JP3370826B2 - Electric double layer capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分極性電極と電解液
（質）との界面で形成される電気二重層を利用した静電
容量の大きい特性を有し、揮発性半導体メモリー（例え
ば、ＲＡＭ……ランダムアクセスメモリー）の停電時に
おけるバックアップ用や簡易電源として利用される電気
二重層コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にこの種の電気二重層コンデンサと
しては、円筒型または円盤型（コイン型、ボタン型）と
称される構造のものがあり、これらはいずれも順次、小
型・軽量・低価格化が図られている。
【０００３】以下に従来の電気二重層コンデンサについ
て説明する。図４は従来の電気二重層コンデンサの構造
を示したもので、１ａ，１ｂは一対の分極性電極で、こ
の一対の分極性電極１ａ，１ｂは黒鉛、活性炭、カーボ
ンブラックおよびバインダーなどからなる電極材料を成
型または抄紙化（パルプなどをバインダーとして紙漉き
技術で加工する）することにより構成するか、あるいは
活性炭繊維布により構成されている。そして、この一対
の分極性電極１ａ，１ｂの間にはセパレータ２を介在さ
せ、かつこれらに電解液（図示せず）を含浸させた後、
これらを集電体と外装材を兼ねる金属ケース３と金属蓋
４内に収納し、かつガスケット５によって密閉した構造
となっている。
【０００４】さらにこの電気二重層コンデンサは、集電
性を上げるために一対の分極性電極１ａ，１ｂにおける
金属ケース３および金属蓋４と接触する面にプラズマ溶
射によってアルミニウム層６ａ，６ｂを形成している。
なお、このアルミニウム層６ａ，６ｂの代わりに導電性
が高い接着剤を塗布したものもある。
【０００５】図５は従来の電気二重層コンデンサにおけ
る他の構造を示したもので、７ａ，７ｂは一対の分極性
電極で、この一対の分極性電極７ａ，７ｂは黒鉛、活性
炭、カーボンブラックおよびバインダーなどの電極材料
をアルミニウムやステンレスの箔またはネットに担持さ
せることにより構成されている。そして、この一対の分
極性電極７ａ，７ｂの間にセパレータ８ａ，８ｂを介在
させてこれらを捲回することにより円柱状のコンデンサ
素子９を構成し、そしてこのコンデンサ素子９に電解液
（図示せず）を含浸させた後、コンデンサ素子９を有底
円筒状のアルミケース（図示せず）内に収納し、かつア
ルミケースの開口部をゴム封口体（図示せず）によって
密閉した構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成の電気二
重層コンデンサに使用されるセパレータとしては、メル
トブロー方式により極細繊維化したポリプロピレンの不
織布からなるセパレータ（以下、乾式セパレータとい
う）や、天然繊維であるマニラ麻パルプとガラス繊維の
混抄セパレータ（以下、湿式セパレータという）が使用
されている。
【０００７】上記乾式セパレータは、主に図４に示した
コイン型の平行板タイプの電気二重層コンデンサに使用
されているもので、これはポリプロピレン不織布が持つ
伸び性、弾性などの特性が、集電体と外装材を兼ねる金
属ケース３と金属蓋４を絶縁と封口材を兼ねたガスケッ
ト５を介してかしめる際に加えられる衝撃に耐えられる
からである。
【０００８】しかしながら、この乾式セパレータは、一
対の分極性電極１ａ，１ｂを構成する微粉末の活性炭を
確実にセパレートする緻密性、気密性が得がたく、その
ため、この乾式セパレータは微粉末の連結性を避けられ
る厚みまで厚くしたセパレータ性状として使用しなけれ
ばならないという問題点を有していた。
【０００９】また緻密性、気密性が比較的優れている湿
式セパレータは、図５に示した捲回型の電気二重層コン
デンサに使用されているものである。この捲回型の電気
二重層コンデンサは、コンデンサ素子９と外装部材を構
成するアルミケースとが完全に分離されているため、コ
ンデンサ素子の構成部材であるセパレータ８ａ，８ｂが
衝撃を受けることはなく、そのため伸び性、弾性などの
特性はあまり必要がないものである。したがって、この
湿式セパレータが捲回型の電気二重層コンデンサに使用
されている理由としては、この捲回型の電気二重層コン
デンサに要求される性能、すなわち、セパレータ８ａ，
８ｂの厚さはコンデンサ素子９の径を左右するものであ
るため、セパレータ８ａ，８ｂの厚さをむやみに厚くす
ることは小形化を阻害する要因となるものであり、した
がって小形化を図るためにセパレータ８ａ，８ｂは薄く
て、かつ緻密性、気密性に優れたものが必要であるとい
う性能を満足させやすいからである。
【００１０】しかしながら、この湿式セパレータは、緻
密性、気密性が優れているため、ショート不良率を下げ
ることができるという利点を有する反面、内部抵抗を上
げてしまうという問題点を有していた。
【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、従来よりもショート不良率を低減さ
せることができるとともに、内部抵抗も下げることがで
き、かつ初期特性および長期間使用後の電気的特性も優
れている電気二重層コンデンサを提供することを目的と
するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の電気二重層コンデンサは、一対の分極性電極
と、この一対の分極性電極の間に介在されたセパレータ
と、前記一対の分極性電極とセパレータに含浸された電
解液からなる電気二重層コンデンサにおいて、前記セパ
レータが溶剤防止レーヨンと天然繊維であるサイザル麻
パルプを混合・抄造して１０８秒／１００ｍｌ以上の気
密度を有するように構成したものである。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、一対の分極性電極間に介在
されるセパレータの原料として、溶剤紡糸レーヨンと天
然繊維であるサイザル麻パルプを使用し、これらを抄造
することによりセパレータを構成したもので、前記セパ
レータの原料である溶剤紡糸レーヨンは叩解処理をする
ことによって結晶単位の均一なフィブリルまで叩解する
ことができ、そして天然繊維であるサイザル麻パルプに
配合することにより、前記溶剤紡糸レーヨンはサイザル
麻パルプの繊維間の空隙を適度に埋めるため、地合いが
均一でしかも極めて高い緻密性を有するものの、微多孔
質のシート状であるため、電解液中のイオンの移動は良
好であり、しかも引張強度が良好となるため、電気二重
層コンデンサのショート不良率を低減させることができ
るとともに、内部抵抗も下げることができるものであ
る。
【００１４】また、原料として、溶剤紡糸レーヨンと天
然繊維であるサイザル麻パルプを使用し、これらを抄造
することにより構成したセパレータを使用してなる電気
二重層コンデンサは、初期特性および信頼性テストとし
て実施している高温負荷試験後の電気的特性、すなわ
ち、静電容量変化率、内部抵抗、漏れ電流も優れたもの
が得られるものであり、特に漏れ電流に関しては、電気
二重層コンデンサの分極性電極を構成するカーボン微粒
子の脱落を阻止して漏れ電流の低減を図り、結果的にシ
ョート不良率を低減させることができるものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
【００１６】（実施例１）図１は本発明の電気二重層コ
