JP2020136487A

JP2020136487A - Electric double layer capacitor

Info

Publication number: JP2020136487A
Application number: JP2019027721A
Authority: JP
Inventors: 充高井; Mitsuru Takai; 勇太仁科; Yuta Nishina; 人見　篤志; Atsushi Hitomi; 篤志人見; 伊藤　秀毅; Hidetaka Ito; 秀毅伊藤; 圭憲檜; Yoshinori Hinoki
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-31

Abstract

To provide an electric double layer capacitor that can significantly reduce internal resistance.SOLUTION: An electric double layer capacitor according to the present invention includes an electrode and a non-electrolyte. The electrode includes a current collector and an electrode layer formed on the current collector. The electrode layer contains graphene or graphene oxide, and the orientation direction of graphene or graphene oxide is 6 degrees or more with respect to a plane parallel to the current collector.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電気二重層キャパシタに関する。 The present invention relates to electric double layer capacitors.

電気二重層キャパシタは、活性炭等の分極性電極と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電気エネルギーを利用するキャパシタである。従来の二次電池のように充放電において化学反応を伴わないため長寿命であり、かつ高サイクル特性および高出力密度を有し、さらに使用可能温度が幅広いという特徴から、近年、新たな蓄電源として、また、車載用を始めとする各種機器の駆動用電源等として注目を集めており、特に、高容量・高出力の電気二重層キャパシタの開発が進められている。 The electric double layer capacitor is a capacitor that utilizes the electric energy stored in the electric double layer formed at the interface between the polarization electrode such as activated carbon and the electrolytic solution. Unlike conventional secondary batteries, it has a long life because it does not involve a chemical reaction during charging and discharging, has high cycle characteristics and high output density, and has a wide range of usable temperatures. In addition, it is attracting attention as a power source for driving various devices such as those for automobiles, and in particular, the development of high-capacity and high-output electric double layer capacitors is being promoted.

例えば、電気二重層キャパシタのエネルギー密度の向上を目的として、平均層間距離ｄ００２が０．３５０〜０．３８０ｎｍの範囲にある多層グラフェン層の発達した非多孔性炭を電極活物質として用いる電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献１）。 For example, for the purpose of improving the energy density of an electric double layer capacitor, an electric double layer using a non-porous carbon having a developed multi-layer graphene layer having an average interlayer distance d002 in the range of 0.350 to 0.380 nm as an electrode active material. Capacitors have been proposed (Patent Document 1).

また、電気二重層キャパシタのエネルギー密度の向上を目的として、グラフェンを電極活物質として含む電極材料を用いる電気二重層キャパシタが提案されている（特許文献２）。 Further, for the purpose of improving the energy density of the electric double layer capacitor, an electric double layer capacitor using an electrode material containing graphene as an electrode active material has been proposed (Patent Document 2).

特開２００４−２８９１３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-289130 特開２０１８−４１８０１号公報JP-A-2018-41801

しかしながら、従来の電気二重層キャパシタにおいて、形状異方性を有するグラフェンを電極材料として用いる際に、電極内部でグラフェンが層状となり電解液の浸透、イオン移動を妨げていた結果として、電気二重層キャパシタ電極の内部抵抗が大きいという問題があった。特に、形状異方性を有するグラフェンをシート化して電極層を形成する際、グラフェンが自然に平面方向に配向するため、集電体面に垂直方向の電気伝導率は、集電体面に平行する方向より小さいという問題があった。 However, in the conventional electric double layer capacitor, when graphene having shape anisotropy is used as an electrode material, the graphene becomes a layer inside the electrode and hinders the penetration of the electrolytic solution and the ion transfer. As a result, the electric double layer capacitor There was a problem that the internal resistance of the electrode was large. In particular, when graphene having shape anisotropy is sheeted to form an electrode layer, the graphene is naturally oriented in the plane direction, so that the electrical conductivity in the direction perpendicular to the current collector surface is in the direction parallel to the current collector surface. There was a problem that it was smaller.

本発明の目的は、前記事情に鑑みてなされたものであり、形状異方性を有するグラフェンをシート化する際、垂直方向もしくは垂直方向に傾斜した成分を電極に付与することで、電気伝導率を従来比で最大１０倍に改善でき、内部抵抗を大幅に低減できる電気二重層キャパシタを提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and when a graphene having shape anisotropy is formed into a sheet, an electric conductivity is provided to the electrode by applying a component inclined in the vertical direction or the vertical direction to the electrode. It is an object of the present invention to provide an electric double layer capacitor which can be improved up to 10 times as much as the conventional one and can significantly reduce the internal resistance.

すなわち、本発明によれば、以下のものが提供される。
〔１〕電気二重層キャパシタ用電極と電解液とを有する電気二重層キャパシタであって、
前記電極が、集電体と、前記集電体上に形成された電極層と、を有し
前記電極層が、グラフェンもしくは酸化グラフェンを含有し、
前記グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向は、集電体と平行する平面に対して６度以上である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
〔２〕電気二重層キャパシタ用電極と電解液とを有する電気二重層キャパシタであって、
前記電極が、集電体と、前記集電体上に形成された電極層と、を有し
前記電極層が、グラフェンもしくは酸化グラフェンを含有し、
前記集電体と平行する方向の前記電極層の熱伝導率λ／／と、前記集電体と垂直する方向の前記電極熱伝導率λ⊥の比（λ⊥／λ／／）が１以上である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。
〔３〕前記電極層が導電助剤をさらに含有することを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔４〕前記導電助剤はカーボンナノチューブもしくはカーボンナノファイバーであること特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。
〔５〕前記電極層がバインダーをさらに含有することを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ。 That is, according to the present invention, the following are provided.
[1] An electric double layer capacitor having an electrode for an electric double layer capacitor and an electrolytic solution.
The electrode has a current collector and an electrode layer formed on the current collector, and the electrode layer contains graphene or graphene oxide.
An electric double layer capacitor characterized in that the orientation direction of graphene or graphene oxide is 6 degrees or more with respect to a plane parallel to a current collector.
[2] An electric double layer capacitor having an electrode for an electric double layer capacitor and an electrolytic solution.
The electrode has a current collector and an electrode layer formed on the current collector, and the electrode layer contains graphene or graphene oxide.
The ratio (λ⊥ / λ //) of the thermal conductivity λ // of the electrode layer in the direction parallel to the current collector and the electrode thermal conductivity λ⊥ in the direction perpendicular to the current collector is 1 or more. An electric double layer capacitor characterized by being.
[3] The electric double layer capacitor according to [1] or [2], wherein the electrode layer further contains a conductive auxiliary agent.
[4] The electric double layer capacitor according to any one of [1] to [3], wherein the conductive auxiliary agent is a carbon nanotube or a carbon nanofiber.
[5] The electric double layer capacitor according to any one of [1] to [4], wherein the electrode layer further contains a binder.

本発明により、内部抵抗を大幅に低減できる電気二重層キャパシタを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an electric double layer capacitor capable of significantly reducing internal resistance.

本実施形態に係る電気二重層キャパシタの断面模式図である。It is sectional drawing of the electric double layer capacitor which concerns on this embodiment. 本実施形態において、集電体上に、グラフェンが一定の角度で配向していることを示す模試図である。In this embodiment, it is a mock diagram showing that graphene is oriented at a certain angle on the current collector. 従来技術において、集電体上に、グラフェンが集電体の表面と平行する方向で配向していることを示す模試図である。FIG. 5 is a mock diagram showing that graphene is oriented in a direction parallel to the surface of the current collector on the current collector in the prior art. 電極材料シートを形成・剥離する工程を含む配向方法１の前半を示す模試図である。It is a mock drawing which shows the first half of the orientation method 1 including the step of forming and peeling off an electrode material sheet. 電極材料シートの積層体を形成し、薄切りによって電極層を形成する工程を含む配向方法１の後半を示す模試図である。It is a mock drawing which shows the latter half of the orientation method 1 which includes the step of forming the laminated body of the electrode material sheet, and forming the electrode layer by slicing. 電極材料シートの巻回体を形成し、薄切りによって電極層を形成する工程を含む配向方法１の後半を示す模試図である。It is a mock drawing which shows the latter half of the orientation method 1 including the step of forming a winding body of an electrode material sheet, and forming an electrode layer by thin slice. 配向方法３の一例を示す模試図である。It is a mock drawing which shows an example of the orientation method 3. 配向方法３の一例を示す模試図である。It is a mock drawing which shows an example of the orientation method 3.

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The drawings used in the following description may be enlarged for convenience in order to make the features of the present invention easy to understand, and the dimensional ratios of the respective components may differ from the actual ones. is there. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.

（電気二重層キャパシタ用電極）
本実施形態に係る電気二重層キャパシタ用電極は、集電体と、前記集電体上に形成された電極層と、を有する。 (Electrodes for electric double layer capacitors)
The electrode for an electric double layer capacitor according to the present embodiment includes a current collector and an electrode layer formed on the current collector.

