JP4043691B2

JP4043691B2 - Carbon material activation device, carbon material activation method, and electric double layer capacitor manufacturing method

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Publication number: JP4043691B2
Application number: JP2000133586A
Authority: JP
Inventors: 邦宏松田; 廸夫岡村
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP2001316107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気二重層コンデンサの分極性電極などに用いられる炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサの分極性電極に適用される炭素材料シート（活性炭）の中には、微細な孔を多数内含することで大きい比表面積を持つ多孔性の構造のものがあり、この活性炭は炭素化合物からなる炭素材料をアルカリ賦活等の処理を行い多孔質化することにより得られ、十分大きい静電容量を持つ活性炭を得るために様々な手法の炭素材料の賦活方法が研究されている。
またその他に、大きい静電容量を持つ活性炭を得る方法として、電気的賦活方法が用いられている。電気的賦活方法では、セパレータの両面にそれぞれ正極用の分極性電極となる炭素材料シート及びこの炭素材料シートと同程度の厚さの負極用の分極性電極となる炭素材料シートを配置し、さらにこれら炭素材料シートの外面にそれぞれ外部接続用配線に接続された集電極を配置し、炭素材料シート内に電解液を含浸させた後、これら集電極に所定の電圧を印加し、炭素材料シートに電界を印加することにより炭素材料シートの賦活を行う。
【０００３】
しかし、電気二重層コンデンサの正極及び負極の分極性電極に適用される未賦活の炭素材料シートの容積比はほぼ１：１で、かつ同材料からなり、電解液中で電解されたイオンの電荷量の絶対値は正極側及び負極側で互いに等しいので、２枚の炭素材料シートはほぼ同じ電圧値に分圧される。またセル全体に印加される賦活電圧は電気二重層コンデンサの特性劣化電圧未満に制限される。
このように、それぞれの炭素材料シートに印加される電圧は高くならず、賦活が十分に促進されず、結果として十分大きな単位体積当たり又は単位重量当たりの静電容量を得ることが困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、例えば図１０に示すような電気的賦活方法が考えられる。これは、正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）をセパレータ１３１（１３２）を介して配置し、これらを内部を電解液１４１（１４２）で満たした賦活槽１５１（１５２）に浸し、所定のの電流を正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）の間に流した状態で、炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）に直流電圧をかける方法である。
そして、上記のように、正極側と負極側の炭素材料シート１１１，１２１（１１２，１２２）の表面積比又は体積比又は重量比を偏在させることで、正極側又は負極側のうちの一方の炭素材料シート１２１（１２２）に印加電圧の大部分がかかり、この高電圧がかかった方の炭素材料シート１２１（１２２）を効果的に電気的賦活することができる。
そして、図１１に示すように、正極側又は負極側のうち、高電圧が印加される方の炭素材料シート１２１，１２２を取り出し、さらに図１２に示すように、これらを改めてセパレータ１３３を介して両極側に適宜組み合わせ、炭素材料シート１２１，１２２の外面側を図示しない集電極で覆い、これらを、電解液１６１とともに封止膜１７１内に設けることで、静電容量密度の大きな電気二重層コンデンサＣ１０１を製造することができる。
【０００５】
しかし、この電気的賦活方法では、炭素材料シート１２１，１２２の電気的賦活終了後、これら炭素材料シート１２１，１２２を、図１１に示すように、セパレータ１３１，１３２から分離して取り出す必要がある。この際に、炭素材料シート１２１，１２２が電解液等により表面が柔軟になっているためセパレータ１３１，１３２からきれいに剥がれにくく、電気的賦活された炭素材料シート１２１，１２２が破壊したり損傷する恐れがある。このため、電気二重層コンデンサＣ１０１の静電容量にばらつきを生じたり、また、炭素材料シート１２１，１２２が柔軟になっているため、これらを封止膜１７１内に配置する工程も煩雑になるという問題を抱えていた。
加えて、賦活対象とする炭素材料シート１２１，１２２とは対極側の、賦活電圧があまりかからない炭素材料シート１１１，１１２は、有効に利用されず、無駄になるという問題もある。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、電気的賦活した炭素材料を、歩留まり良く利用することのできる、炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の炭素材料の賦活装置１（２，３）は、例えば図１、図４に示すように、
所定の静電容量の補助部材（対向極）１１（１２，１３）と、
前記補助部材１１（１２，１３）に接する一方の面並びに賦活対象の炭素材料（賦活対象極）２１（（２２，２３〜２６）、（３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂ）））と該炭素材料に接する電気二重層コンデンサ用セパレータ３１ａ（３２ａ）とからなる賦活対象物の該電気二重層コンデンサ用セパレータに接することが自在な他方の面を有する賦活用セパレータと、
前記補助部材及び前記セパレータ３１（３２，３３）を収納し、内部を電解液４１（４２，４３）で満たした賦活槽５１（５２，５３）と、
前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）及び前記補助部材１１（１２，１３）間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、賦活装置の前記賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと互いに分離可能なので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料並びに二重層コンデンサ用セパレータを取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、二重層コンデンサ用セパレータと接した状態を保ちつつ、このセパレータと一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気二重層コンデンサの分極性電極となる賦活された炭素材料を容易に分割して形成できるので、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。また補助部材１１の静電容量（体積、表面積、重量等に依存）を任意に設定することが可能なので、補助部材１１の体積又は表面積又は重量を賦活対象の炭素材料２１のそれよりも大きくすることで、電気的賦活により２つ重なったセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、補助部材１１に比べ、炭素材料２１の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分炭素材料２１を賦活することもできる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、例えば図４に示すように、請求項１記載の炭素材料の賦活装置３において、
複数個の炭素材料２３〜２６が配置されていること
を特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られるとともに、複数個の炭素材料が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、例えば図１、図４に示すように、請求項１又は２記載の炭素材料の賦活装置１（２，３）において、
前記補助部材１１（１２，１３）は再利用可能とされていること、
を特徴とする。
【００１２】
この請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果が得られるとともに、前記補助部材は再利用可能とされているので、多数回の炭素材料の電気的賦活に同一の補助部材を繰り返し使用することで、補助部材の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置から電気的賦活された炭素材料を取り出す際に、賦活装置の賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと分離させても、補助部材が賦活用セパレータと接したままの状態が保たれるので、補助部材を賦活用セパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００１３】
請求項４記載の炭素材料の賦活装置４は、例えば図７〜図９に示すように、
セパレータ３４の両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象の第１の炭素材料（賦活対象極）２７及び第２の炭素材料２８の、前記セパレータ３４と接する面とは反対側の面に着脱自在な補助部材（賦活補助極）１４と、
前記補助部材１４を収納し、内部を電解液４４で満たした賦活槽と、
前記第１の炭素材料２７及び第２の炭素材料２８のうちの一方の炭素材料と他方の炭素材料及び前記補助部材１４との間に電圧を印加する電源８１と
を備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４記載の発明によれば、まず、前記補助部材を第２の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の体積又は表面積又は重量がセパレータを介した第１の炭素材料の体積又は表面積又は重量よりも大きいため、電気的賦活によりセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、第２の炭素材料及び補助部材に比べ、第１の炭素材料の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分第１の炭素材料を賦活することができる。