ンデンサの実施例１の構造を示したもので、１１ａ，１
１ｂは一対の分極性電極で、この一対の分極性電極１１
ａ，１１ｂは比表面積が約２５００ｍ2／ｇの活性炭繊
維からなり、かつ目付けが１２５ｇ／ｍ2、直径が６ｍ
ｍの布状のもので構成されている。そして、この一対の
分極性電極１１ａ，１１ｂの間にはセパレータ１２を介
在させ、かつこれらにプロピレンカーボネートにテトラ
エチルアンモニウムテトラフルオロボレート１モルを添
加してなる電解液（図示せず）を含浸させた後、これら
を集電体と外装材を兼ねた金属ケース１３と金属蓋１４
内に収納し、かつガスケット１５によって密閉した構造
となっている。さらにこの電気二重層コンデンサは、集
電性を上げるために、一対の分極性電極１１ａ，１１ｂ
における金属ケース１３および金属蓋１４と接触する面
に、プラズマ溶射によってアルミニウム層１６ａ，１６
ｂを形成している。
【００１７】なお、前記セパレータ１２は原料として溶
剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル；イギリス国コートル
ズ社製）を４０％、天然繊維であるサイザル麻パルプを
６０％使用し、そしてその製造は、まず溶剤紡糸レーヨ
ン（商品名リヨセル）を叩解処理することによって結晶
単位の均一なフィブリルまで叩解し、そしてこれを天然
繊維であるサイザル麻パルプに配合した後、抄造するこ
とにより製造している。
【００１８】（比較例１）セパレータ１２として、ガラ
ス繊維２５％に天然繊維であるマニラ麻パルプ７５％を
配合してなる湿式セパレータを使用した以外は（実施例
１）と同じ構成にした電気二重層コンデンサである。
【００１９】（比較例２）セパレータ１２として、ポリ
プロピレン樹脂をメルトブロー方式により極細繊維化し
て不織布とした乾式セパレータを使用した以外は（実施
例１）と同じ構成にした電気二重層コンデンサである。
【００２０】（表１）は実施例１と比較例１、２のセパ
レータの性状と、これを使用した電気二重層コンデンサ
のショート不良率（ｎ＝１０，０００）および初期特性
（ｎ＝２０）｛静電容量Ｃ（Ｆ）、内部抵抗Ｚ（Ω）、
漏れ電流ＬＣ（μＡ）｝と、信頼性テストとして実施し
ている高温負荷試験後（７０℃、１０００時間経過後）
の電気的特性｛静電容量変化率ΔＣ（％）、内部抵抗Ｚ
（Ω）、漏れ電流ＬＣ（μＡ）｝を測定した結果を示し
たものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】（表１）から明らかなように、本発明の実
施例１の電気二重層コンデンサは、比較例１、２の電気
二重層コンデンサに比べて、ショート不良率が低減して
いるとともに、初期特性においては、内部抵抗Ｚ（Ω）
と、漏れ電流ＬＣ（μＡ）が小さくなっており、また信
頼性テストとして実施している高温負荷試験後の電気的
特性においても優れているものである。
【００２３】（実施例２）図２、図３は本発明の電気二
重層コンデンサの実施例２の構造を示したもので、１７
ａ，１７ｂは一対の分極性電極で、この分極性電極１７
ａ，１７ｂは比表面積が１６００ｍ2／ｇ、平均粒径が
１５μｍの粉末活性炭に電気伝導性向上剤としてのカー
ボンブラックおよびバインダーなどを混合してなる電極
材料をアルミネットに担持させることにより構成されて
いる。そして、この一対の分極性電極１７ａ，１７ｂの
間にセパレータ１８ａ，１８ｂを介在させて、これらを
捲回することにより円柱状のコンデンサ素子１９を構成
し、そしてこのコンデンサ素子１９にプロピレンカーボ
ネートにテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレ
ート１モルを添加してなる電解液（図示せず）を含浸さ
せた後、コンデンサ素子１９を有底円筒状のアルミケー
ス２０内に収納し、かつこのアルミケース２０の開口部
をゴム封口体２１によって密閉した構造となっている。
【００２４】そして、前記コンデンサ素子１９には一対
の外部引き出しリード２２ａ，２２ｂが接続され、かつ
この一対の外部引き出しリード２２ａ，２２ｂは図２に
示すように、ゴム封口体２１を貫通して外部に引き出さ
れている。
【００２５】なお、前記セパレータ１８ａ，１８ｂは、
（実施例１）と同様に、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨ
セル）を４０％、天然繊維であるサイザル麻パルプを６
０％使用し、そしてその製造は、まず溶剤紡糸レーヨン
（商品名リヨセル）を叩解処理することによって結晶単
位の均一なフィブリルまで叩解し、そしてこれを天然繊
維であるサイザル麻パルプに配合した後、抄造すること
により製造している。
【００２６】（比較例３）セパレータ１８ａ，１８ｂと
して、ガラス繊維２５％に天然繊維であるマニラ麻パル
プ７５％を配合してなる湿式セパレータを使用した以外
は（実施例２）と同じ構成にした電気二重層コンデンサ
である。
【００２７】（比較例４）セパレータ１８ａ，１８ｂと
して、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）４０％に天
然繊維であるマニラ麻パルプ６０％を配合してなる湿式
セパレータを使用した以外は（実施例２）と同じ構成に
した電気二重層コンデンサである。
【００２８】（表２）は実施例２と比較例３、４のセパ
レータの性状と、これを使用した電気二重層コンデンサ
のショート不良率（ｎ＝１０，０００）および初期特性
（ｎ＝２０）｛静電容量Ｃ（Ｆ）、内部抵抗Ｚ（Ω）、
漏れ電流ＬＣ（μＡ）｝と、信頼性テストとして実施し
ている高温負荷試験後（７０℃、１０００時間経過後）
の電気的特性｛静電容量変化率ΔＣ（％）、内部抵抗Ｚ
（Ω）、漏れ電流ＬＣ（μＡ）｝を測定した結果を示し
たものである。
【００２９】
【表２】
【００３０】（表２）から明らかなように、本発明の実
施例２の電気二重層コンデンサは、比較例３、４の電気
二重層コンデンサに比べて、ショート不良率が低減して
いるとともに、初期特性においては、内部抵抗Ｚ（Ω）
と、漏れ電流ＬＣ（μＡ）が小さくなっており、また信
頼性テストとして実施している高温負荷試験後の電気的
特性においても優れているものである。
【００３１】（実施例３ａ）セパレータ１８ａ，１８ｂ
として、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）３０％に
天然繊維であるサイザル麻パルプ７０％を配合してなる
湿式セパレータを使用した以外は（実施例２）と同じ構
成にした電気二重層コンデンサである。
【００３２】（実施例３ｂ）セパレータ１８ａ，１８ｂ
として、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）４０％に
天然繊維であるサイザル麻パルプ６０％を配合してなる
湿式セパレータを使用した（実施例２）と同じ電気二重
層コンデンサである。
【００３３】（実施例３ｃ）セパレータ１８ａ，１８ｂ
として、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）５０％に
天然繊維であるサイザル麻パルプ５０％を配合してなる
湿式セパレータを使用した以外は（実施例２）と同じ構
成にした電気二重層コンデンサである。
【００３４】（実施例３ｄ）セパレータ１８ａ，１８ｂ
として、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）６０％に