［集電体］
上記集電体は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。 [Current collector]
The current collector may be any conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

［電極層］
本実施形態に係る電極層は、グラフェンもしくは酸化グラフェンを含有する。前記グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向は、集電体と平行する方向に対して６度以上である。また、前記集電体と平行する方向の前記電極層の熱伝導率λ／／と、前記集電体と垂直する方向の前記電極熱伝導率λ⊥の比（λ⊥／λ／／）が１以上である。
前記電極層は、活物質であるグラフェンもしくは酸化グラフェンを含む以外に、導電助剤をさらに含むことが好ましい。また、より好ましくバインダーをさらに含む。
本発明の「グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向」とは、電極層に対して、後述の評価方法で評価した配向方向である。図２に示すのは、グラフェンもしくは酸化グラフェン（「グラフェン系物質」ともいう）２００を集電体３００上に配向方向Ｋで揃える原理図である。図３に示すのは、比較するために、従来技術のグラフェン系物質２０１を集電体３０１上に平行方向（配向方向ゼロ度）で揃える原理図である。本発明の「グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向」とは、電極層において全てのグラフェン系物質がその配向方向で揃える意味ではない。
配向方向の評価方法は特に限定されないが、例えば振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて平面方向（配向度ゼロ度）から垂直方向までの磁化角度依存性を測定して、磁化が最大になる方向を配向方向とすることが出来る。 [Electrode layer]
The electrode layer according to this embodiment contains graphene or graphene oxide. The orientation direction of graphene or graphene oxide is 6 degrees or more with respect to the direction parallel to the current collector. Further, the ratio (λ⊥ / λ //) of the thermal conductivity λ // of the electrode layer in the direction parallel to the current collector and the electrode thermal conductivity λ⊥ in the direction perpendicular to the current collector is 1 or more.
In addition to containing graphene or graphene oxide as an active material, the electrode layer preferably further contains a conductive auxiliary agent. It also more preferably further contains a binder.
The "orientation direction of graphene or graphene oxide" in the present invention is the orientation direction evaluated with respect to the electrode layer by the evaluation method described later. FIG. 2 is a principle diagram in which graphene or graphene oxide (also referred to as “graphene-based substance”) 200 is aligned on the current collector 300 in the orientation direction K. FIG. 3 is a principle diagram in which the graphene-based substances 201 of the prior art are aligned on the current collector 301 in the parallel direction (alignment direction zero degree) for comparison. The "orientation direction of graphene or graphene oxide" in the present invention does not mean that all graphene-based substances are aligned in the orientation direction in the electrode layer.
The method for evaluating the orientation direction is not particularly limited, but for example, the magnetization angle dependence from the plane direction (zero degree of orientation) to the vertical direction is measured using a vibrating sample magnetometer (VSM) to maximize the magnetization. The direction can be the orientation direction.

＜グラフェン＞
本実施形態に係る電気二重層キャパシタの電極層に用いられるグラフェンは、炭素原子が六方晶系配置した二次元シート状の物質をいう。
グラフェンは単層でも２層以上でもよい。本発明において、２層以上のグラフェンは、単層グラフェンと区別するため、グラフェンシート若しくはグラフェン粒子（集合体）と呼ぶことがある。グラフェンシートの積層数は、好ましくは、２層以上であり、１０層以下である。
前記グラフェンは、例えば、電極材料として通常使用されるものを用いることが可能である。 <Graphene>
Graphene used in the electrode layer of the electric double layer capacitor according to the present embodiment refers to a two-dimensional sheet-like substance in which carbon atoms are arranged in a hexagonal system.
Graphene may be single layer or two or more layers. In the present invention, graphene having two or more layers may be referred to as a graphene sheet or graphene particles (aggregates) in order to distinguish it from single-layer graphene. The number of laminated graphene sheets is preferably 2 or more, and 10 or less.
As the graphene, for example, those usually used as an electrode material can be used.

グラフェンは、グラファイトを機械的に剥離するか、化学的処理を施すことにより調製することができる。
具体的には、グラファイトを粘着テープで機械的に剥離する方法が知られている。また、グラファイトに酸化処理を施すことにより、酸化グラフェンを得た後、還元処理を施すことにより、グラフェンを調製することができる。 Graphene can be prepared by mechanically exfoliating graphite or applying a chemical treatment.
Specifically, a method of mechanically peeling graphite with an adhesive tape is known. Further, graphene can be prepared by subjecting graphite to an oxidation treatment to obtain graphene oxide and then subjecting it to a reduction treatment.

＜酸化グラフェン＞
本実施形態に係る電気二重層キャパシタの電極層に用いられる酸化グラフェンは、グラファイトに酸化処理を施すことにより、グラファイトから剥離されたナノシートである。例えば、カルボニル基などを含むグラフェンが挙げられる。好適に使用できる酸化グラフェンとしては、株式会社仁科マテリアル社製の還元型酸化グラフェン（製品名：ＥｘｆｏｌｉａｔｅｄＧＯ）を挙げることができる。
本発明に係る酸化グラフェンは、上記酸化グラフェンを還元処理して得られる還元型酸化グラフェン（ＲＧＯと呼ばれることがある。）を含む。本発明において、ＲＧＯと区別するために、還元処理されたことのない酸化グラフェンは、一次酸化グラフェンと呼ぶことがある。
還元型酸化グラフェン（ＲＧＯ）は、例えば、グラファイトから単層剥離されたナノシートである酸化グラフェンのカルボニル基を一部又は全部除去することによって得られる。
一次酸化グラフェンは、カルボニル基、ヒドロキシ基などを有するので、極性溶媒などに対して親和性を有し、電極層を成膜する観点から、有利である。
還元型酸化グラフェンは、一部又は全部のカルボニル基が除去されているので、高い導電性を有し、電極材料に好適である。一方で、還元型酸化グラフェンは、ヒドロキシ基を有するので、極性溶媒などに対して親和性を有し、蓄電デバイスの構築に有利である。 <Graphene oxide>
The graphene oxide used for the electrode layer of the electric double layer capacitor according to the present embodiment is a nanosheet exfoliated from graphite by subjecting graphite to an oxidation treatment. For example, graphene containing a carbonyl group and the like can be mentioned. Examples of graphene oxide that can be preferably used include reduced graphene oxide (product name: Exfoliated GO) manufactured by Nishina Materials Co., Ltd.
The graphene oxide according to the present invention contains reduced graphene oxide (sometimes called RGO) obtained by reducing the graphene oxide. In the present invention, in order to distinguish it from RGO, graphene oxide that has not been reduced is sometimes referred to as primary graphene oxide.
Reduced graphene oxide (RGO) is obtained, for example, by removing part or all of the carbonyl group of graphene oxide, which is a nanosheet stripped from graphite in a single layer.
Since the primary graphene oxide has a carbonyl group, a hydroxy group, and the like, it has an affinity for a polar solvent and the like, and is advantageous from the viewpoint of forming an electrode layer.
Reduced graphene oxide has high conductivity because some or all of the carbonyl groups have been removed, and is suitable as an electrode material. On the other hand, since reduced graphene oxide has a hydroxy group, it has an affinity for polar solvents and the like, and is advantageous for constructing a power storage device.

ここで、好適に使用できる還元型酸化グラフェンとしては、株式会社ＭＩＣＣＴＥＣ製の「グラフェライトＲＧＯ」を挙げることができる。この「グラフェライトＲＧＯ」は、粒度が４〜８０μｍ、厚みが２〜４０ｎｍであり、線状に繋がった形状を有している。 Here, examples of the reduced graphene oxide that can be preferably used include "graphene RGO" manufactured by MICC TEC Co., Ltd. This "graferrite RGO" has a particle size of 4 to 80 μm and a thickness of 2 to 40 nm, and has a linearly connected shape.

一次酸化グラフェンは、グラファイトを粘着テープで機械的に剥離する方法で得られたグラフェンを酸化する方法で得られることができる。また、グラファイトを酸化する方法で一次酸化グラフェン得られることができる。還元型酸化グラフェンは、一次酸化グラフェンを還元することによって得ることができる。 The primary graphene oxide can be obtained by a method of oxidizing graphene obtained by a method of mechanically peeling graphite with an adhesive tape. In addition, primary graphene oxide can be obtained by a method of oxidizing graphite. Reduced graphene oxide can be obtained by reducing primary graphene oxide.

グラファイトを酸化する方法で一次酸化グラフェンを得る一例は以下に示す。すなわち、グラファイトに水中で過マンガン酸カリウム、硫酸等の強力な酸化剤を作用させると、グラファイトの各層の表面の炭素が酸化され、表面に酸素を含む置換基（カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシド等）を有するグラファイト酸化物が得られる。グラファイト酸化物はこれらの置換基の存在によって親水性を示し、水中に分散すると剥離し、単層か多層の一次酸化グラフェンの水分散液が得られる。 An example of obtaining primary graphene oxide by the method of oxidizing graphite is shown below. That is, when a strong oxidizing agent such as potassium permanganate or sulfuric acid is allowed to act on graphite in water, the carbon on the surface of each layer of graphite is oxidized and the surface contains oxygen-containing substituents (carboxyl group, hydroxyl group, epoxide, etc.). ) Is obtained. Graphite oxide exhibits hydrophilicity due to the presence of these substituents, and when dispersed in water, it is exfoliated to obtain an aqueous dispersion of single-layer or multi-layer primary graphene oxide.

上記のようにして得られた一次酸化グラフェンは、例えば、ゆるやかな還元を行うことにより、グラフェンとは異なり、一次酸化グラフェンに比べて、水酸基や、カルボキシル基などの官能基を残した形態の構造を有する還元型酸化グラフェンが得られる。 The primary graphene obtained as described above has, for example, a structure in which functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups are left as compared with the primary graphene, unlike graphene, by performing gentle reduction. The reduced graphene oxide having the above is obtained.

本実施形態に係る電気二重層キャパシタの電極層に用いられる酸化グラフェンとしては、一次酸化グラフェンと還元型酸化グラフェンとの何れか１種を単独でも、これらの混合物でも、使用することができる。
電気二重層キャパシタの電極層に用いられる場合、電気伝導度が大きいことが望ましい。一次酸化グラフェン及び還元型酸化グラフェンの酸化度と電気伝導度は比例関係にあり、酸化度は好ましくは３０％以下、より好ましくは１０％以下である。 As the graphene oxide used in the electrode layer of the electric double layer capacitor according to the present embodiment, any one of primary graphene oxide and reduced graphene oxide can be used alone or as a mixture thereof.
When used in the electrode layer of an electric double layer capacitor, it is desirable that it has high electrical conductivity. The degree of oxidation of primary graphene oxide and reduced graphene oxide and electrical conductivity are in a proportional relationship, and the degree of oxidation is preferably 30% or less, more preferably 10% or less.