また電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００１５】
請求項５記載の炭素材料の賦活方法は、例えば図１、図４に示すように、
絶縁体からなり、互いに分離可能な二つの層３１ａ，３１ｂ（（３２ａ，３２ｂ），（３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂ））からなるセパレータ３１（３２，３３）を挟んで設けられた賦活対象の炭素材料（賦活対象極）２１（２２，２３〜２６）及び補助部材（対向極）１１（１２，１３）を電解液４１（４２，４３）に満たし、前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）及び前記補助部材１１（１２，１３）間に所定の電圧を印加して、前記炭素材料２１（２２，２３〜２６）を賦活すること
を特徴とする。
【００１６】
この請求項５記載の発明によれば、前記セパレータは、互いに分離可能な二つの層からなるので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料を取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、セパレータの一つの層と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層と一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００１７】
請求項６記載の電気二重層コンデンサの製造方法は、例えば図１〜図３、図４〜図６に示すように、
請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料（賦活対象極）２１（２３，２５）を賦活した後、前記セパレータ３１（３３）の二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層３１ａ（３３ａ１，３３ａ３）と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第１の炭素材料２１（２３，２５）を取り外し、
同炭素材料の賦活方法によって第２の炭素材料２２（２４，２６）を賦活した後、前記セパレータ３２（３３）の二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層３２ａ（３３ａ２，３３ａ４）と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第２の炭素材料２２（２４，２６）を取り外し、
前記電気的賦活された第１の炭素材料２１（２３，３５）と前記電気的賦活された第２の炭素材料２２（２４，２６）とを、それぞれに接触するセパレータ３１ａ（３３ａ１，３３ａ３），３２ａ（３３ａ２，３３ａ４）を互いに重ね合わせるようにして配置すること
を特徴とする。
【００１８】
この請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活するので、炭素材料の破壊や損傷を防止することができ、第１の炭素材料と第２の炭素材料とを組み合わせて電気二重層コンデンサを製造する際に、歩留まりが向上する。
また、本電気二重層コンデンサの製造方法によって製造されるコンデンサのセパレータは、第１の炭素材料に接触するセパレータと、第２の炭素材料に接触するセパレータとが互いに重ね合わされた二層構造であるので、セパレータの絶縁性が高く、コンデンサの信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項７記載の炭素材料の賦活方法は、例えば図７〜図９に示すように、
絶縁体からなるセパレータ３４を挟んで設けられた第１の炭素材料（賦活対象極）２７及び第２の炭素材料２８を電解液４４に満たし、
所定の静電容量の補助部材（賦活補助極）１４を前記第２の炭素材料シート２８側に配置した状態で、前記第１の炭素材料シート２７と前記第２の炭素材料シート２８及び前記補助部材１４との間に電圧を印加すること、
を特徴とする。
【００２０】
この請求項７記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に隣接させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、第１の炭素材料の静電容量が、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量に比べ小さくすることができるので、第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活する際に特に第１の炭素材料の賦活を促進することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、続いて、前記補助部材を第１の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料及び補助部材と第２の炭素材料との間に電圧を印加してもよく、これにより上述と同様に第２の炭素材料の賦活がより促進されることで、第１並びに第２の炭素材料が均一に賦活することができる。
そして予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図１〜図３に示す。
【００２３】
本炭素材料の賦活装置１，２は、それぞれ、所定の静電容量の対向極（補助部材）１１（１２）と、一方の面が対向極１１（１２）に接するセパレータ３１（３２）と、賦活対象極２１（２２）及び対向極１１（１２）間に電圧を供給する電源５５（５８）と、電源５５（５８）と対向極１１（１２）とを接続する賦活電極５７（６０）と、内部を電解液４１（４２）で満たし、対向極１１（１２）、セパレータ３１ｂ（３２ｂ）、及び賦活電極５７（６０）を収納するとともにさらに賦活対象極２１（２２）を収納自在な賦活槽５１（５２）と、を備えて、概略構成されている。
賦活対象極２１（２２）は、セパレータ３１ａ（３２ａ）と集電極５６（５９）との間に介在し、セパレータ３１ａ（３２ａ）及び集電極５６（５９）とともに賦活装置１，２のセパレータ３１ｂ（３２ｂ）上に配置され、電解液４１（４２）に満たされている。なおセパレータ３１ｂ（３２ｂ）上に直接接するセパレータ３１ａ（３２ａ）の厚さは、電気二重層コンデンサとして用いられるセパレータの半分程度の厚さに設定されている。
【００２４】
賦活対象極２１（２２）としては、活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
対向極１１（１２）としては、賦活対象極２１（２２）と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１１（１２）は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、図１の賦活対象極２１（２２）を除く構成を、炭素材料の賦活装置として、賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１１（１２）の表面積又は体積又は重量は、電気的賦活の前の賦活対象極２１（２２）の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２１（２２）を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
賦活装置１，２は、それぞれ電源５５（５８）により電極５６、５７間（５９、６０間）に０．１〜１０ｍＡ／ｃｍ²の定電流で、数時間〜数十時間の間、３〜５Ｖの直流電圧を印加し、賦活対象極２１（２２）を賦活する。このとき印加電圧は、セパレータ３１ａ、３１ｂ（３２ａ、３２ｂ）の一方側の賦活対象極２１（２２）と他方側の対向極１１（１２）とに分圧され、対抗極１１（１２）では電解液４１（４２）の一方の極性のイオンが局在化するが、対抗極１１（１２）より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２１（２２）では、上記一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００２５】
このようにして、賦活対象極（第１の炭素材料）２１を十分賦活した後、図２に示すように、セパレータ３１の二つの層３１ａ，３２ａを互いに分離することによって、セパレータの一つの層３１ａと接触した状態を保ちつつ電気的賦活された賦活対象極２１を取り外す。
同様にして、賦活対象極（第２の炭素材料）２２を賦活した後、セパレータ３２の二つの層３２ａ，３２ｂを互いに分離することによって、セパレータの一つの層３２ａと接触した状態を保ちつつ電気的賦活された賦活対象極２２を取り外す。
【００２６】
そして、図３に示すように、電気的賦活された賦活対象極２１，２２を、そのそれぞれに接触するセパレータ３１ａ，３２ａを互いに重ね合わせるようにして配置し、これを内部を電解液で満たした封止膜７１で覆った後、封止して、電気二重層コンデンサＣ１を製造する。ここで集電極５６、５９は、図示しない配線に接続され、配線は封止膜７１から露出している。なお電解液６１は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
また、電気二重層コンデンサＣ１の正極及び負極の分極性電極となる活性炭シート２１、２２は、ともに賦活装置１，２の一方で製造されてもよい。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置、炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図４〜図６に示す。
【００２８】
本炭素材料の賦活装置３は、所定の静電容量の対向極（補助部材）１３と、一方の面が対向極１３に接するセパレータ３３ｂと、賦活対象極２３〜２６及び対向極１３間に電圧を供給する電源６１と、電源６１と対向極１３とを接続する賦活電極６２と、内部を電解液４３で満たし、対向極１３、セパレータ３３ｂ及び賦活電極６２を収納するとともにさらに賦活対象極２３〜２６を収納自在な賦活槽５３と、を備えて、概略構成されている。
賦活対象極２３〜２６は、それぞれセパレータ３３ａ１〜３３ａ４と集電極７２〜７５との間に介在し、セパレータ３３ａ１〜３３ａ４と集電極７２〜７５とともに賦活装置３のセパレータ３３ｂ上に配置され、電解液４３に満たされている。なおセパレータ３３ｂ上に直接接するセパレータ３３ａ１〜３３ａ４のそれぞれの厚さは、電気二重層コンデンサとして用いられるセパレータの半分程度の厚さに設定されている。賦活対象極２３〜２６としては、活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