天然繊維であるサイザル麻パルプ４０％を配合してなる
湿式セパレータを使用した以外は（実施例２）と同じ構
成にした電気二重層コンデンサである。
【００３５】（表３）は実施例３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
のセパレータの性状と、これを使用した電気二重層コン
デンサのショート不良率（ｎ＝１０，０００）および初
期特性｛静電容量Ｃ（Ｆ）、内部抵抗Ｚ（Ω）、漏れ電
流ＬＣ（μＡ）｝と、信頼性テストとして実施している
高温負荷試験後（７０℃、１０００時間経過後）の電気
的特性｛静電容量変化率ΔＣ（％）、内部抵抗Ｚ
（Ω）、漏れ電流ＬＣ（μＡ）｝を測定した結果を示し
たものである。
【００３６】
【表３】【００３７】（表３）から明らかなように、溶剤紡糸レ
ーヨン（商品名リヨセル）と天然繊維であるサイザル麻
パルプとの配合量は、溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセ
ル）が３０％以上、サイザル麻パルプが４０％以上であ
れば、初期特性ならびに信頼性テストとして実施してい
る高温負荷試験後の電気的特性においても優れたものが
得られるが、最も望ましいのは、実施例２と同じ構成で
ある実施例３ｂに示しているように、溶剤紡糸レーヨン
（商品名リヨセル）４０％に天然繊維であるサイザル麻
パルプ６０％を配合したものであった。
【００３８】以上のように本発明の実施例においては、
セパレータ１２，１８ａ，１８ｂの原料として、溶剤紡
糸レーヨン（商品名リヨセル）と天然繊維であるサイザ
ル麻パルプを使用し、これらを抄造することによりセパ
レータを構成しているもので、このセパレータを抄造す
る場合、従来のマニラ麻パルプとガラス繊維からなるセ
パレータは円網抄紙機を使用して抄造していたが、本発
明の実施例においては、さらに緻密性・気密性が発揮で
きる長網抄紙機を使用して抄造しているものである。
【００３９】また、前記溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨ
セル）の短繊維性能は繊維素系にもかかわらず、合繊な
みの強度を有するとともに、湿潤時における強度および
弾性率の低下がほとんどないという特長を有するもので
あり、またこの溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）は
フィブリル化しやすいため、湿式セパレータを抄造する
際においても好都合の特性を有し、さらに転移点が高
く、かつ融点がなく、しかも保液力が高いという電気二
重層コンデンサのセパレータ材料として数多くの優れた
特長を有するものである。
【００４０】そしてまた本発明の実施例においては、セ
パレータ１２，１８ａ，１８ｂを製造する場合、まず、
溶剤紡糸レーヨン（商品名リヨセル）を叩解処理するこ
とによって結晶単位の均一なフィブリルまで叩解し、そ
してこれを天然繊維であるサイザル麻パルプに配合した
後、抄造することにより製造しているが、前記溶剤紡糸
レーヨン（商品名リヨセル）は繊維直径が１５μｍ程度
で、叩解すると表層の数μｍがフィブリル化し、直径１
０μｍのコアが残るという特徴を持っており、かつ天然
繊維と違ってフィブリルの剛性が高く、緻密性・気密性
の高い紙質であるにもかかわらず、マニラ麻パルプなど
の天然繊維のような電気特性の悪化が少ないという特長
をも有するものである。また、サイザル麻パルプは繊維
径がマニラ麻パルプとほぼ同径で、かつマニラ麻パルプ
より剛性が高いため、アルミ電解コンデンサ用の薄いセ
パレータの構成材料としては抄造し難いという欠点があ
ったが、従来から比較的厚いセパレータを使用している
電気二重層コンデンサのセパレータの構成材料としては
適切な材料である。
【００４１】また、叩解処理された溶剤紡糸レーヨン
（商品名リヨセル）を天然繊維であるサイザル麻パルプ
に配合することにより、前記溶剤紡糸レーヨン（商品名
リヨセル）はサイザル麻パルプの繊維間の空隙を適度に
埋めるため、地合いが均一でしかも極めて高い緻密性を
有するものの、微多孔質のシート状であるため、電解液
中のイオンの移動は良好であり、しかも引張強度が良好
となるため、電気二重層コンデンサのショート不良率を
低減させることができるとともに、内部抵抗も下げるこ
とができるものである。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明の電気二重層コンデ
ンサは、一対の分極性電極の間に介在されるセパレータ
の原料として、溶剤紡糸レーヨンと天然繊維であるサイ
ザル麻パルプを使用し、これらを抄造することによりセ
パレータを構成したもので、前記セパレータの原料であ
る溶剤紡糸レーヨンは叩解処理をすることによって結晶
単位の均一なフィブリルまで叩解することができ、そし
て天然繊維であるサイザル麻パルプに配合することによ
り、前記溶剤紡糸レーヨンは天然繊維であるサイザル麻
パルプの繊維間の空隙を適度に埋めるため、地合いが均
一でしかも極めて高い緻密性を有するものの、微多孔質
のシート状であるため、電解液中のイオンの移動は良好
であり、しかも引張強度が良好となるため、電気二重層
コンデンサのショート不良率を低減させることができる
とともに、内部抵抗も下げることができるものである。
【００４３】また、原料として、溶剤紡糸レーヨンと天
然繊維であるサイザル麻パルプを使用し、これらを抄造
することにより構成したセパレータを使用してなる電気
二重層コンデンサは、初期特性および信頼性テストとし
て実施している高温負荷試験後の電気的特性、すなわ
ち、静電容量変化率、内部抵抗、漏れ電流特性も優れた
ものが得られるものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a characteristic of a large capacitance utilizing an electric double layer formed at an interface between a polarizable electrode and an electrolyte (material). The present invention relates to an electric double layer capacitor which is used as a backup or as a simple power supply at the time of a power failure of a volatile semiconductor memory (for example, RAM... Random access memory). 2. Description of the Related Art Generally, this type of electric double layer capacitor has a structure called a cylindrical type or a disk type (coin type, button type).