＜グラフェンもしくは酸化グラフェンの形状・サイズ＞
本発明の電気二重層キャパシタの電極層に用いられるグラフェンもしくは酸化グラフェン（「本発明のグラフェン系物質」ともいう。）は、凝集部分などの例外部位を除いて層数が１〜１００であり、好ましく２〜１０である。層数が２〜１０であるグラフェンの質量比は、電極層に含まれているグラフェンに対して、６０〜１００％であり、好ましく７０％〜１００％であり、より好ましく８０〜１００％である。
本発明のグラフェン系物質は、粒度が０．１〜５０μｍであり、厚みが０．５〜２００ｎｍであるシート状を有している。電極層を塗膜する際に操作性の観点から、粒度が１〜１０μｍであることが好ましい。 <Shape / size of graphene or graphene oxide>
The graphene or graphene oxide (also referred to as "graphene-based substance of the present invention") used for the electrode layer of the electric double layer capacitor of the present invention has 1 to 100 layers except for exception sites such as agglomerated portions. It is preferably 2 to 10. The mass ratio of graphene having 2 to 10 layers is 60 to 100%, preferably 70% to 100%, and more preferably 80 to 100% with respect to the graphene contained in the electrode layer. ..
The graphene-based substance of the present invention has a sheet shape having a particle size of 0.1 to 50 μm and a thickness of 0.5 to 200 nm. From the viewpoint of operability when coating the electrode layer, the particle size is preferably 1 to 10 μm.

＜グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向＞
本発明のグラフェン系物質は、電極層中の配向方向は、集電体と平行する平面に対して６度以上であり、好ましく１０度以上であり、より好ましく３０度以上であり、さらに好ましく４５度以上である。
「グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向」とは、例えば板状グラフェンの表面と集電体と平行する平面との面角度である。評価方法に限定されないが、例えば、後述の磁気異方性評価法及び断面ＳＥＭ法などの評価方法を用いて、電極層に分散されているグラフェンもしくは酸化グラフェンの平均配向方向で評価することができる。 <Orientation direction of graphene or graphene oxide>
The graphene-based substance of the present invention has an orientation direction in the electrode layer of 6 degrees or more, preferably 10 degrees or more, more preferably 30 degrees or more, still more preferably 45 degrees with respect to a plane parallel to the current collector. It is more than a degree.
The "orientation direction of graphene or graphene oxide" is, for example, the plane angle between the surface of plate-shaped graphene and a plane parallel to the current collector. Although not limited to the evaluation method, it can be evaluated in the average orientation direction of graphene or graphene oxide dispersed in the electrode layer by using, for example, an evaluation method such as a magnetic anisotropy evaluation method and a cross-sectional SEM method described later. ..

＜グラフェンもしくは酸化グラフェンの質量比＞
本発明のグラフェン系物質は、下記のように、配向方向を制御しながら、電極層に分散されていることが好ましい。電極層に対して、本発明のグラフェン系物質の合計質量比は、好ましく３０〜９８％であり、より好ましく５０〜９８％であり、さらに好ましく７０〜９８％である。電極層において、本発明のグラフェン系物質を３０％以上含むと、下記の方法で所定の角度を制御することによって、電極層の内部抵抗を低下する効果が得られる。 <Mass ratio of graphene or graphene oxide>
The graphene-based substance of the present invention is preferably dispersed in the electrode layer while controlling the orientation direction as described below. The total mass ratio of the graphene-based substance of the present invention to the electrode layer is preferably 30 to 98%, more preferably 50 to 98%, still more preferably 70 to 98%. When the graphene-based substance of the present invention is contained in the electrode layer in an amount of 30% or more, the effect of reducing the internal resistance of the electrode layer can be obtained by controlling a predetermined angle by the following method.

＜電極層の熱伝導率の異方性＞
本発明の電気二重層キャパシタの電極層は、形状異方性のある本発明のグラフェン系物質を含むので、集電体と平行する方向の前記電極層の熱伝導率λ／／と、前記集電体と垂直する方向の前記電極熱伝導率λ⊥の比（λ⊥／λ／／）が１以上、好ましく１．５以上、より好ましく４．０以上、さらに好ましく６．５以上である。 <Anisotropy of thermal conductivity of electrode layer>
Since the electrode layer of the electric double layer capacitor of the present invention contains the graphene-based substance of the present invention having shape anisotropy, the thermal conductivity λ // of the electrode layer in the direction parallel to the current collector and the collection. The ratio (λ⊥ / λ //) of the electrode thermal conductivity λ⊥ in the direction perpendicular to the electric body is 1 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 4.0 or more, still more preferably 6.5 or more.

＜その他の炭素材料＞
本実施形態に係る電気二重層キャパシタの電極層は、電極活物質として、グラフェンもしくは酸化グラフェン（本発明のグラフェン系物質）を含む以外に、その他の炭素材料を含んでもよい。典型的には、活性炭、活性炭素繊維、非多孔性賦活炭、人造黒鉛等の「炭素材料」が挙げられ、また、フラーレン、カーボンナノチューブ又はフラーレンスート等の「ナノ炭素材料」と呼ばれる特殊な炭素材料も挙げられる。これらの材料の形態は、破砕状、粒状、顆粒状、繊維状、フェルト状、織物状及びシート状等の比表面積が大きくなる形態から選択すれば良いが、電極化しやすいのは、粒状すなわち粉末状の電極活物質である。
電極層におけるその他の炭素材料の合計質量比は、電極層に含まれている本発明のグラフェン系物質１００質量部に対して好ましく２００質量部以下であり、より好ましく１００質量部以下であり、さらに好ましく５０質量以下である。 <Other carbon materials>
The electrode layer of the electric double layer capacitor according to the present embodiment may contain other carbon materials as the electrode active material, in addition to containing graphene or graphene oxide (graphene-based material of the present invention). Typically, "carbon materials" such as activated carbon, activated carbon fibers, non-porous activated carbon, and artificial graphite are mentioned, and special carbon called "nanocarbon materials" such as fullerenes, carbon nanotubes, and fullerene soot. Materials can also be mentioned. The form of these materials may be selected from crushed, granular, granular, fibrous, felt-like, woven and sheet-like forms having a large specific surface area, but granules, that is, powders, are easily formed into electrodes. It is a shaped electrode active material.
The total mass ratio of the other carbon materials in the electrode layer is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and further preferably 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the graphene-based substance of the present invention contained in the electrode layer. It is preferably 50 mass or less.

＜導電助剤＞
導電助剤も、電極層の導電性を良好にするものであれば特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、黒鉛、カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、その他のファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなど）、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素材料が挙げられる。カーボンナノチューブもしくはカーボンナノファイバーであることが好ましい。 <Conductive aid>
The conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it improves the conductivity of the electrode layer, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon materials such as graphite, carbon black (acetylene black, ketjen black, other furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), carbon nanotubes, and carbon nanofibers. It is preferably carbon nanotubes or carbon nanofibers.

電極層中の導電助剤の含有量は特に限定されないが、電極活物質、導電助剤及びバインダーの質量の和を基準にして、５質量％〜２５質量％であることが好ましく、１０質量％〜２０質量％であることがより好ましい。導電助剤の含有量を上記範囲とすることにより、得られた電極層において、導電助剤の量が少なすぎて内部抵抗が増加する傾向を抑制できる。また、電気容量に寄与しない導電助剤の量が多くなり、十分な体積エネルギー密度を得ることが困難となる傾向も抑制できる。 The content of the conductive auxiliary agent in the electrode layer is not particularly limited, but is preferably 5% by mass to 25% by mass, preferably 10% by mass, based on the sum of the masses of the electrode active material, the conductive auxiliary agent and the binder. More preferably, it is ~ 20% by mass. By setting the content of the conductive auxiliary agent in the above range, it is possible to suppress the tendency that the amount of the conductive auxiliary agent is too small and the internal resistance increases in the obtained electrode layer. In addition, the amount of the conductive auxiliary agent that does not contribute to the electric capacity increases, and the tendency that it becomes difficult to obtain a sufficient volumetric energy density can be suppressed.

＜バインダー＞
バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と集電体とを結合している。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂が挙げられる。 <Binder>
The binder binds the active materials to each other and also binds the active material to the current collector. The binder may be any one capable of the above-mentioned binding, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-. Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVF) ) And other fluororesins.

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。 In addition to the above, as binders, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFPTFE-based). Fluororesin), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-based fluororubber (VDF-PFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-PFP-TFE-based fluororubber), vinylidene fluoro Vinylidene fluoride-based fluoropolymers such as Ride-Perfluoromethyl Vinyl Ether-Tetrafluoroethylene Fluororesin (VDF-PFMVE-TFE Fluororesin) and Vinylidene Fluoride-Chlorotrifluoroethylene Fluororesin (VDF-CTFE Fluororesin) Rubber may be used.

更に、上記の他に、バインダーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン（炭素数２〜１２）共重合体等を用いてもよい。 Further, in addition to the above, as the binder, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber and the like may be used. In addition, thermoplastic elastomer-like polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymer, its hydrogenated product, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer, and its hydrogenated product. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (2 to 12 carbon atoms) copolymer and the like may be used.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電助剤粒子の機能も発揮するので導電助剤を添加しなくてもよい。 Further, as the binder, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used. Examples of the electron-conducting conductive polymer include polyacetylene and the like. In this case, since the binder also exerts the function of the conductive auxiliary agent particles, it is not necessary to add the conductive auxiliary agent.