本炭素材料の賦活装置３は、一つの対向極１３に対し、賦活対象極２３〜２６の数が複数個に設定されている点が、第１の実施の形態の炭素材料の賦活装置１，２と異なる。
対向極１３としては、賦活対象極２３〜２６と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１３は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、複数の賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１３の表面積又は体積又は重量は、電気的賦活の前の賦活対象極２３〜２６の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２３〜２６を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
【００２９】
この炭素材料の賦活装置３によって、賦活対象極（第１の炭素材料）２３，２５，（第２の炭素材料）２４，２６を同時にまとめて電気的賦活した後、セパレータ３３の二つの層（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂを互いに分離することによって、図５に示すように、各賦活対象極２３〜２６を、それぞれセパレータの一つの層３３ａ１〜３３ａ４と接触した状態を保ちつつ、再使用可能な対向極１３から取り外す。
【００３０】
そして、図６に示すように、電気的賦活された賦活対象極２３，２４を、そのそれぞれに接触するセパレータ３３ａ１，３３ａ２を互いに重ね合わせるようにして配置し、これを内部を電解液で満たした封止膜７２、７３で覆った後、封止して電気二重層コンデンサＣ２を製造する。同様にして、電気的賦活された賦活対象極２５，２６を使用して、電気二重層コンデンサＣ３を製造する。電解液６２、６３は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
【００３１】
〔第３の実施の形態〕
本実施の形態における炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法及び電気二重層コンデンサの製造方法を、図７〜図９に示す。
【００３２】
本炭素材料の賦活装置４は、図７、図８に示すように、賦活補助極（補助部材）１４と、賦活補助極１４の一方の面に設けられた賦活電極１４ａと、内部を電解液４４で満たし賦活補助極１４及び賦活電極１４ａを収納するとともに絶縁体からなるセパレータ３４の両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象極（第１の炭素材料）２７，（第２の炭素材料）２８を収納自在な賦活槽５４と、を備えて、概略構成されている。
対向極１４としては、賦活対象極２７、２８と同様の活性炭又は未賦活の炭素化合物からなるものを使用するが、様々な方法で賦活された活性炭や、これとその他の未賦活の炭素化合物との混合物から構成されたもの、或いは電解液との界面の面積が比較的大きい炭素以外の元素からなる材料を使用してもよい。
この対向極１４は、賦活対象極の電気的賦活に繰り返し使用することのできる耐久性を備える方が望ましく、複数の賦活対象極の賦活に繰り返し使用できる方が望ましい。
また、電気的賦活の前の対向極１４及び賦活対象極２８の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和は、電気的賦活の前の賦活対象極２７の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２７を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
そして、電気的賦活の前の対向極１４及び賦活対象極２７の表面積の総和又は体積の総和又は重量の総和は、電気的賦活の前の賦活対象極２８の表面積又は体積又は重量との比率が０．０５〜２０の任意の範囲内に設定されているが、賦活対象極２８を効果的に電気的賦活するためにはこの比率が１より大きい方が望ましく、より望ましくは５以上である。
【００３３】
まず、予め、セパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８が取り付けられたものを製造しておく。賦活対象極２７，２８はそれぞれ、電気的賦活時に印加する電極を兼ねた集電極２７ａ，２８ａを備え、外部の定電流源に接続可能とされている。
【００３４】
そして、上記のセパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８が取り付けられたものを、炭素材料の賦活装置４の内部に設置して電解液４４に満たし、図７に示すように、賦活電極１４ａと集電極２８ａとを密接させる。
この状態で、集電極２７ａと電極２８ａ，１４ａとに定電流源８１を接続して、前記賦活対象極２７，２８との間に電圧を印加することで、賦活対象極２７、２８が電気的賦活される。このとき印加電圧は、セパレータ３４の一方側の賦活対象極２７と、他方側の賦活対象極２８、対向極１４とに分圧され、賦活対象極２８及び対抗極１４では電解液４４の一方の極性のイオンが局在化するが、賦活対象極２８及び対抗極１４より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２７では、一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００３５】
続いて、図８に示すように、対抗極１４と賦活電極１４ａとを、賦活対象極２７側に移動し、賦活電極１４ａと集電極２７ａとを密接させる。この状態で、電極２７ａ，１４ａと集電極２８ａとに定電流源８１を接続して、前記賦活対象極２７，２８との間に電圧を印加することで、賦活対象極２７、２８が電気的賦活される。このとき印加電圧は、セパレータ３４の一方側の賦活対象極２７、対向極１４と、他方側の賦活対象極２８とに分圧され、賦活対象極２７及び対抗極１４では電解液４４の一方の極性のイオンが局在化するが、賦活対象極２７及び対抗極１４より表面積又は体積又は重量が小さい賦活対象極２８では、一方の極性のイオンと等しい電荷の他方の極性のイオンが局在化するのでよりイオン濃度が高くなり、且つ高い電圧が分圧され、電気的賦活が著しく促進される。
【００３６】
そして、図９に示すように、炭素材料の賦活装置４から集電極２７ａ、２８ａ、分極性電極２７、２８、セパレータ３４を取り外し、これらを電解液６４に満たした封止膜８２内に移動させて封止し電気二重層コンデンサＣ４が完成する。電解液６４は、電気的賦活時に使用したものと同じ種類でも異なる種類でもよい。
【００３７】
以上、第１又は第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置１，２，３及び炭素材料の賦活方法によれば、セパレータ３１，３２，３３は、それぞれ互いに分離可能な二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）からなるので、賦活対象極２１，２２，（２３〜２６）の賦活終了後、炭素材料の賦活装置１，２，３から賦活対象極２１，２２，（２３〜２６）を取り出す際に、セパレータ３１，３２，３３の二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）を互いに分離するようにして、セパレータ３１，３２，３３の一つの層３１ａ，３２ａ，３３ａ１〜３３ａ４と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層３１ａ，３２ａ，３３ａ１〜３３ａ４と一緒に賦活対象極２１，２２，２３〜２６を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された賦活対象極をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００３８】
また、第１及び第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置１，２，３によれば、上記の効果が得られるとともに、前記対向極１１，１２，１３は再利用可能とされているので、多数回の賦活対象極の電気的賦活に同一の対向極１１，１２，１３を繰り返し使用することで、対向極１１，１２，１３の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置１，２，３から電気的賦活された賦活対象極２１，２２，２３〜２６を取り出す際に、前記セパレータ３１，３２，３３の二つの層（３１ａ，３１ｂ），（３２ａ，３２ｂ），（（３３ａ１〜３３ａ４），３３ｂ）を互いに分離させることで、対向極１１，１２，１３がセパレータの一つの層３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと接したままの状態が保たれるので、対向極をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００３９】
また、第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３によれば、上記の効果が得られるとともに、該炭素材料の賦活装置３には、複数個の賦活対象極２３〜２６が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００４０】
また、第１又は第２の実施の形態に記載の電気二重層コンデンサの製造方法によれば、上記の炭素材料の賦活方法によって賦活対象極２１，２２，２３〜２６を電気的賦活するので、電気的賦活時の電解液の分解及び劣化を抑制するので、分解及び劣化により生じる生成物による静電容量の低下を抑制できるとともに、賦活対象極２１，２２，２３〜２６により高い電圧が印加されることが可能になるので、単位体積当たりの静電容量又は単位重量当たりの静電容量を向上することができ、さらに賦活対象極２１，２２，２３〜２６の破壊や損傷を防止することができ、賦活対象極２１（２３，２５）と２２（２４，２６）とを組み合わせて電気二重層コンデンサＣ１（Ｃ２，Ｃ３）を製造する際に、歩留まりが向上する。
【００４１】