・ Pricing is being reduced. A conventional electric double layer capacitor will be described below. FIG. 4 shows the structure of a conventional electric double layer capacitor, wherein 1a and 1b are a pair of polarizable electrodes, and the pair of polarizable electrodes 1a and 1b are electrodes made of graphite, activated carbon, carbon black, a binder, and the like. The material is formed by molding or papermaking (processing by a papermaking technique using pulp or the like as a binder) or by using activated carbon fiber cloth. After the separator 2 is interposed between the pair of polarizable electrodes 1a and 1b and these are impregnated with an electrolytic solution (not shown),
These are housed in a metal case 3 and a metal cover 4 which also serve as a current collector and an exterior material, and are sealed by a gasket 5. Further, in this electric double layer capacitor, aluminum layers 6a and 6b are formed by plasma spraying on surfaces of a pair of polarizable electrodes 1a and 1b which are in contact with metal case 3 and metal lid 4 in order to improve current collection. ing.
In some cases, a highly conductive adhesive is applied instead of the aluminum layers 6a and 6b. FIG. 5 shows another structure of a conventional electric double layer capacitor, in which 7a and 7b are a pair of polarizable electrodes, and the pair of polarizable electrodes 7a and 7b are graphite, activated carbon, carbon black and carbon black. An electrode material such as a binder is supported on aluminum or stainless steel foil or net. Then, a separator 8a, 8b is interposed between the pair of polarizable electrodes 7a, 7b and these are wound to form a columnar capacitor element 9, and an electrolytic solution (shown in FIG. After that, the capacitor element 9 is housed in a bottomed cylindrical aluminum case (not shown), and the opening of the aluminum case is sealed by a rubber sealing body (not shown). ing. [0006] The separator used in the electric double layer capacitor having the above-mentioned structure includes a separator made of a nonwoven fabric of polypropylene ultrafine fiberized by a melt blow method (hereinafter referred to as a dry separator), A mixed separator of manila hemp pulp, which is a natural fiber, and glass fiber (hereinafter, referred to as a wet separator) is used. The above-mentioned dry separator is mainly used for a coin-type parallel plate type electric double layer capacitor shown in FIG. 4, and the characteristics such as elongation and elasticity of a polypropylene nonwoven fabric are collected. This is because the metal case 3 and the metal lid 4 which also function as an electric body and an exterior material can withstand an impact applied when the metal case 3 and the metal cover 4 are caulked via a gasket 5 which also functions as a sealing material. However, it is difficult for the dry separator to obtain a fine and airtight property for surely separating the activated carbon of the fine powder constituting the pair of polarizable electrodes 1a and 1b. However, there is a problem in that the separator must be used as a separator having a thickness that is large enough to avoid the property. A wet separator having relatively excellent denseness and airtightness is used for the wound electric double layer capacitor shown in FIG. In this wound electric double layer capacitor, since the capacitor element 9 and the aluminum case forming the exterior member are completely separated, the separators 8a and 8b, which are the constituent members of the capacitor element, are not impacted. Therefore, properties such as elongation and elasticity are not so necessary. Therefore, the reason why this wet type separator is used for the wound type electric double layer capacitor is the performance required for the wound type electric double layer capacitor, that is, the separator 8a,