電極層中のバインダーの含有量は特に限定されないが、活物質、導電助剤及びバインダーの質量の和を基準にして、３質量％〜３０質量％であることが好ましく、５質量％〜１５質量％であることがより好ましく、１０質量％〜１５質量％であることが最も好ましい。バインダーの含有量を上記範囲とすることにより、得られた電極層において、バインダーの量が少なすぎて強固な活物質層を形成できなくなる傾向を抑制できる。また、電気容量に寄与しないバインダーの量が多くなり、十分な体積エネルギー密度を得ることが困難となる傾向も抑制できる。 The content of the binder in the electrode layer is not particularly limited, but is preferably 3% by mass to 30% by mass, preferably 5% by mass to 15% by mass, based on the sum of the masses of the active material, the conductive additive and the binder. It is more preferably%, and most preferably 10% by mass to 15% by mass. By setting the content of the binder in the above range, it is possible to suppress the tendency that the amount of the binder is too small to form a strong active material layer in the obtained electrode layer. In addition, the amount of binder that does not contribute to the electric capacity increases, and the tendency that it becomes difficult to obtain a sufficient volumetric energy density can be suppressed.

＜電極層の組成＞
本実施形態に係る電気二重層キャパシタにおいて、前記電極層は、グラフェンもしくは酸化グラフェン（本発明のグラフェン系物質）を６５質量％以上８５質量％以下の範囲内、導電助剤を１０質量％以上２０質量％以下の範囲内、バインダーを５質量％以上１５質量％以下の範囲内で含有することが好ましい。前記電極層は、本発明のグラフェン系物質を７０質量％以上８０質量％以下の範囲内、導電助剤を１５質量％以上２０質量％以下の範囲内、バインダーを１０質量％以上１５質量％以下、の範囲内で含有することがより好ましい。
電極組成がこれら範囲にあると電極強度、抵抗のバランスがよくなり、連続充電下での特性変化が小さくなる。 <Composition of electrode layer>
In the electric double layer capacitor according to the present embodiment, the electrode layer contains graphene or graphene oxide (the graphene-based substance of the present invention) in a range of 65% by mass or more and 85% by mass or less, and a conductive auxiliary agent in an amount of 10% by mass or more and 20% by mass. It is preferable that the binder is contained in the range of 5% by mass or more and 15% by mass or less in the range of mass% or less. The electrode layer contains the graphene-based substance of the present invention in the range of 70% by mass or more and 80% by mass or less, the conductive auxiliary agent in the range of 15% by mass or more and 20% by mass or less, and the binder in the range of 10% by mass or more and 15% by mass or less. It is more preferable to contain it within the range of.
When the electrode composition is in these ranges, the balance between the electrode strength and the resistance is improved, and the characteristic change under continuous charging becomes small.

［電極の作製方法］
＜電極層におけるグラフェンもしくは酸化グラフェンの配向制御＞
本実施態様にかかる電極の作製方法は、電極層におけるグラフェンもしくは酸化グラフェン（本発明のグラフェン系物質）の配向方向を所定の角度に形成することができれば、特に限定がない。例えば、下記方法１〜方法３が挙げられる。 [Method for manufacturing electrodes]
<Control of graphene or graphene oxide orientation in the electrode layer>
The method for producing the electrode according to the present embodiment is not particularly limited as long as the orientation direction of graphene or graphene oxide (graphene-based substance of the present invention) in the electrode layer can be formed at a predetermined angle. For example, the following methods 1 to 3 can be mentioned.

＜＜方法１＞＞
図４と図５に例示したように、剥離シート４００上に電極材料シート２１０を形成し、この電極材料シート２１０を剥離したのち、その電極材料シート２１０の積層体２５０を作成する。得られた積層体２５０を、積層方向で薄切りにして、電極層２７０とする。その電極層を集電体上に圧着し、電極が得られる。
あるいは、図４と図６に例示したように、剥離シート４００上に電極材料シート２１０を形成し、この電極材料シート２１０を剥離したのち、その電極材料シート２１０の巻回体２５５を作成する。巻回体２５５の中心軸と垂直する方向で巻回体を薄切りにして電極層２７５とする。その電極層を集電体上に圧着し、電極が得られる。
剥離シート４００の作製方法は、ポリエステルフィルム等の樹脂フィルム上にシリコーン樹脂等の剥離剤液を塗布、乾燥して剥離層を形成する。 << Method 1 >>
As illustrated in FIGS. 4 and 5, an electrode material sheet 210 is formed on the release sheet 400, and after the electrode material sheet 210 is peeled off, a laminate 250 of the electrode material sheet 210 is prepared. The obtained laminate 250 is sliced in the lamination direction to form an electrode layer 270. The electrode layer is crimped onto the current collector to obtain an electrode.
Alternatively, as illustrated in FIGS. 4 and 6, an electrode material sheet 210 is formed on the release sheet 400, the electrode material sheet 210 is peeled off, and then a wound body 255 of the electrode material sheet 210 is prepared. The winding body is sliced in a direction perpendicular to the central axis of the winding body 255 to form an electrode layer 275. The electrode layer is crimped onto the current collector to obtain an electrode.
The method for producing the release sheet 400 is to apply a release agent solution such as silicone resin on a resin film such as a polyester film and dry it to form a release layer.

上記方法１において、剥離シート４００に電極材料シート２１０を形成する方法は、例えば、本発明のグラフェン系物質、バインダー、溶媒、及び、導電助剤を含む塗料を剥離シート上に塗布し、剥離シート４００上に塗布された塗料中の溶媒を除去することにより製造することができる。 In the above method 1, in the method of forming the electrode material sheet 210 on the release sheet 400, for example, a paint containing the graphene-based substance, the binder, the solvent, and the conductive auxiliary agent of the present invention is applied onto the release sheet, and the release sheet is formed. It can be produced by removing the solvent in the paint applied on the 400.

溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等を用いることができる。 As the solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide and the like can be used.

塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法が挙げられる。 The coating method is not particularly limited, and a method usually adopted when producing an electrode can be used. For example, the slit die coat method and the doctor blade method can be mentioned.

剥離シート４００上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法は特に限定されず、塗料が塗布された剥離シート４００を、例えば８０℃〜１５０℃の雰囲気下で乾燥させればよい。 The method for removing the solvent in the paint applied on the release sheet 400 is not particularly limited, and the release sheet 400 coated with the paint may be dried in an atmosphere of, for example, 80 ° C. to 150 ° C.

そして、このようにして電極層が形成された剥離シート４００を、剥離シート４００を剥離し、電極層の積層体２５０を作成する。その後、プレス装置等によりプレス処理して、積層体２５０の各層の厚さを調整してもよい。プレス装置としては、ロールプレスを用いることができる。また、電極材料シート２１０の巻回体２５５を作製する際に、巻きながら、ロールプレスなどを用いて圧着することができる。 Then, the release sheet 400 on which the electrode layer is formed is peeled off from the release sheet 400 to prepare a laminated body 250 of the electrode layers. After that, the thickness of each layer of the laminated body 250 may be adjusted by pressing with a pressing device or the like. A roll press can be used as the pressing device. Further, when the winding body 255 of the electrode material sheet 210 is produced, it can be crimped by using a roll press or the like while winding.

＜＜方法２＞＞
図２に例示したように、集電体３００上に本発明のグラフェン系物質を含む塗料を塗布し、磁場中にて、設定の角度にグラフェン配向方向を揃える。そのままの状態で加熱乾燥、固定化することにより、一定角度で配向方向を有する電極層２００を作製することができる。 << Method 2 >>
As illustrated in FIG. 2, a paint containing the graphene-based substance of the present invention is applied onto the current collector 300, and the graphene orientation direction is aligned with a set angle in a magnetic field. By heating, drying, and immobilizing the electrode layer 200 as it is, the electrode layer 200 having an orientation direction at a constant angle can be produced.

集電体３００上に電極層２００を形成する方法は、例えば、本発明のグラフェン系物質、バインダー、溶媒、及び、導電助剤を含む塗料を積層体上に塗布し、ソレノイド磁石配向装置等の磁場中にて設定の角度にグラフェン配向方向を揃える処理をし、集電体上に塗布された塗料中の溶媒を除去することにより製造することができる。磁場の印加方法、印加手順などについて特に限定されないが、以下の条件が好ましい。
磁場強度範囲：１０〜１００Ａ／ｍ
温度：８０℃〜１５０℃
使用装置例：ソレノイド磁石配向装置 In the method of forming the electrode layer 200 on the current collector 300, for example, a paint containing the graphene-based substance, the binder, the solvent, and the conductive auxiliary agent of the present invention is applied onto the laminate, and a solenoid magnet alignment device or the like is used. It can be produced by performing a process of aligning the graphene orientation direction to a set angle in a magnetic field and removing the solvent in the paint applied on the current collector. The method of applying the magnetic field, the procedure for applying the magnetic field, and the like are not particularly limited, but the following conditions are preferable.
Magnetic field strength range: 10 to 100 A / m
Temperature: 80 ° C to 150 ° C
Example of device used: Solenoid magnet alignment device

集電体３００上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体を、例えば８０℃〜１５０℃の雰囲気下で乾燥させればよい。 The method for removing the solvent in the paint applied on the current collector 300 is not particularly limited, and the current collector coated with the paint may be dried in an atmosphere of, for example, 80 ° C. to 150 ° C.