また、第３の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３及び炭素材料の賦活方法によれば、まず、賦活補助極１４を賦活対象極２８側に配置した状態で、賦活対象極２７と、賦活対象極２８及び賦活補助極１４との間に電圧を印加する際、賦活対象極２８及び賦活補助極１４の全体の静電容量（表面積又は体積又は重量に依存）が賦活対象極２７のそれよりも大きいため、賦活対象極２７を電解液４４の劣化を抑制しながら効果的に電気的賦活することができる。続いて、賦活補助極１４を賦活対象極２７側に配置した状態で、賦活対象極２７及び賦活補助極１４と賦活対象極２８との間に電圧を印加すると、賦活補助極１４と賦活対象極２７の全体の静電容量（表面積又は体積又は重量に依存）が賦活対象極２８のそれよりも大きいため、賦活対象極２８を電解液４４の劣化を抑制しながら効果的に電気的賦活することができる。このようにして、セパレータの両面に取り付けられた賦活対象極２７，２８のそれぞれを電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された賦活対象極２７，２８をセパレータ３４から剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった賦活補助極の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータ３４の両面に賦活対象極２７，２８を取り付けたものを製造した上で、賦活対象極２７，２８のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【００４２】
また、賦活対象極２７，２８及び賦活補助極１４にはそれぞれ、賦活対象極２７又は２８と賦活補助極１４とが接する側の面の集電極２７ａ，２８ａ，１４ａは、電解液４４により軟弱になることがないので、賦活対象極２７，２８から賦活補助極１４を取り外す際、賦活対象極２７，２８を外面から保護し、賦活対象極２７，２８及び賦活補助極１４の破壊や損傷を防止することができる。
また、賦活補助極１４や炭素材料からなる賦活対象極２８（２７）に比較して表面の平滑性が高い集電極２８ａ（２７ａ）と引出電極１４ａとを密接させるので、賦活補助極１４と賦活対象極２８（２７）との間の接触抵抗を低くすることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の各実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
例えば、第２の実施の形態に記載の炭素材料の賦活装置３においては、一つの対向極１３に対し、４つの賦活対象極２３〜２６が設けられているが、２つ乃至３つでもよく、また対向極をさらに大きく形成することで、一つの対向極で４つより多くの賦活対象極を同時にまとめて電気的賦活すれば、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに一層好適な炭素材料の賦活装置となる。
その他、具体的な細部構造などについても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、賦活装置の前記賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと互いに分離可能なので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料並びに二重層コンデンサ用セパレータを取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、二重層コンデンサ用セパレータと接した状態を保ちつつ、このセパレータと一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気二重層コンデンサの分極性電極となる賦活された炭素材料を容易に分割して形成できるので、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果が得られるとともに、複数個の炭素材料が配置されているので、これら複数個の炭素材料を同時にまとめて電気的賦活することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料を大量生産するのに好適な炭素材料の賦活装置となる。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２と同様の効果が得られるとともに、前記補助部材は再利用可能とされているので、多数回の炭素材料の電気的賦活に同一の補助部材を繰り返し使用することで、補助部材の消耗量を少なくすることができる。
ここで、炭素材料の賦活装置から電気的賦活された炭素材料を取り出す際に、賦活装置の賦活用セパレータは、電気二重層コンデンサ用セパレータと分離させても、補助部材が賦活用セパレータと接したままの状態が保たれるので、補助部材を賦活用セパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった補助部材の破壊や損傷が防止されることによっても、補助部材の再利用可能性が高められる。
したがって、ランニングコストの小さい、経済的な炭素材料の賦活装置となる。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量がセパレータを介した第１の炭素材料の静電容量よりも大きいため、電気的賦活によりセパレータの両側にそれぞれ移動するイオンの単位体積当たりの電荷量は、第２の炭素材料及び補助部材に比べ、第１の炭素材料の方で大きくなるので、電気的賦活のための電圧が電解液の分解電圧に達しなくても十分第１の炭素材料を賦活することができる。
また電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
請求項５記載の発明によれば、前記セパレータは、互いに分離可能な二つの層からなるので、前記炭素材料の賦活終了後、炭素材料の賦活装置から炭素材料を取り出す際に、前記セパレータの二つの層を互いに分離するようにして、セパレータの一つの層と接した状態を保ちつつ、このセパレータの一つの層と一緒に炭素材料を取り出すことができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
【００４８】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活するので、炭素材料の破壊や損傷を防止することができ、第１の炭素材料と第２の炭素材料とを組み合わせて電気二重層コンデンサを製造する際に、歩留まりが向上する。
また、本電気二重層コンデンサの製造方法によって製造されるコンデンサのセパレータは、第１の炭素材料に接触するセパレータと、第２の炭素材料に接触するセパレータとが互いに重ね合わされた二層構造であるので、セパレータの絶縁性が高く、コンデンサの信頼性を向上させることができる。
【００４９】
請求項７記載の発明によれば、前記補助部材を第２の炭素材料に隣接させた状態で、第１の炭素材料と、第２の炭素材料及び補助部材との間に電圧を印加すると、第１の炭素材料の静電容量が、互いに隣接する第２の炭素材料及び補助部材の全体の静電容量に比べ小さくすることができるので、第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電気的賦活する際に特に第１の炭素材料の賦活を促進することができる。
したがって、電気的賦活された炭素材料をセパレータから剥がす分離工程が不要となり、この分離工程において生じる恐れのあった炭素材料の破壊や損傷を防止することができる。
また、続いて、前記補助部材を第１の炭素材料に接触させた状態で、第１の炭素材料及び補助部材と第２の炭素材料との間に電圧を印加してもよく、これにより上述と同様に第２の炭素材料の賦活がより促進されることで、第１並びに第２の炭素材料が均一に賦活することができる。
そして予め、セパレータの両面に第１の炭素材料と前記第２の炭素材料とを取り付けたものを製造した上で、第１の炭素材料と前記第２の炭素材料のそれぞれを電気的賦活することができるので、電気二重層コンデンサの機械自動生産に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１，２及び４に係る炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図２】同上。
【図３】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、本発明の請求項５に係る電気二重層コンデンサの製造方法の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の請求項１〜４に係る炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の他の一例を示す概略図である。
【図５】同上。
【図６】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、本発明の請求項５に係る電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【図７】本発明の請求項６及び請求項７に係る、炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図８】同上。
【図９】同例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【図１０】従来の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法の一例を示す概略図である。
【図１１】同上。
【図１２】従来例の炭素材料の賦活装置及び炭素材料の賦活方法を利用して製造された、電気二重層コンデンサの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２，３，４炭素材料の賦活装置
１１，１２，１３補助部材（対向極）
１４補助部材（賦活補助極）
２１，２３，２５，２７（第１の）炭素材料（賦活対象極）
２２，２４，２６，２８（第２の）炭素材料（賦活対象極）
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ１〜３３ａ４，３３ｂセパレータ
４１〜４４、６１〜６３、６４電解液
５１〜５４、８２賦活槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a carbon material activation device, a carbon material activation method, and a method for producing an electric double layer capacitor used for a polarizable electrode of an electric double layer capacitor.
