respect to charge capacity) of the negative electrode in the charging / discharging cycle of each Example and each comparative example is shown.

実施例1〜3のように、比表面積が45m/g以上250m/g以下の酸化マグネシウムが含まれている場合、充放電サイクルを繰り返しても、高い電気容量を良好に維持することができることが確認された。 As in Examples 1 to 3, when magnesium oxide having a specific surface area of 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less is contained, a high electric capacity can be favorably maintained even when the charge / discharge cycle is repeated. It was confirmed that it was possible.

1 ハイブリッドキャパシタ
2 正極
4 負極
5 非水電解質


















1 Hybrid Capacitor 2 Positive Electrode 4 Negative Electrode 5 Nonaqueous Electrolyte


















Claims (2)

正極と、
リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極と、
リチウムイオンを含む非水電解質とを備え、
比表面積が45m/g以上250m/g以下の酸化マグネシウムを含むことを特徴とする、電気化学キャパシタ。
A positive electrode;
A negative electrode made of a material capable of reversibly inserting and extracting lithium ions;
With a non-aqueous electrolyte containing lithium ions,
An electrochemical capacitor comprising magnesium oxide having a specific surface area of 45 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less.
前記酸化マグネシウムの比表面積が200m/g以上250m/g以下であることを特徴とする、請求項1に記載の電気化学キャパシタ。



















2. The electrochemical capacitor according to claim 1, wherein the specific surface area of the magnesium oxide is 200 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less.



















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