そして、このようにして電極層２００が形成された電極を、その後、配向方向を維持しながら、プレス装置等によりプレス処理して、電極層の厚さを調整する。プレス装置としては、ロールプレスを用いることができる。 Then, the electrode on which the electrode layer 200 is formed in this way is then pressed by a pressing device or the like while maintaining the orientation direction to adjust the thickness of the electrode layer. A roll press can be used as the pressing device.

＜＜方法３＞＞
図７に例示したように、集電体３５０の上面が所望の傾斜角を持つ集電体を用いることで、塗布・乾燥などで自然配向することができる。あるいは、図８に例示したように、集電体上面の表面粗さを超える凹凸が付与された集電体３５１を用いることで、ランダム配列になるが挙げられる。 << Method 3 >>
As illustrated in FIG. 7, by using a current collector whose upper surface of the current collector 350 has a desired inclination angle, it can be naturally oriented by coating, drying, or the like. Alternatively, as illustrated in FIG. 8, by using the current collector 351 having irregularities exceeding the surface roughness of the upper surface of the current collector, a random arrangement can be obtained.

所望の傾斜角を持つ集電体３５０上に電極層２５０を形成する方法は、例えば、本発明のグラフェン系物質、バインダー、溶媒、及び、導電助剤を含む塗料を集電体上に塗布し、集電体上に塗布された塗料中の溶媒を除去することにより製造することができる。
集電体３５０上面に所望の傾斜角を形成する方法は、特に限定されなく、機械研削する方法や、化学エッチングする方法などが挙げられる。集電体３５１上面の表面粗さを超える凹凸を形成する方法は、特に限定されなく、機械研磨する方法や、化学エッチングする方法などが挙げられる。 In the method of forming the electrode layer 250 on the current collector 350 having a desired inclination angle, for example, a coating material containing the graphene-based substance, the binder, the solvent, and the conductive auxiliary agent of the present invention is applied onto the current collector. , It can be produced by removing the solvent in the paint applied on the current collector.
The method of forming a desired inclination angle on the upper surface of the current collector 350 is not particularly limited, and examples thereof include a method of mechanical grinding and a method of chemical etching. The method of forming the unevenness exceeding the surface roughness of the upper surface of the current collector 351 is not particularly limited, and examples thereof include a method of mechanical polishing and a method of chemical etching.

塗料に用いる溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等を用いることができる。 As the solvent used for the coating material, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide and the like can be used.

集電体３５０、３５１上に塗布された塗料中の溶媒を除去する方法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体を、例えば８０℃〜１５０℃の雰囲気下で乾燥させればよい。 The method for removing the solvent in the paint applied on the current collectors 350 and 351 is not particularly limited, and the current collector coated with the paint may be dried in an atmosphere of, for example, 80 ° C. to 150 ° C. ..

そして、このようにして電極層２５０、２５１が形成された電極を、その後、プレス装置等によりプレス処理して、電極層の厚さを調整する。プレス装置としては、ロールプレスを用いることができる。 Then, the electrodes on which the electrode layers 250 and 251 are formed in this way are then pressed by a pressing device or the like to adjust the thickness of the electrode layers. A roll press can be used as the pressing device.

上記方法２と方法３との組み合わせ方法も可能である。例えば、方法３の集電体を用いながら、方法２の磁場を利用して、配向処理を行うことができる。
また、上記方法１と方法３との組み合わせ方法も可能である。例えば、方法３の集電体３５０の代わりに、表面に傾斜角を形成した方法１の剥離シート４００を用いて、同様な方法で、配向性電気材料シート２５０を形成する。その配向性電気材料シート２５０を、剥離シートから剥離し、集電体に貼り付けることで、電極が得られることができる。 A combination method of the above method 2 and method 3 is also possible. For example, the orientation process can be performed by using the magnetic field of the method 2 while using the current collector of the method 3.
Further, a method of combining the above method 1 and method 3 is also possible. For example, instead of the current collector 350 of the method 3, the release sheet 400 of the method 1 having an inclination angle formed on the surface is used to form the oriented electrical material sheet 250 by the same method. An electrode can be obtained by peeling the oriented electrical material sheet 250 from the release sheet and attaching it to a current collector.

（電気二重層キャパシタ）
図１は、本実施形態に係る電気二重層キャパシタを示す模式断面図である。図１に示すように、電気二重層キャパシタ１００は、正極２０と、正極２０に対向する負極３０と、正極２０及び負極３０の間に介在し、正極２０の主面及び負極３０の主面にそれぞれに接触するセパレータ１０と、非水電解液（図示略）とを備えた電気二重層キャパシタである。 (Electric double layer capacitor)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an electric double layer capacitor according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electric double layer capacitor 100 is interposed between the positive electrode 20, the negative electrode 30 facing the positive electrode 20, the positive electrode 20 and the negative electrode 30, and is placed on the main surface of the positive electrode 20 and the main surface of the negative electrode 30. It is an electric double layer capacitor including a separator 10 in contact with each of them and a non-aqueous electrolytic solution (not shown).

電気二重層キャパシタ１００は、主として、発電要素４０、発電要素４０を密閉した状態で収容する外装体５０、及び発電要素４０に接続された一対のリード６０，６２（電極端子）を備えている。 The electric double layer capacitor 100 mainly includes a power generation element 40, an exterior body 50 that houses the power generation element 40 in a sealed state, and a pair of leads 60, 62 (electrode terminals) connected to the power generation element 40.

発電要素４０は、一対の正極２０、負極３０が、セパレータ１０を挟んで対向配置されたものである。正極２０は、板状（膜状）の正極集電体２２上に正極活物質層２４が設けられたものである。負極３０は、板状（膜状）の負極集電体３２上に負極活物質層３４が設けられたものである。正極活物質層２４の主面及び負極活物質層３４の主面が、セパレータ１０の主面にそれぞれ接触している。正極集電体２２及び負極集電体３２の端部には、それぞれリード６０（正極端子）及びリード６２（負極端子）が接続されており、リード６０、６２の端部は外装体５０の外部にまで延びている。 In the power generation element 40, a pair of positive electrode 20 and a negative electrode 30 are arranged so as to face each other with the separator 10 interposed therebetween. The positive electrode 20 is formed by providing a positive electrode active material layer 24 on a plate-shaped (film-shaped) positive electrode current collector 22. The negative electrode 30 is a plate-shaped (film-shaped) negative electrode current collector 32 on which a negative electrode active material layer 34 is provided. The main surface of the positive electrode active material layer 24 and the main surface of the negative electrode active material layer 34 are in contact with the main surface of the separator 10, respectively. Leads 60 (positive electrode terminals) and leads 62 (negative electrode terminals) are connected to the ends of the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively, and the ends of the leads 60 and 62 are outside the exterior body 50. It extends to.

［正極と負極］
本実施態様の電気二重層キャパシタ１００において、正極２０又は負極３０は、前述の本実施形態の電気二重層キャパシタ用電極を用いる。正極２０と負極３０とは、前述の本実施形態の電気二重層キャパシタ用電極を用いることが好ましい。例えば、正極２０が前述の本実施形態の電気二重層キャパシタ用電極からなる第一の電極を用い、負極３０が前述の本実施形態の電気二重層キャパシタ用電極からなる第二の電極を用いる場合、この第一の電極とこの第二の電極とが同じでも、異なっても良い。この第一の電極とこの第二の電極とが同一であることがより好ましい。正極と負極とが同一の前述の本実施形態の電気二重層キャパシタ用電極であることで保持される電解液量のバランスが取れ、連続充電下での特性変化が小さくなる。「第一の電極と第二の電極とが同一である」ということは、一例として、同じシートから製造された前述の電気二重層キャパシタ用電極シートから、正極と負極に用いる第一の電極と第二の電極を切り取ることが挙げられる。すなわち、評価誤差の許容範囲において、第一の電極と第二の電極は、同じ電極の組成・形状・厚み等を有する意味である。 [Positive electrode and negative electrode]
In the electric double layer capacitor 100 of the present embodiment, the positive electrode 20 or the negative electrode 30 uses the electrode for the electric double layer capacitor of the present embodiment described above. As the positive electrode 20 and the negative electrode 30, it is preferable to use the electrodes for the electric double layer capacitor of the present embodiment described above. For example, when the positive electrode 20 uses the first electrode composed of the electrode for the electric double layer capacitor of the present embodiment described above, and the negative electrode 30 uses the second electrode composed of the electrode for the electric double layer capacitor of the present embodiment described above. , The first electrode and the second electrode may be the same or different. It is more preferable that the first electrode and the second electrode are the same. Since the positive electrode and the negative electrode are the same electrodes for the electric double layer capacitor of the present embodiment, the amount of the electrolytic solution held is balanced, and the characteristic change under continuous charging becomes small. The fact that "the first electrode and the second electrode are the same" means that, for example, from the above-mentioned electrode sheet for electric double layer capacitors manufactured from the same sheet, the first electrode used for the positive electrode and the negative electrode Cutting out the second electrode can be mentioned. That is, within the allowable range of evaluation error, the first electrode and the second electrode have the same composition, shape, thickness, and the like.