[0002]
[Prior art]
Among carbon material sheets (activated carbon) applied to polarizable electrodes of electric double layer capacitors, there is a porous structure with a large specific surface area by including many fine pores. Various methods for activating carbon materials have been studied in order to obtain activated carbon having a sufficiently large capacitance obtained by making a carbon material comprising a carbon compound porous by subjecting it to a treatment such as alkali activation.
In addition, an electrical activation method is used as a method for obtaining activated carbon having a large capacitance. In the electrical activation method, a carbon material sheet serving as a polarizable electrode for a positive electrode and a carbon material sheet serving as a polarizable electrode for a negative electrode having a thickness similar to the carbon material sheet are disposed on both sides of the separator, The collector electrodes connected to the external connection wirings are arranged on the outer surfaces of these carbon material sheets, respectively, and after impregnating the carbon material sheets with the electrolytic solution, a predetermined voltage is applied to these collector electrodes, The carbon material sheet is activated by applying an electric field.
[0003]
However, the volume ratio of the unactivated carbon material sheet applied to the polarizable electrodes of the positive electrode and the negative electrode of the electric double layer capacitor is approximately 1: 1, and the charge of ions electrolyzed in the electrolytic solution made of the same material. Since the absolute values of the quantities are equal to each other on the positive electrode side and the negative electrode side, the two carbon material sheets are divided to substantially the same voltage value. The activation voltage applied to the entire cell is limited to less than the characteristic deterioration voltage of the electric double layer capacitor.
Thus, the voltage applied to each carbon material sheet is not high, activation is not sufficiently promoted, and as a result, it is difficult to obtain a sufficiently large capacitance per unit volume or unit weight. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, for example, an electrical activation method as shown in FIG. 10 is conceivable. This is an activation tank 151 (152) in which carbon material sheets 111, 121 (112, 122) on the positive electrode side and negative electrode side are arranged via a separator 131 (132), and these are filled with an electrolytic solution 141 (142). ) And applying a DC voltage to the carbon material sheets 111, 121 (112, 122) in a state where a predetermined current is passed between the carbon material sheets 111, 121 (112, 122) on the positive electrode side and the negative electrode side. Is the method.
Then, as described above, by making the surface area ratio, volume ratio, or weight ratio of the carbon material sheets 111, 121 (112, 122) on the positive electrode side and the negative electrode side unevenly distributed, one of the carbons on the positive electrode side or the negative electrode side. Most of the applied voltage is applied to the material sheet 121 (122), and the carbon material sheet 121 (122) to which this high voltage is applied can be effectively electrically activated.
Then, as shown in FIG. 11, the carbon material sheets 121 and 122 to which a high voltage is applied are taken out from the positive electrode side or the negative electrode side, and further, as shown in FIG. An electric double layer capacitor having a large electrostatic capacity density is obtained by combining the two electrode sides as appropriate, covering the outer surfaces of the carbon material sheets 121 and 122 with a collector electrode (not shown), and providing them in the sealing film 171 together with the electrolyte 161. C101 can be manufactured.
[0005]
However, in this electrical activation method, after the electrical activation of the carbon material sheets 121 and 122 is completed, it is necessary to separate the carbon material sheets 121 and 122 from the separators 131 and 132 as shown in FIG. . At this time, since the carbon material sheets 121 and 122 have soft surfaces due to the electrolytic solution or the like, the carbon material sheets 121 and 122 are not easily removed from the separators 131 and 132, and the electrically activated carbon material sheets 121 and 122 may be destroyed or damaged. There is. For this reason, the electrostatic capacitance of the electric double layer capacitor C101 varies, and the carbon material sheets 121 and 122 are flexible, so that the process of arranging them in the sealing film 171 becomes complicated. I had a problem.
In addition, there is a problem that the carbon material sheets 111 and 112 that are opposite to the carbon material sheets 121 and 122 to be activated and do not require an activation voltage are not used effectively and are wasted.
[0006]
The problem to be solved by the present invention is to provide a carbon material activation device, a carbon material activation method, and a method for producing an electric double layer capacitor, which can utilize an electrically activated carbon material with a high yield. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the carbon material activation device 1 (2, 3) according to claim 1 is, for example, as shown in FIGS.
An auxiliary member (counter electrode) 11 (12, 13) having a predetermined capacitance;
One surface in contact with the auxiliary member 11 (12, 13) and the carbon material to be activated (activation target electrode) 21 ((22, 23-26), (33a1-33a4, 33b))) and the carbon material An activated separator having the other surface that can be in contact with the separator for an electrical double layer capacitor of an activation object comprising the separator for an electrical double layer capacitor 31a (32a);
An activation tank 51 (52, 53) containing the auxiliary member and the separator 31 (32, 33) and filled with an electrolyte 41 (42, 43);
A power source for applying a voltage between the carbon material 21 (22, 23 to 26) and the auxiliary member 11 (12, 13);
It is characterized by providing.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, since the utilization separator of the activation device is separable from the separator for the electric double layer capacitor, after the activation of the carbon material is completed, the activation of the carbon material and the When taking out the separator for the multilayer capacitor, the two layers of the separator are separated from each other, and the carbon material can be taken out together with the separator while keeping the state in contact with the separator for the double layer capacitor.
Accordingly, since the activated carbon material that becomes the polarizable electrode of the electric double layer capacitor can be easily divided and formed, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator becomes unnecessary, which may occur in this separation step. It is possible to prevent destruction and damage of the carbon material. Moreover, since the electrostatic capacity (depending on the volume, surface area, weight, etc.) of the auxiliary member 11 can be arbitrarily set, the volume, surface area, or weight of the auxiliary member 11 is made larger than that of the carbon material 21 to be activated. Thus, since the amount of charge per unit volume of ions moving to both sides of the two separators overlapped by electrical activation is larger in the carbon material 21 than in the auxiliary member 11, it is necessary for electrical activation. Even if the voltage does not reach the decomposition voltage of the electrolytic solution, the carbon material 21 can be sufficiently activated.
[0009]
The invention according to claim 2 is the carbon material activation device 3 according to claim 1, for example, as shown in FIG. 4.
A plurality of carbon materials 23 to 26 are arranged.
It is characterized by.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, the same effect as in the first aspect can be obtained, and since the plurality of carbon materials are arranged, the plurality of carbon materials can be simultaneously activated electrically. Can do.
Therefore, the carbon material activation device is suitable for mass production of the electrically activated carbon material.
[0011]
For example, as shown in FIG. 1 and FIG. 4, the carbon material activation device 1 (2, 3) according to claim 1 or 2,
The auxiliary member 11 (12, 13) is reusable;
It is characterized by.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, the same effect as in the first or second aspect can be obtained, and the auxiliary member can be reused, so that it is the same as the electrical activation of the carbon material many times. By repeatedly using the auxiliary member, the consumption of the auxiliary member can be reduced.
Here, when the electrically activated carbon material is taken out from the carbon material activation device, the auxiliary separator is in contact with the utilization separator even if the activation separator of the activation device is separated from the separator for the electric double layer capacitor. As a result, the separation process of peeling the auxiliary member from the effective separator becomes unnecessary, and the auxiliary member can be re-used by preventing the destruction or damage of the auxiliary member that may have occurred in the separation process. Increases availability.