Since the thickness of the capacitor 8b affects the diameter of the capacitor element 9, excessively increasing the thickness of the separators 8a and 8b is a factor that hinders miniaturization. The reason is that the separators 8a and 8b are required to be thin and have excellent denseness and airtightness, so that the performance is easily satisfied. [0010] However, this wet separator is excellent in denseness and airtightness, so that it has the advantage of reducing the short-circuit defect rate, but has the problem of increasing the internal resistance. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can reduce the short-circuit failure rate, reduce the internal resistance, and improve the initial characteristics and long-term use. It is an object of the present invention to provide an electric double layer capacitor having excellent electric characteristics. In order to solve the above problems, an electric double layer capacitor according to the present invention comprises: a pair of polarizable electrodes; a separator interposed between the pair of polarizable electrodes; In an electric double layer capacitor comprising the pair of polarizable electrodes and an electrolyte impregnated in a separator, the separator is formed by mixing and papering a solvent-preventing rayon and a sisal pulp which is a natural fiber, and has an airtightness of 108 seconds / 100 ml or more. It is constituted so that it may have. According to the above construction, solvent-spun rayon and sisal pulp, which is a natural fiber, are used as raw materials for a separator interposed between a pair of polarizable electrodes, and the separator is formed by papermaking. The solvent-spun rayon, which is a raw material of the separator, can be beaten to a uniform fibril having a crystal unit by beating treatment, and can be mixed with sisal pulp, which is a natural fiber, to form the solvent. Although the spun rayon has a uniform formation and extremely high density to appropriately fill the voids between the fibers of the sisal pulp, it is a microporous sheet, so the movement of ions in the electrolyte is good. Yes, and because the tensile strength is good, it is possible to reduce the short-circuit failure rate of the electric double layer capacitor. In both cases, the internal resistance can be reduced. Further, an electric double layer capacitor using a solvent-spun rayon and sisal pulp as a natural fiber as raw materials and using a separator formed by paper-making them is used as an initial characteristic and reliability test. electrical characteristics after high-temperature load test being performed, i.e., the capacitance change rate, which internal resistance, those leakage current excellent obtained, especially with regard to the leakage currents, electrical
Carbon fine particles constituting the polarizable electrode of double-layer capacitors