［電解液］
本実施態様に係る電解液は、正極活物質層２４、負極活物質層３４、及び、セパレータ１０の内部に含有させるものである。水系電解液でも非水電解液でもよい。非水電解液が好ましい。非水電解液の溶質としては、カチオンとアニオンとを含む塩であって、例えば、カチオンが、テトラエチルアンモニウム，トリエチルメチルアンモニウム，スピロ−（１、１’）−ビピロリジニウム若しくはジエチルメチル−２−メトキシエチルアンモニウム（ＤＥＭＥ）等の４級アンモニウム又は１、３−ジアルキルイミダゾリウム，１、２、３−トリアルキルイミダゾリウム，１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）若しくは１、２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム（ＤＭＰＩ）等のイミダゾリウムであり、アニオンが、ＢＦ^４−、ＰＦ^６−、ＣｌＯ^４−、ＡｌＣｌ^４−又はＣＦ_３ＳＯ^３−であるものを採用することが出来る。 [Electrolytic solution]
The electrolytic solution according to this embodiment is contained inside the positive electrode active material layer 24, the negative electrode active material layer 34, and the separator 10. It may be an aqueous electrolytic solution or a non-aqueous electrolytic solution. A non-aqueous electrolyte solution is preferable. The solute of the non-aqueous electrolyte solution is a salt containing a cation and an anion, and the cation is, for example, tetraethylammonium, triethylmethylammonium, spiro- (1,1') -bipyrrolidinium or diethylmethyl-2-methoxyethyl. Quaternary ammonium such as ammonium (DEME) or 1,3-dialkylimidazolium, 1,2,3-trialkylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI) or 1,2-dimethyl-3-3 An imidazolium such as propyl imidazolium (DMPI) having an anion of BF ^4- , PF ^6- , ClO ^4- , AlCl ^4- or CF ₃ SO ^3- can be adopted.

電気二重層キャパシタの非水電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート（略称ＰＣ）、エチレンカーボネート（略称ＥＣ）、ジメチルカーボネート（略称ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（略称ＤＥＣ）、アセトニトリル（略称ＡＮ）、プロピオニトリル、γ−ブチロラクトン（略称ＢＬ）、ジメチルホルムアミド（略称ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（略称ＴＨＦ）、ジメトキシエタン（略称ＤＭＥ）、ジメトキシメタン（略称ＤＭＭ）、スルホラン（略称ＳＬ）、ジメチルスルホキシド（略称ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセルソルブなどの有機溶媒などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。 As the solvent of the non-aqueous electrolyte solution of the electric double layer capacitor, propylene carbonate (abbreviated as PC), ethylene carbonate (abbreviated as EC), dimethyl carbonate (abbreviated as DMC), diethyl carbonate (abbreviated as DEC), acetonitrile (abbreviated as AN), propio. Nitrile, γ-butyrolactone (abbreviated as BL), dimethylformamide (abbreviated as DMF), tetrahydrofuran (abbreviated as THF), dimethoxyethane (abbreviated as DME), dimethoxymethane (abbreviated as DMM), sulfolane (abbreviated as SL), dimethyl sulfoxide (abbreviated as DMSO), Examples thereof include organic solvents such as ethylene glycol, propylene glycol, and methyl cellsolve. These may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used in an arbitrary ratio.

これらの非水系電解液中の溶質濃度は電気二重層キャパシタの特性が十分引き出せるように、０．６ｍｏｌ／Ｌ以上２．２ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましく、特に、０．８ｍｏｌ／Ｌ以上２．０ｍｏｌ／Ｌ以下の濃度では、高い電気伝導性が得られて好ましい。特に、−２０℃以下の低温で充放電するとき、２．２ｍｏｌ／Ｌ以上の濃度では、電解液の電気伝導性が低下し好ましくない。０．６ｍｏｌ／Ｌ以下では室温下、低温下とも電気伝導度が小さく好ましくない。例えば、電解液としては、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートのアセトニトリル（ＡＮ）の溶液を用いる場合、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートの濃度としては０．９〜１．９ｍｏｌ／Ｌが好ましい。 The solute concentration in these non-aqueous electrolyte solutions is preferably 0.6 mol / L or more and 2.2 mol / L or less, particularly 0.8 mol / L or more and 2.0 mol / L so that the characteristics of the electric double layer capacitor can be sufficiently brought out. At a concentration of L or less, high electrical conductivity is obtained, which is preferable. In particular, when charging / discharging at a low temperature of −20 ° C. or lower, a concentration of 2.2 mol / L or higher reduces the electrical conductivity of the electrolytic solution, which is not preferable. If it is 0.6 mol / L or less, the electric conductivity is small at both room temperature and low temperature, which is not preferable. For example, when a solution of triethylmethylammonium tetrafluoroborate in acetonitrile (AN) is used as the electrolytic solution, the concentration of triethylmethylammonium tetrafluoroborate is preferably 0.9 to 1.9 mol / L.

［セパレータ］
セパレータ１０としては、セルロース不織布やポリオレフィン系の多孔質フィルム、アラミド繊維の不織布のいずれか、またはこれらの混合物を用いることができる。
セパレータの厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。厚みが１０μｍ以上であれば、内部のマイクロショートによる自己放電の抑制に優れ、一方、厚みが５０μｍ以下であれば、電気二重層キャパシタのエネルギー密度及び出力特性に優れる。 [Separator]
As the separator 10, any one of a cellulose non-woven fabric, a polyolefin-based porous film, a aramid fiber non-woven fabric, or a mixture thereof can be used.
The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. When the thickness is 10 μm or more, the self-discharge due to the internal micro short circuit is excellently suppressed, while when the thickness is 50 μm or less, the energy density and output characteristics of the electric double layer capacitor are excellent.

［外装体］
外装体５０は、その内部に発電要素４０及び電解質溶液を密封するものである。外装体５０は、電解液の外部への漏出や、外部からの電気二重層キャパシタ１００内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、外装体５０として、金属箔５２を高分子膜５４で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔５２としては例えばアルミ箔を、高分子膜５４としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜５４の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜５４の材料としてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が好ましい。 [Exterior body]
The exterior body 50 seals the power generation element 40 and the electrolyte solution inside the exterior body 50. The exterior body 50 is not particularly limited as long as it can suppress leakage of the electrolytic solution to the outside and invasion of moisture or the like into the inside of the electric double layer capacitor 100 from the outside. For example, as the exterior body 50, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52, and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, for example, polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Etc. are preferable.

［リード］
リード６０，６２（電極端子：正極端子と負極端子）は、一般的には略矩形をしており、その一端は電極の集電体と電気的に接続され、他端は使用時に外部の負荷（放電の場合）又は電源（充電の場合）と電気的に接続される。正極にリード６０（正極端子）の一端を電気的に接続し、負極にリード６２（負極端子）の一端を電気的に接続する。具体的には、正極集電体２２の正極活物質層の未塗布領域にリード６０を、負極集電体３２の負極活物質層の未塗布領域にリード６２を電気的に接続する。
リード６０，６２は、導電材料から形成されている。材質がアルミニウムであることが好ましい。
上記のラミネートフィルム外装体５０の封止部となる、リード６０，６２の中央部には、ポリプロピレン等の樹脂製のフィルム（図示略）が貼りつけられていることが好ましい。これは、リード６０，６２と、ラミネートフィルムを構成する金属箔との短絡を防ぎ、かつ封止密閉性を向上させる。
前述した集電体（正極集電体２２と負極集電体３２）とリード６０，６２との電気的な接続方法は、例えば、超音波溶接法が一般的であるが、抵抗溶接、レーザー溶接等でもよく、限定するものではない。 [Lead]
The leads 60 and 62 (electrode terminals: positive electrode terminal and negative electrode terminal) are generally substantially rectangular, one end of which is electrically connected to the current collector of the electrode and the other end of which is an external load during use. It is electrically connected to (in the case of discharging) or a power source (in the case of charging). One end of the lead 60 (positive electrode terminal) is electrically connected to the positive electrode, and one end of the lead 62 (negative electrode terminal) is electrically connected to the negative electrode. Specifically, the lead 60 is electrically connected to the uncoated region of the positive electrode active material layer of the positive electrode current collector 22, and the lead 62 is electrically connected to the uncoated region of the negative electrode active material layer of the negative electrode current collector 32.
The leads 60 and 62 are made of a conductive material. The material is preferably aluminum.
It is preferable that a resin film (not shown) such as polypropylene is attached to the central portion of the leads 60 and 62, which is the sealing portion of the laminated film exterior body 50. This prevents short circuits between the leads 60 and 62 and the metal foil constituting the laminated film, and improves the sealing tightness.
As the method of electrically connecting the current collectors (positive electrode current collector 22 and negative electrode current collector 32) and the leads 60 and 62 described above, for example, an ultrasonic welding method is generally used, but resistance welding and laser welding are used. Etc., and are not limited.

［電気二重層キャパシタの作製］
公知の方法により、リード６０、６２を正極集電体２２、負極集電体３２にそれぞれ溶接し、正極２０の正極活物質層２４と負極３０の負極活物質層３４との間にセパレータ１０を挟んだ状態で、非水電解液と共に外装体５０内に挿入し、外装体５０の入り口をシールすることにより、図１に示すような単セルの電気二重層キャパシタを作製することができる。また、２つ以上の単セルの電気二重層キャパシタを直列に接続して、２つ以上の単セルを含む電気二重層キャパシタを作製することができる。単セルの電気二重層キャパシタの容量維持率などの電気特性を評価・算出する方法としては、例えば、直列に接続された２つ以上の単セルを含む電気二重層キャパシタの評価から算出する方法が挙げられる。 [Manufacturing of electric double layer capacitors]
Leads 60 and 62 are welded to the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively, by a known method, and a separator 10 is placed between the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 and the negative electrode active material layer 34 of the negative electrode 30. A single-cell electric double layer capacitor as shown in FIG. 1 can be produced by inserting it into the exterior body 50 together with the non-aqueous electrolyte solution in a sandwiched state and sealing the entrance of the exterior body 50. Further, an electric double layer capacitor containing two or more single cells can be manufactured by connecting two or more single cell electric double layer capacitors in series. As a method of evaluating and calculating electric characteristics such as the capacity retention rate of a single cell electric double layer capacitor, for example, a method of calculating from the evaluation of an electric double layer capacitor including two or more single cells connected in series is used. Can be mentioned.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

（実施例１）
［電極の作製］
本発明のグラフェン系物質として株式会社仁科マテリアル社製の還元型酸化グラフェン（製品名：ＥｘｆｏｌｉａｔｅｄＧＯ）を使用し、導電助剤としてはカーボンブラック粉末を使用し、バインダーとしてはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を使用し、酸化グラフェンと導電助剤とバインダーの質量比率を酸化グラフェン：導電助剤：バインダー＝７０：２０：１０となるように配合し、スラリーを調製した。 (Example 1)
[Preparation of electrodes]
Reduced graphene oxide (product name: Exfoliated GO) manufactured by Nishina Materials Co., Ltd. is used as the graphene-based substance of the present invention, carbon black powder is used as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as the binder. To prepare a slurry by blending graphene oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder in a mass ratio of graphene oxide: conductive auxiliary agent: binder = 70:20:10.