Therefore, it becomes an economical carbon material activation device with a low running cost.
[0013]
The carbon material activation device 4 according to claim 4 is, for example, as shown in FIGS.
On the surface of the first carbon material (activation target electrode) 27 and the second carbon material 28 that are arranged to be in contact with both surfaces of the separator 34 on the side opposite to the surface in contact with the separator 34. A removable auxiliary member (activation auxiliary electrode) 14;
An activation tank containing the auxiliary member 14 and filled with an electrolyte solution 44;
A power source 81 for applying a voltage between one of the first carbon material 27 and the second carbon material 28, the other carbon material, and the auxiliary member 14;
It is characterized by providing.
[0014]
According to the fourth aspect of the invention, first, a voltage is applied between the first carbon material, the second carbon material, and the auxiliary member in a state where the auxiliary member is in contact with the second carbon material. When applied, since the entire volume or surface area or weight of the second carbon material and the auxiliary member adjacent to each other is larger than the volume or surface area or weight of the first carbon material through the separator, both sides of the separator are electrically activated. Since the amount of charge per unit volume of ions moving to each of the first carbon material is larger than that of the second carbon material and the auxiliary member, the voltage for electrical activation is the decomposition voltage of the electrolyte. The first carbon material can be sufficiently activated even if it does not reach.
Further, the separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator becomes unnecessary, and the destruction and damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
Moreover, after manufacturing what attached the 1st carbon material and the said 2nd carbon material on both surfaces of the separator beforehand, each of the 1st carbon material and the said 2nd carbon material is electrically activated. Therefore, it can be suitably used for automatic machine production of electric double layer capacitors.
[0015]
The carbon material activation method according to claim 5 is, for example, as shown in FIGS. 1 and 4,
Carbon material to be activated, sandwiched between separators 31 (32, 33) made of two layers 31a, 31b ((32a, 32b), (33a1-33a4, 33b)) made of an insulator and separable from each other (Activation target electrode) 21 (22, 23 to 26) and auxiliary member (counter electrode) 11 (12, 13) are filled in an electrolytic solution 41 (42, 43), and the carbon material 21 (22, 23 to 26) and Applying a predetermined voltage between the auxiliary members 11 (12, 13) to activate the carbon material 21 (22, 23-26).
It is characterized by.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, the separator is composed of two layers that are separable from each other. Therefore, when the carbon material is taken out of the carbon material activation device after the activation of the carbon material, By separating the two layers from each other, the carbon material can be taken out together with the one layer of the separator while keeping the state in contact with the one layer of the separator.
Therefore, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator is not necessary, and destruction or damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
[0017]
The method for manufacturing an electric double layer capacitor according to claim 6 includes, for example, as shown in FIGS. 1 to 3 and FIGS.
The first carbon material (activation target electrode) 21 (23, 25) is activated by the carbon material activation method according to claim 5, and then the two layers of the separator 31 (33) are separated from each other, thereby separating the separator. Removing the first carbon material 21 (23, 25) that is electrically activated while maintaining contact with one layer 31a (33a1, 33a3) of
After activating the second carbon material 22 (24, 26) by the activation method of the carbon material, the two layers of the separator 32 (33) are separated from each other, whereby one layer 32a (33a2, 33a4 of the separator). The second carbon material 22 (24, 26) that has been electrically activated while keeping in contact with the
Separator 31a (33a1, 33a3), which contacts the electrically activated first carbon material 21 (23, 35) and the electrically activated second carbon material 22 (24, 26), respectively. 32a (33a2, 33a4) are arranged so as to overlap each other
It is characterized by.
[0018]
According to the invention described in claim 6, since the first carbon material and the second carbon material are electrically activated by the carbon material activation method according to claim 5, the destruction and damage of the carbon material are prevented. Thus, when the electric double layer capacitor is manufactured by combining the first carbon material and the second carbon material, the yield is improved.
Moreover, the separator of the capacitor manufactured by the method for manufacturing the electric double layer capacitor has a two-layer structure in which a separator in contact with the first carbon material and a separator in contact with the second carbon material are overlapped with each other. Therefore, the insulation of the separator is high, and the reliability of the capacitor can be improved.
[0019]
The activation method of the carbon material according to claim 7 is, for example, as shown in FIGS.
Filling the electrolytic solution 44 with the first carbon material (activation target electrode) 27 and the second carbon material 28 provided with the separator 34 made of an insulator interposed therebetween,
The first carbon material sheet 27, the second carbon material sheet 28, and the auxiliary member in a state where the auxiliary member (activation auxiliary electrode) 14 having a predetermined capacitance is disposed on the second carbon material sheet 28 side. Applying a voltage between the member 14;
It is characterized by.
[0020]
According to the seventh aspect of the present invention, when a voltage is applied between the first carbon material, the second carbon material, and the auxiliary member in a state where the auxiliary member is adjacent to the second carbon material. Since the capacitance of the first carbon material can be made smaller than the total capacitance of the second carbon material and the auxiliary member adjacent to each other, the first carbon material and the second carbon material can be reduced. When the electrical activation is performed, the activation of the first carbon material can be particularly promoted.
Therefore, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator is not necessary, and destruction or damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
Further, subsequently, a voltage may be applied between the first carbon material and the auxiliary member and the second carbon material in a state where the auxiliary member is in contact with the first carbon material. Similarly, the activation of the second carbon material is further promoted, whereby the first and second carbon materials can be activated uniformly.
And after manufacturing what attached the 1st carbon material and the 2nd carbon material to both sides of a separator beforehand, each of the 1st carbon material and the 2nd carbon material is electrically activated. Therefore, it can be suitably used for automatic mechanical production of electric double layer capacitors.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a carbon material activation device, a carbon material activation method, and an electric double layer capacitor manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
[First Embodiment]
A carbon material activation device, a carbon material activation method, and an electric double layer capacitor manufacturing method according to the present embodiment are shown in FIGS.
[0023]
The activation devices 1 and 2 of the present carbon material each have a counter electrode (auxiliary member) 11 (12) having a predetermined capacitance, and a separator 31 (32) whose one surface is in contact with the counter electrode 11 (12), A power source 55 (58) for supplying a voltage between the activation target electrode 21 (22) and the counter electrode 11 (12), and an activation electrode 57 (60) for connecting the power source 55 (58) and the counter electrode 11 (12). An activation tank in which the inside is filled with the electrolytic solution 41 (42), the counter electrode 11 (12), the separator 31b (32b), and the activation electrode 57 (60) are accommodated and the activation target electrode 21 (22) can be accommodated. 51 (52).
The activation target electrode 21 (22) is interposed between the separator 31a (32a) and the collector electrode 56 (59), and together with the separator 31a (32a) and the collector electrode 56 (59), the separator 31b ( 32b) and filled with electrolyte solution 41 (42). The thickness of the separator 31a (32a) that is in direct contact with the separator 31b (32b) is set to about half that of a separator used as an electric double layer capacitor.
[0024]
The activation target electrode 21 (22) is made of activated carbon or an unactivated carbon compound, and is composed of activated carbon activated by various methods or a mixture of this and other unactivated carbon compounds. Alternatively, a material made of an element other than carbon having a relatively large area at the interface with the electrolytic solution may be used.