In this way, the leakage current is prevented by preventing
This makes it possible to reduce the shortage failure rate . Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows the structure of an electric double layer capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
1b is a pair of polarizable electrodes, and the pair of polarizable electrodes 11
a and 11b are made of activated carbon fiber having a specific surface area of about 2500 m 2 / g, a basis weight of 125 g / m 2 , and a diameter of 6 m.
m. Then, a separator 12 was interposed between the pair of polarizable electrodes 11a and 11b, and an electrolyte (not shown) formed by adding 1 mol of tetraethylammonium tetrafluoroborate to propylene carbonate was impregnated therein. Later, these are combined with a metal case 13 and a metal cover 14 which also serve as a current collector and an exterior material.
It is housed inside and sealed by a gasket 15. Further, this electric double layer capacitor is provided with a pair of polarizable electrodes 11a and 11b in order to improve the current collecting property.
The aluminum layers 16a, 16a on the surface in contact with the metal case 13 and the metal lid 14 by plasma spraying.
b is formed. The separator 12 uses 40% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell; manufactured by Courtes Ltd., UK) and 60% of sisal pulp, a natural fiber, as raw materials. Rayon (trade name: Lyocell) is beaten to fibrils having uniform crystal units by beating treatment, blended with sisal pulp, which is a natural fiber, and then produced. (Comparative Example 1) An electric double layer having the same structure as in (Example 1) except that a wet separator comprising 25% of glass fibers and 75% of natural fiber, Manila hemp pulp, was used as the separator 12. It is a capacitor. (Comparative Example 2) An electric double-layer capacitor having the same configuration as that of (Example 1) except that a dry separator made of a nonwoven fabric made of ultrafine fibers of a polypropylene resin by a melt blow method is used as the separator 12. Table 1 shows the properties of the separators of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the short-circuit failure rate (n = 10,000) and the initial characteristics (n = 20) of an electric double layer capacitor using the same. ｛Capacitance C (F), internal resistance Z (Ω),
Leakage current LC (μA)｝ and after high-temperature load test performed as reliability test (after 70 hours at 1000C)
Electrical characteristics of the capacitance 率 capacitance change rate ΔC (%), internal resistance Z
(Ω) and leakage current LC (μA)｝. [Table 1] As is apparent from Table 1, the electric double layer capacitor of the first embodiment of the present invention has a reduced short-circuit failure rate as compared with the electric double layer capacitors of the first and second comparative examples. In the initial characteristics, the internal resistance Z (Ω)
In addition, the leakage current LC (μA) is small, and the electrical characteristics after a high-temperature load test performed as a reliability test are excellent. (Embodiment 2) FIGS. 2 and 3 show the structure of an electric double layer capacitor according to Embodiment 2 of the present invention.
Reference numerals a and 17b denote a pair of polarizable electrodes.