得られたスラリーをＴＤＫ製剥離シート上に塗工し、温度１１０℃で３０分間乾燥した後にロールプレス装置によりプレス処理して、塗膜厚５０μｍの電極材料シートを得た。厚みの測定はマイクロメーターを用いた。ロールプレスの条件は、線圧を４５０ｋｇｆ／ｃｍ、加熱ロール温度は室温、送り速度を５ｍ／ｍｉｎとした。線圧は加圧ロールに掛かる圧力と上下のロールが接触する長さで計算をした。 The obtained slurry was applied onto a TDK release sheet, dried at a temperature of 110 ° C. for 30 minutes, and then pressed by a roll press device to obtain an electrode material sheet having a coating thickness of 50 μm. A micrometer was used to measure the thickness. The roll press conditions were a linear pressure of 450 kgf / cm, a heating roll temperature of room temperature, and a feed rate of 5 m / min. The linear pressure was calculated by the pressure applied to the pressure roll and the length of contact between the upper and lower rolls.

同様な方法で塗膜厚５０μｍの電極材料を有する剥離シート５０００枚を作成した。
そして、剥離シートから、電極材料シートを剥離し、３０００枚の電極材料シートからなる１５０ｍｍ厚の積層体を作製した。 In the same manner, 5000 release sheets having an electrode material having a coating thickness of 50 μm were prepared.
Then, the electrode material sheet was peeled off from the release sheet to prepare a 150 mm-thick laminate composed of 3000 electrode material sheets.

得られた積層体を薄切りして、得られた厚さ２０μｍの電極層を集電体と圧着し、電極を得た。厚みの測定はマイクロメーターを用いた。 The obtained laminate was sliced, and the obtained electrode layer having a thickness of 20 μm was pressure-bonded to the current collector to obtain an electrode. A micrometer was used to measure the thickness.

［非水電解液］
アセトニトリル（ＡＮ）に、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを１．０ｍｏｌ／Ｌとなるように溶解させた非水電解液を用意した。 [Non-aqueous electrolyte]
A non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate in acetonitrile (AN) so as to be 1.0 mol / L was prepared.

［セパレータ］
膜厚２０μｍのポリエチレン微多孔膜を用意した。 [Separator]
A polyethylene microporous membrane having a film thickness of 20 μm was prepared.

［電気二重層キャパシタの作製］
上記で得られた電極２枚をそれぞれ１２．５ｃｍ^２になるように切り取り、正極、負極とした。この正極、負極それぞれに正極端子と負極端子とを超音波融着して、正極と負極の間に上記セパレータを挟むように積層させ巻回した後、外装体としてのアルミラミネート材で覆い、上記非水電解液を注入し、最後に開口部を融着密封することにより、単セルの電気二重層キャパシタを作製した。これを２組作製し、直列になるように接続して実施例１の電気二重層キャパシタを作製した。作製した実施例１の電気二重層キャパシタは、直列に接続された２つの単セルを含むが、１つのセルとして内部抵抗と容量維持率の評価を行った。 [Manufacturing of electric double layer capacitors]
The two electrodes obtained above were cut out to 12.5 cm ² each to prepare a positive electrode and a negative electrode. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal are ultrasonically fused to each of the positive electrode and the negative electrode, laminated so as to sandwich the separator between the positive electrode and the negative electrode, wound, and then covered with an aluminum laminate material as an exterior body. A single-cell electric double layer capacitor was prepared by injecting a non-aqueous electrolyte solution and finally fusion-sealing the opening. Two sets of these were produced and connected in series to produce the electric double layer capacitor of Example 1. The electric double layer capacitor of Example 1 produced includes two single cells connected in series, and the internal resistance and capacity retention rate were evaluated as one cell.

＜配向方向の評価＞
実施例１の電気二重層キャパシタについて、その電極層に分散されている本発明のグラフェン系物質の配向方向を、磁気異方性評価法及び断面ＳＥＭ法で評価した。磁気異方性評価は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて平面方向（配向度ゼロ度）から垂直方向までの磁化角度依存性を測定して、磁化が最大になる方向を配向方向とした。また断面ＳＥＭ評価は、１〜５万倍の倍率で撮影したＳＥＭ画像を２値化画像処理して配向方向を判定した。結果を表１に示す。
磁気異方性評価装置：東英工業株式会社製高感度振動試料型磁力計ＶＳＭ−Ｐ７型
断面ＳＥＭ観察装置：日本電子株式会社製走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ＪＳＭ−７２００Ｆ <Evaluation of orientation direction>
With respect to the electric double layer capacitor of Example 1, the orientation direction of the graphene-based substance of the present invention dispersed in the electrode layer was evaluated by the magnetic anisotropy evaluation method and the cross-sectional SEM method. In the magnetic anisotropy evaluation, the magnetization angle dependence from the plane direction (zero degree of orientation) to the vertical direction is measured using a vibrating sample magnetometer (VSM), and the direction in which the magnetization is maximized is defined as the orientation direction. did. In the cross-sectional SEM evaluation, the orientation direction was determined by binarizing the SEM image taken at a magnification of 10,000 to 50,000 times. The results are shown in Table 1.
Magnetic anisotropy evaluation device: High-sensitivity vibrating sample magnetometer VSM-P7 type manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd. Cross-section SEM observation device: Scanning electron microscope (SEM) JSM-7200F manufactured by JEOL Ltd.

＜熱伝導率比の評価＞
実施例１の電気二重層キャパシタについて、その電極層の熱伝導率比は株式会社ベテルハドソン研究所社製サーモウェーブアナライザＴＡを用いて評価した。結果を表１に示す。 <Evaluation of thermal conductivity ratio>
For the electric double layer capacitor of Example 1, the thermal conductivity ratio of the electrode layer was evaluated using Thermowave Analyzer TA manufactured by Bethel Hudson Laboratory Co., Ltd. The results are shown in Table 1.

＜内部抵抗の評価＞
実施例１の電気二重層キャパシタについて、内部抵抗は静電容量測定時に、式「Ｖ＝ＩＲ」を用いて算出することにより求めた。 <Evaluation of internal resistance>
For the electric double layer capacitor of Example 1, the internal resistance was calculated by using the formula "V = IR" at the time of capacitance measurement.

（実施例２）
実施例１と同様な方法で得られた電極材料シートは、実施例１の積層体の代わりに、直径１５０ｍｍの巻回体を作成した。得られた巻回体を中心軸と垂直する方法で薄切りして、得られた厚さ２０μｍの電極層を集電体と圧着し、電極を得た。厚みの測定はマイクロメーターを用いた。
実施例１と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で、電極層の配向方法、熱伝導率比、キャパシタの内部抵抗などを評価した。結果を表１に示す。 (Example 2)
For the electrode material sheet obtained by the same method as in Example 1, a wound body having a diameter of 150 mm was prepared instead of the laminated body of Example 1. The obtained wound body was sliced by a method perpendicular to the central axis, and the obtained electrode layer having a thickness of 20 μm was pressure-bonded to the current collector to obtain an electrode. A micrometer was used to measure the thickness.
An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 1. The electrode layer orientation method, thermal conductivity ratio, internal resistance of the capacitor, and the like were evaluated by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 1.

（実施例３）
実施例１と同様な方法で、スラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ２０μｍのアルミ箔上に塗工し、乾燥前にソレノイド磁石配向装置（磁場強度５０Ａ／ｍ）にて１０度にグラフェン配向方向を揃えた。そのままの状態で温度１４０℃で３０分間乾燥した後にロールプレス装置によりプレス処理して、電極を得た。厚みの測定はマイクロメーターを用いた。ロールプレスの条件は、線圧を４５０ｋｇｆ／ｃｍ、加熱ロール温度は室温、送り速度を５ｍ／ｍｉｎとした。線圧は加圧ロールに掛かる圧力と上下のロールが接触する長さで計算をした。 (Example 3)
A slurry was prepared in the same manner as in Example 1. The obtained slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and the graphene alignment direction was aligned at 10 degrees with a solenoid magnet alignment device (magnetic field strength 50 A / m) before drying. After drying in the same state at a temperature of 140 ° C. for 30 minutes, an electrode was obtained by pressing with a roll press device. A micrometer was used to measure the thickness. The roll press conditions were a linear pressure of 450 kgf / cm, a heating roll temperature of room temperature, and a feed rate of 5 m / min. The linear pressure was calculated by the pressure applied to the pressure roll and the length of contact between the upper and lower rolls.

得られた電極を用いて、実施例１と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で、電極層の配向方法、熱伝導率比、キャパシタの内部抵抗などを評価した。結果を表１に示す。 Using the obtained electrodes, an electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 1. The electrode layer orientation method, thermal conductivity ratio, internal resistance of the capacitor, and the like were evaluated by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 1.