As the counter electrode 11 (12), the same activated carbon as the activation target electrode 21 (22) or an unactivated carbon compound is used, but activated carbon activated by various methods, and other unactivated carbons. A material composed of a mixture with the above carbon compound or a material composed of an element other than carbon having a relatively large area at the interface with the electrolytic solution may be used.
The counter electrode 11 (12) is desirably provided with durability that can be repeatedly used for electrical activation of the activation target electrode. The configuration excluding the activation target electrode 21 (22) in FIG. It is desirable that the device can be used repeatedly for activation of the activation target electrode.
Further, the surface area, volume, or weight of the counter electrode 11 (12) before electrical activation has a ratio of 0.05 to 20 with the surface area, volume, or weight of the activation target electrode 21 (22) before electrical activation. However, in order to effectively electrically activate the activation target electrode 21 (22), the ratio is desirably larger than 1, and more desirably 5 or more.
The activation devices 1 and 2 are each 0.1 to 10 mA / cm between the electrodes 56 and 57 (between 59 and 60) by a power source 55 (58). ² A DC voltage of 3 to 5 V is applied for several hours to several tens of hours at a constant current of, and the activation target electrode 21 (22) is activated. At this time, the applied voltage is divided into the activation target electrode 21 (22) on one side of the separators 31a and 31b (32a and 32b) and the counter electrode 11 (12) on the other side, and the counter electrode 11 (12) is electrolyzed. One polarity ion of the liquid 41 (42) is localized, but the activation target electrode 21 (22) having a smaller surface area, volume, or weight than the counter electrode 11 (12) has the same charge as the one polarity ion. Since the ion of the other polarity is localized, the ion concentration becomes higher and a high voltage is divided, and the electrical activation is significantly promoted.
[0025]
In this way, after sufficiently activating the activation target electrode (first carbon material) 21, as shown in FIG. 2, the two layers 31 a and 32 a of the separator 31 are separated from each other, thereby forming one layer of the separator. The electrode 21 to be activated which is electrically activated is removed while maintaining the state in contact with 31a.
Similarly, after the activation target electrode (second carbon material) 22 is activated, the two layers 32a and 32b of the separator 32 are separated from each other, thereby maintaining the state in contact with the one layer 32a of the separator. The target electrode 22 to be activated is removed.
[0026]
Then, as shown in FIG. 3, the activation target electrodes 21 and 22 that are electrically activated are arranged so that the separators 31 a and 32 a that are in contact with each other overlap each other, and this is filled with the electrolytic solution. After covering with the sealing film 71, it seals and manufactures the electric double layer capacitor C1. Here, the collector electrodes 56 and 59 are connected to a wiring (not shown), and the wiring is exposed from the sealing film 71. The electrolytic solution 61 may be the same type or different type used at the time of electrical activation.
Further, the activated carbon sheets 21 and 22 that become the polarizable electrodes of the positive electrode and the negative electrode of the electric double layer capacitor C1 may both be manufactured by one of the activation devices 1 and 2.
[0027]
[Second Embodiment]
A carbon material activation device, a carbon material activation method, and an electric double layer capacitor manufacturing method according to the present embodiment are shown in FIGS.
[0028]
The activation device 3 of the present carbon material includes a counter electrode (auxiliary member) 13 having a predetermined capacitance, a separator 33 b whose one surface is in contact with the counter electrode 13, a voltage between the activation target electrodes 23 to 26 and the counter electrode 13. Power supply 61, activation electrode 62 connecting power supply 61 and counter electrode 13, interior filled with electrolyte solution 43, counter electrode 13, separator 33 b, and activation electrode 62 are housed, and further, activation target electrode 23- 26 and an activation tank 53 that can accommodate 26, and is schematically configured.
The activation target electrodes 23 to 26 are interposed between the separators 33a1 to 33a4 and the collector electrodes 72 to 75, respectively, are disposed on the separator 33b of the activation device 3 together with the separators 33a1 to 33a4 and the collector electrodes 72 to 75, and the electrolyte solution 43. The thicknesses of the separators 33a1 to 33a4 that are in direct contact with the separator 33b are set to about half the thickness of the separator used as the electric double layer capacitor. As the activation target electrodes 23 to 26, those made of activated carbon or an unactivated carbon compound are used. The activated electrodes 23 to 26 are composed of activated carbon activated by various methods or a mixture of this and other unactivated carbon compounds. Alternatively, a material made of an element other than carbon having a relatively large area at the interface with the electrolytic solution may be used.
The carbon material activation device 3 has a carbon material activation device 1 according to the first embodiment in that the number of activation target electrodes 23 to 26 is set to a plurality of numbers for one counter electrode 13. Different from 2.
As the counter electrode 13, an active carbon similar to the activation target electrodes 23 to 26 or an unactivated carbon compound is used. However, activated carbon activated by various methods and other unactivated carbon compounds can be used. A material composed of a mixture of the above or a material composed of an element other than carbon having a relatively large area at the interface with the electrolytic solution may be used.
The counter electrode 13 is desirably provided with durability that can be repeatedly used for electrical activation of the activation target electrode, and is desirably capable of being repeatedly used for activation of a plurality of activation target electrodes.
In addition, the surface area, volume, or weight of the counter electrode 13 before electrical activation has a ratio of 0.05 to the total surface area, volume sum, or weight sum of the activation target electrodes 23 to 26 before electrical activation. Although it is set within an arbitrary range of ˜20, in order to effectively electrically activate the activation target electrodes 23 to 26, this ratio is desirably larger than 1, more desirably 5 or more.
[0029]
The carbon material activation device 3 simultaneously activates the electrode to be activated (first carbon material) 23, 25, (second carbon material) 24, 26 and then electrically activates the two layers of the separator 33 ( By separating 33a1 to 33a4) and 33b from each other, as shown in FIG. 5, each of the activation target electrodes 23 to 26 can be reused while being kept in contact with one of the separator layers 33a1 to 33a4. Remove from the counter electrode 13.
[0030]
Then, as shown in FIG. 6, the activation target electrodes 23 and 24 that are electrically activated are arranged so that the separators 33a1 and 33a2 that are in contact with each other overlap each other, and this is filled with the electrolytic solution. After covering with the sealing films 72 and 73, sealing is performed to manufacture the electric double layer capacitor C2. Similarly, the electric double layer capacitor C3 is manufactured using the activation target electrodes 25 and 26 that are electrically activated. The electrolytic solutions 62 and 63 may be the same type or different types used at the time of electrical activation.
[0031]
[Third Embodiment]
A carbon material activation device, a carbon material activation method, and a manufacturing method of an electric double layer capacitor in the present embodiment are shown in FIGS.
[0032]
As shown in FIGS. 7 and 8, the activation device 4 of the present carbon material includes an activation auxiliary electrode (auxiliary member) 14, an activation electrode 14 a provided on one surface of the activation auxiliary electrode 14, and an internal electrolyte solution. 44, the activation auxiliary electrode 14 and the activation electrode 14a are accommodated, and the activation target electrode (first carbon material) 27, (second carbon) disposed so as to be in contact with both surfaces of the separator 34 made of an insulator. The material is provided with an activation tank 54 that can accommodate the material 28, and is schematically configured.
The counter electrode 14 is made of activated carbon or an unactivated carbon compound similar to the activation target electrodes 27 and 28, and activated carbon activated by various methods, and other unactivated carbon compounds. A material composed of a mixture of the above or a material composed of an element other than carbon having a relatively large area at the interface with the electrolytic solution may be used.