Reference numerals a and 17b denote an electrode material formed by mixing powdered activated carbon having a specific surface area of 1600 m 2 / g and an average particle size of 15 μm with carbon black and a binder as an electric conductivity improver on an aluminum net. ing. A separator 18a, 18b is interposed between the pair of polarizable electrodes 17a, 17b, and these are wound to form a columnar capacitor element 19. The capacitor element 19 is provided with propylene carbonate and tetraethyl carbonate. After impregnating with an electrolytic solution (not shown) to which 1 mol of ammonium tetrafluoroborate is added, the capacitor element 19 is housed in a bottomed cylindrical aluminum case 20, and the opening of the aluminum case 20 is closed. The structure is hermetically closed by a rubber sealing body 21. A pair of external lead-out leads 22a and 22b are connected to the capacitor element 19, and the pair of external lead-out leads 22a and 22b penetrate through the rubber sealing member 21 as shown in FIG. Has been drawn to. The separators 18a and 18b are
As in (Example 1), solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) was 40%, and sisal pulp, a natural fiber, was 6%.
0% is used, and its production is first beaten to a uniform fibril of crystal units by beating a solvent-spun rayon (trade name: Lyocell), and after blending it into sisal pulp, a natural fiber, Manufactured by papermaking. (Comparative Example 3) Electric power having the same configuration as in (Example 2) except that a wet separator comprising 25% of glass fiber and 75% of natural fiber, Manila hemp pulp, was used as the separators 18a and 18b. This is a double-layer capacitor. (Comparative Example 4) As separators 18a and 18b, a wet-type separator comprising 40% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) and 60% of manila hemp pulp as a natural fiber was used (Example 2). This is an electric double layer capacitor having the same configuration as that of FIG. (Table 2) shows the properties of the separators of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4, short-circuit failure rate (n = 10,000) and initial characteristics (n = 20) of an electric double layer capacitor using the same. ｛Capacitance C (F), internal resistance Z (Ω),
Leakage current LC (μA)｝ and after high-temperature load test performed as reliability test (after 70 hours at 1000C)
Electrical characteristics of the capacitance 率 capacitance change rate ΔC (%), internal resistance Z
(Ω) and leakage current LC (μA)｝. [Table 2] As is clear from Table 2, the electric double layer capacitor of Example 2 of the present invention has a reduced short-circuit failure rate as compared with the electric double layer capacitors of Comparative Examples 3 and 4, and In the initial characteristics, the internal resistance Z (Ω)
In addition, the leakage current LC (μA) is small, and the electrical characteristics after a high-temperature load test performed as a reliability test are excellent. (Embodiment 3a) Separators 18a, 18b
An electric double-layer capacitor having the same configuration as that of (Example 2) except that a wet separator obtained by blending 70% of sisal pulp, which is a natural fiber, with 30% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) was used. . (Embodiment 3b) Separators 18a, 18b
The same electric double layer capacitor as in Example 2 using a wet separator obtained by blending 40% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) with 60% of sisal pulp as a natural fiber. (Embodiment 3c) Separators 18a and 18b
An electric double layer capacitor having the same configuration as that of (Example 2) except that a wet separator made by mixing 50% of sisal pulp, which is a natural fiber, with 50% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) was used. . (Embodiment 3d) Separators 18a, 18b
An electric double layer capacitor having the same configuration as that of (Example 2) except that a wet separator made by mixing 40% of sisal pulp, which is a natural fiber, with 60% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) was used. . Table 3 shows Examples 3a, 3b, 3c and 3d.
Of separator, short-circuit failure rate (n = 10,000) and initial characteristics of electric double-layer capacitor using this separator ｛Capacitance C (F), internal resistance Z (Ω), leakage current LC (μA) ｝ And electrical characteristics after a high-temperature load test (after a lapse of 1000 hours at 70 ° C.) performed as a reliability test ｛Capacitance change rate ΔC (%), internal resistance Z
(Ω) and leakage current LC (μA)｝. [Table 3] As is clear from Table 3, the blending amount of the solvent-spun rayon (trade name Lyocell) and the natural fiber sisal pulp is 30% or more in the solvent-spun rayon (trade name Lyocell) and the sisal hemp. When the pulp content is 40% or more, excellent initial characteristics and electrical characteristics after a high-temperature load test performed as a reliability test can be obtained, but the most preferable configuration is the same as that of the second embodiment. As shown in Example 3b, 40% of solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) was mixed with 60% of sisal pulp, which is a natural fiber. As described above, in the embodiment of the present invention,
Solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) and sisal pulp, a natural fiber, are used as raw materials for the separators 12, 18a, and 18b, and the separators are formed by forming these. The separators are formed. In the case, the conventional separator made of manila hemp pulp and glass fiber was formed using a round paper machine, but in the embodiment of the present invention, a fourdrinier machine capable of further exhibiting denseness and airtightness is used. It is made by paper making. Further, the short fiber performance of the solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) has the characteristics that it has the strength of synthetic fiber, despite the fact that it is a fibrous material, and that the strength and elastic modulus when wet are hardly reduced. This solvent-spun rayon (trade name: lyocell) is easy to fibrillate, so it has favorable properties when making a wet separator, has a high transition point, has no melting point, and has a liquid retention property. It has many excellent features as a separator material of an electric double layer capacitor having high power. In the embodiment of the present invention, when manufacturing the separators 12, 18a, 18b, first,
Solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) is beaten to uniform fibrils having crystal units by beating treatment, blended with natural fiber sisal pulp, and then produced by papermaking. Solvent-spun rayon (trade name: Lyocell) has a fiber diameter of about 15 μm.