（実施例４）
配向方向を表１に示す角度に調整した以外は、実施例３と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Example 4)
An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 3 except that the orientation direction was adjusted to the angle shown in Table 1. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（実施例５）
＜傾斜角を持つ集電体の作製＞
厚さ２０μｍのアルミ箔上に、図７に示すように、傾斜角４５度、深さ１０μｍ、溝ピッチ１０μｍの溝を機械研削法で加工し、従来方法と同様にアルミ箔面を表面処理した。得られた溝付きアルミ箔を用い、配向方向を表１に示す角度に調整した以外は、実施例３と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Example 5)
<Manufacturing a current collector with an inclination angle>
As shown in FIG. 7, a groove having an inclination angle of 45 degrees, a depth of 10 μm, and a groove pitch of 10 μm was machined on an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a mechanical grinding method, and the aluminum foil surface was surface-treated in the same manner as in the conventional method. .. Using the obtained grooved aluminum foil, an electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 3 except that the orientation direction was adjusted to the angle shown in Table 1. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（実施例６）
＜傾斜角を持つ集電体の作製＞
厚さ２０μｍのアルミ箔上に、化学エッチング法で、ライン深さ１０μｍ、ライン幅１０μｍ、スペース幅５μｍのライン＆スペースパターンを加工し、従来方法と同様にアルミ箔面を表面処理した。得られたライン＆スペースパターン付きアルミ箔を用い、、配向方向を表１に示す角度に調整した以外は、実施例３と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Example 6)
<Manufacturing a current collector with an inclination angle>
A line & space pattern having a line depth of 10 μm, a line width of 10 μm, and a space width of 5 μm was processed on an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a chemical etching method, and the surface of the aluminum foil surface was treated in the same manner as in the conventional method. Using the obtained aluminum foil with a line & space pattern, an electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 3 except that the orientation direction was adjusted to the angle shown in Table 1. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（比較例１）
磁場中で配向処理を行わなかった以外は、実施例３と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 1)
An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 3 except that the orientation treatment was not performed in a magnetic field. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（比較例２）
磁場中で配向処理において、５度に配向した以外は、実施例３と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 2)
An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in Example 3 except that it was oriented at 5 degrees in the orientation treatment in a magnetic field. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（実施例７）
＜他の炭素材料を含有する例＞
電極活物質として、本発明のグラフェン系物質以外に、通常の電気二重層キャパシタ用電極で用いる活性炭を、本発明のグラフェン系物質１００質量部に対して、１００質量部を用いる以外は、実施例１と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Example 7)
<Example containing other carbon materials>
Examples of the electrode active material, except that, in addition to the graphene-based substance of the present invention, activated carbon used in an ordinary electrode for an electric double layer capacitor is used with respect to 100 parts by mass of the graphene-based substance of the present invention. An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in 1. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

（比較例３）
＜他の炭素材料を含有する例＞
電極活物質として、本発明のグラフェン系物質以外に、通常の電気二重層キャパシタ用電極で用いる活性炭を、本発明のグラフェン系物質１００質量部に対して、１００質量部を用いる以外は、比較例１と同様な方法で、電気二重層キャパシタを作製した。実施例１と同様な方法で得られた電気二重層キャパシタを評価した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 3)
<Example containing other carbon materials>
As an electrode active material, in addition to the graphene-based material of the present invention, activated carbon used in an ordinary electrode for an electric double layer capacitor is used as a comparative example, except that 100 parts by mass is used with respect to 100 parts by mass of the graphene-based material of the present invention. An electric double layer capacitor was produced in the same manner as in 1. The electric double layer capacitor obtained by the same method as in Example 1 was evaluated. The results are shown in Table 1.

表１に示すように、配向方向が９０度である実施例１と２において、電極層シートの熱伝導率比が約１０であった。シートの電気伝導率の異方性は、熱伝導率異方性と同様な挙動を示すことが知られているため、集電体面に垂直する方向（厚さ方向）の電気伝導率が、集電体面に平行する方向の電気伝導率より１０倍近く高いことが予測できる。実施例１と２の電気二重層キャパシタにおいて、内部抵抗が１３ｍΩであり、配向処理していない比較例１の１５８ｍΩに比較して、１／１０に低減した。
方法２と方法３で配向処理した実施例３〜６において、配向方向が１０度〜６０であり、内部抵抗が１４〜２５ｍΩである電気二重層キャパシタが得られた。配向処理していない比較例１の１５８ｍΩに比較して、最大１／１０に低減した。
活物質としてグラフェンと活性炭を用いた実施例７では、配向効果は低減するが熱伝導率比は４．０、内部抵抗１５ｍΩを得られた。
比較例２、比較例３においては十分な配向効果が得られず、熱伝導率比はそれぞれ０．８及び０．６、内部抵抗はそれぞれ４４ｍΩ、１５ｍΩであった。 As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 in which the orientation direction was 90 degrees, the thermal conductivity ratio of the electrode layer sheet was about 10. Since the anisotropy of the electric conductivity of the sheet is known to behave in the same manner as the thermal conductivity anisotropy, the electric conductivity in the direction perpendicular to the collector surface (thickness direction) is collected. It can be predicted that the electrical conductivity in the direction parallel to the surface of the electric body is nearly 10 times higher. In the electric double layer capacitors of Examples 1 and 2, the internal resistance was 13 mΩ, which was reduced to 1/10 as compared with 158 mΩ of Comparative Example 1 which was not oriented.
In Examples 3 to 6 in which the orientation treatment was performed by Method 2 and Method 3, an electric double layer capacitor having an orientation direction of 10 degrees to 60 and an internal resistance of 14 to 25 mΩ was obtained. It was reduced to a maximum of 1/10 as compared with 158 mΩ of Comparative Example 1 which was not oriented.
In Example 7 in which graphene and activated carbon were used as the active materials, the orientation effect was reduced, but the thermal conductivity ratio was 4.0 and the internal resistance was 15 mΩ.
In Comparative Examples 2 and 3, a sufficient orientation effect was not obtained, the thermal conductivity ratios were 0.8 and 0.6, respectively, and the internal resistances were 44 mΩ and 15 mΩ, respectively.

１０…セパレータ、２０…正極（電気二重層キャパシタ用電極）、２２…正極集電体（集電体）、２４…正極活物質層（電極層）、３０…負極（電気二重層キャパシタ用電極）、３２…負極集電体（集電体）、３４…負極活物質層（電極層）、４０…発電要素、５０…外装体、５２…金属箔、５４…高分子膜、６０，６２…リード、１００…電気二重層キャパシタ、３００、３０１、３５０、３５１…集電体、２００、２０１、２５０、２５１…グラフェンもしくは酸化グラフェン（グラフェン系物質）、Ｋ…グラフェン配向方向、２１０…電極材料シート、４００…剥離シート、２５０…積層体、２５５…巻回体、２７０、２７５…電極層。 10 ... Separator, 20 ... Positive electrode (electrode for electric double layer capacitor), 22 ... Positive electrode current collector (collector), 24 ... Positive electrode active material layer (electrode layer), 30 ... Negative electrode (electrode for electric double layer capacitor) , 32 ... Negative electrode current collector (electrode collector), 34 ... Negative electrode active material layer (electrode layer), 40 ... Power generation element, 50 ... Exterior body, 52 ... Metal foil, 54 ... Polymer film, 60, 62 ... Lead , 100 ... Electric double layer capacitor, 300, 301, 350, 351 ... Current collector, 200, 201, 250, 251 ... Graphene or graphene oxide (graphene-based material), K ... Graphene orientation direction, 210 ... Electrode material sheet, 400 ... release sheet, 250 ... laminated body, 255 ... wound body, 270 ... electrode layer.

Claims

電気二重層キャパシタ用電極と電解液とを有する電気二重層キャパシタであって、
前記電極が、集電体と、前記集電体上に形成された電極層と、を有し
前記電極層が、グラフェンもしくは酸化グラフェンを含有し、
前記グラフェンもしくは酸化グラフェンの配向方向は、集電体と平行する平面に対して６度以上である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 An electric double layer capacitor having an electrode for an electric double layer capacitor and an electrolytic solution.
The electrode has a current collector and an electrode layer formed on the current collector, and the electrode layer contains graphene or graphene oxide.
An electric double layer capacitor characterized in that the orientation direction of graphene or graphene oxide is 6 degrees or more with respect to a plane parallel to a current collector.

電気二重層キャパシタ用電極と電解液とを有する電気二重層キャパシタであって、
前記電極が、集電体と、前記集電体上に形成された電極層と、を有し
前記電極層が、グラフェンもしくは酸化グラフェンを含有し、
前記集電体と平行する方向の前記電極層の熱伝導率λ／／と、前記集電体と垂直する方向の前記電極熱伝導率λ⊥の比（λ⊥／λ／／）が１以上である
ことを特徴とする電気二重層キャパシタ。 An electric double layer capacitor having an electrode for an electric double layer capacitor and an electrolytic solution.
The electrode has a current collector and an electrode layer formed on the current collector, and the electrode layer contains graphene or graphene oxide.
The ratio (λ⊥ / λ //) of the thermal conductivity λ // of the electrode layer in the direction parallel to the current collector and the electrode thermal conductivity λ⊥ in the direction perpendicular to the current collector is 1 or more. An electric double layer capacitor characterized by being.

前記電極層が導電助剤をさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor according to claim 1 or 2, wherein the electrode layer further contains a conductive auxiliary agent.

前記導電助剤はカーボンナノチューブもしくはカーボンナノファイバーであること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive auxiliary agent is a carbon nanotube or a carbon nanofiber.

前記電極層がバインダーをさらに含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode layer further contains a binder.