It has the characteristic that a core of 0 μm remains, and unlike the natural fiber, the fibril has high rigidity, and despite its paper quality of high density and airtightness, it has the electrical characteristics of natural fiber such as Manila hemp pulp. It also has the feature that the deterioration of the surface is small. In addition, since sisal pulp has a fiber diameter almost the same as that of Manila hemp pulp, and has higher rigidity than Manila hemp pulp, it has a drawback that it is difficult to make paper as a constituent material of a thin separator for aluminum electrolytic capacitors. This is an appropriate material as a constituent material of the separator of the electric double layer capacitor using a relatively thick separator. Further, by blending the beaten-treated solvent-spun rayon (trade name Lyocell) with sisal pulp, which is a natural fiber, the solvent-spun rayon (trade name Lyocell) reduces voids between the fibers of the sisal hemp pulp. To fill properly, the formation is uniform and has extremely high density, but because it is a microporous sheet, the movement of ions in the electrolyte is good, and the tensile strength is good, The short-circuit failure rate of the double-layer capacitor can be reduced, and the internal resistance can be reduced. As described above, the electric double layer capacitor of the present invention uses solvent-spun rayon and sisal pulp, which is a natural fiber, as raw materials of a separator interposed between a pair of polarizable electrodes. The separator is formed by paper-making these, and the solvent-spun rayon, which is a raw material of the separator, can be beaten to a uniform fibril of a crystal unit by beating treatment, and sisal, a natural fiber. By blending into hemp pulp, the solvent-spun rayon appropriately fills the voids between the fibers of the sisal pulp, which is a natural fiber, so that the formation is uniform and has extremely high denseness, but the microporous sheet Therefore, the movement of ions in the electrolytic solution is good, and the tensile strength is good. It is possible to reduce the short-circuit failure rate of the capacitor and also reduce the internal resistance. An electric double layer capacitor using a solvent-spun rayon and sisal pulp as a natural fiber as raw materials and using a separator formed by paper-making them is used as an initial characteristic and reliability test. The electrical characteristics after the high-temperature load test being performed, that is, those having excellent capacitance change rate, internal resistance, and leakage current characteristics can be obtained.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電気二重層コンデンサ
の断面図
【図２】本発明の他の実施例を示す電気二重層コンデン
サの断面図
【図３】同電気二重層コンデンサにおけるコンデンサ素
子の構成を示す展開図
【図４】従来例を示す電気二重層コンデンサの断面図
【図５】他の従来例を示す電気二重層コンデンサにおけ
るコンデンサ素子の展開図
【符号の説明】
１１ａ 一対の分極性電極
１１ｂ 一対の分極性電極
１２ セパレータ
１７ａ 一対の分極性電極
１７ｂ 一対の分極性電極
１８ａ セパレータ
１８ｂ セパレータBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric double-layer capacitor showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric double-layer capacitor showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a development view showing a configuration of a capacitor element in the electric double layer capacitor. FIG. 4 is a cross-sectional view of an electric double layer capacitor showing a conventional example. FIG. 5 is a development view of a capacitor element in an electric double layer capacitor showing another conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11a A pair of polarizable electrodes 11b A pair of polarizable electrodes 12 Separator 17a A pair of polarizable electrodes 17b A pair of polarizable electrodes 18a Separator 18b Separator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 昌彦 高知県吾川郡春野町弘岡上648番地 ニ ッポン高度紙工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−267103（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masahiko Ueda 648, Hirooka, Haruno-cho, Agawa-gun, Kochi Prefecture Nippon Advanced Paper Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-5-267103 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) H01G 9/02
Claims (1)
電極の間に介在されたセパレータと、前記一対の分極性
電極とセパレータに含浸された電解液からなる電気二重
層コンデンサにおいて、前記セパレータが溶剤防止レー
ヨンと天然繊維であるサイザル麻パルプを混合・抄造し
て１０８秒／１００ｍｌ以上の気密度を有するように構
成された電気二重層コンデンサ。(57) Claims 1. A pair of polarizable electrodes, a separator interposed between the pair of polarizable electrodes, and an electrolytic solution impregnated in the pair of polarizable electrodes and the separator. An electric double layer capacitor, wherein the separator is made by mixing and papering a solvent-preventing rayon and sisal pulp as a natural fiber to have an airtightness of 108 seconds / 100 ml or more.
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