The counter electrode 14 is desirably provided with durability that can be repeatedly used for electrical activation of the activation target electrode, and is preferably reusable for activation of a plurality of activation target electrodes.
Further, the sum of the surface area or the sum of the volumes or the sum of the weights of the counter electrode 14 and the activation target electrode 28 before the electrical activation has a ratio with the surface area, the volume or the weight of the activation target electrode 27 before the electrical activation. Although it is set within an arbitrary range of 0.05 to 20, in order to effectively electrically activate the activation target electrode 27, the ratio is desirably larger than 1, more desirably 5 or more.
The sum of the surface areas or the sum of the volumes or the sum of the weights of the counter electrode 14 and the activation target electrode 27 before the electrical activation is a ratio of the surface area, the volume or the weight of the activation target electrode 28 before the electrical activation. Although it is set within an arbitrary range of 0.05 to 20, in order to effectively electrically activate the activation target electrode 28, this ratio is desirably larger than 1, more desirably 5 or more.
[0033]
First, a product in which activation target electrodes 27 and 28 are attached to both surfaces of the separator 34 is manufactured in advance. Each of the activation target electrodes 27 and 28 includes collector electrodes 27a and 28a that also serve as electrodes applied during electrical activation, and can be connected to an external constant current source.
[0034]
And what activated electrode 27,28 was attached to both surfaces of said separator 34 is installed in the inside of the activation device 4 of a carbon material, is filled with the electrolyte solution 44, and as shown in FIG. And the collector electrode 28a are brought into close contact with each other.
In this state, a constant current source 81 is connected to the collector electrode 27a and the electrodes 28a and 14a, and a voltage is applied between the activation target electrodes 27 and 28, whereby the activation target electrodes 27 and 28 are electrically connected. It is activated. At this time, the applied voltage is divided into the activation target electrode 27 on one side of the separator 34, the activation target electrode 28 on the other side, and the counter electrode 14, and the activation target electrode 28 and the counter electrode 14 have one of the electrolytic solutions 44. Polar ions are localized, but in the activation target electrode 27 having a smaller surface area, volume, or weight than the activation target electrode 28 and the counter electrode 14, the other polarity ion having the same charge as the one polarity ion is localized. As a result, the ion concentration becomes higher and a high voltage is divided to promote electrical activation significantly.
[0035]
Subsequently, as shown in FIG. 8, the counter electrode 14 and the activation electrode 14a are moved to the activation target electrode 27 side, and the activation electrode 14a and the collecting electrode 27a are brought into close contact with each other. In this state, a constant current source 81 is connected to the electrodes 27a and 14a and the collector electrode 28a, and a voltage is applied between the activation target electrodes 27 and 28, whereby the activation target electrodes 27 and 28 are electrically connected. It is activated. At this time, the applied voltage is divided into the activation target electrode 27 and the counter electrode 14 on one side of the separator 34, and the activation target electrode 28 on the other side. Polar ions are localized, but in the activation target electrode 28 having a smaller surface area, volume, or weight than the activation target electrode 27 and the counter electrode 14, the other polarity ion having the same charge as one of the polar ions is localized. As a result, the ion concentration becomes higher and a high voltage is divided to promote electrical activation significantly.
[0036]
Then, as shown in FIG. 9, the collector electrodes 27 a and 28 a, the polarizable electrodes 27 and 28, and the separator 34 are removed from the carbon material activation device 4, and these are moved into the sealing film 82 filled with the electrolytic solution 64. Then, the electric double layer capacitor C4 is completed. The electrolytic solution 64 may be the same type or different type used at the time of electrical activation.
[0037]
As described above, according to the carbon material activation devices 1, 2, 3 and the carbon material activation method described in the first or second embodiment, the separators 31, 32, 33 are separated into two layers, respectively. Since it consists of (31a, 31b), (32a, 32b), ((33a1-33a4), 33b), after the activation of the activation target electrodes 21, 22, (23-26), the carbon material activation device 1, 2 , 3, the two layers (31a, 31b), (32a, 32b), ((33a1-33a4), 33b of the separators 31, 32, 33 are taken out from the activation target electrodes 21, 22, (23-26). ) Are separated from each other, and one layer 31a, 32a, 33a1-3 of this separator 31a, 32a, 33a1 to 33a4 is maintained in contact with one layer 31a, 32a, 33a1 to 33a4. Activation target very 21,22,23～26 with a4 can be taken out.
Therefore, the separation step of peeling off the electrically activated electrode to be activated from the separator is not necessary, and it is possible to prevent the carbon material from being broken or damaged in the separation step.
[0038]
Further, according to the carbon material activation devices 1, 2, and 3 described in the first and second embodiments, the above-described effects can be obtained, and the counter electrodes 11, 12, and 13 can be reused. Therefore, by repeatedly using the same counter electrode 11, 12, 13 for electrical activation of the activation target electrode many times, the consumption amount of the counter electrode 11, 12, 13 can be reduced.
Here, when taking out the activation target electrodes 21, 22, 23 to 26 electrically activated from the carbon material activation devices 1, 2, 3, the two layers (31 a, 31 b) of the separators 31, 32, 33 are used. , (32a, 32b), ((33a1-33a4), 33b) are separated from each other, so that the counter electrodes 11, 12, 13 remain in contact with one layer 31b, 32b, 33b of the separator. Therefore, the separation step of peeling the counter electrode from the separator becomes unnecessary, and the reusability of the auxiliary member is enhanced also by preventing the breakage or damage of the auxiliary member that may have occurred in the separation step.
Therefore, it becomes an economical carbon material activation device with a low running cost.
[0039]
Moreover, according to the activation device 3 of the carbon material described in the second embodiment, the above-described effect can be obtained, and a plurality of activation target electrodes 23 to 26 are arranged in the activation device 3 of the carbon material. Therefore, the plurality of carbon materials can be simultaneously activated and electrically activated.
Therefore, the carbon material activation device is suitable for mass production of the electrically activated carbon material.
[0040]
In addition, according to the method for manufacturing the electric double layer capacitor described in the first or second embodiment, the activation target electrodes 21, 22, 23 to 26 are electrically activated by the activation method of the carbon material, Since the decomposition and deterioration of the electrolytic solution at the time of electrical activation are suppressed, it is possible to suppress a decrease in capacitance due to products generated by the decomposition and deterioration, and a high voltage is applied to the activation target electrodes 21, 22, 23 to 26. Therefore, the electrostatic capacity per unit volume or the electrostatic capacity per unit weight can be improved, and the activation target electrodes 21, 22, 23 to 26 can be prevented from being broken or damaged. In addition, the yield is improved when the electric double layer capacitor C1 (C2, C3) is manufactured by combining the activation target electrodes 21 (23, 25) and 22 (24, 26).
[0041]
In addition, according to the carbon material activation device 3 and the carbon material activation method described in the third embodiment, first, the activation target electrode 27 and the activation target electrode 27 are arranged in a state where the activation auxiliary electrode 14 is arranged on the activation target electrode 28 side. When the voltage is applied between the activation target electrode 28 and the activation auxiliary electrode 14, the entire capacitance (depending on the surface area, volume, or weight) of the activation object electrode 28 and the activation auxiliary electrode 14 is Since it is larger than that, the activation target electrode 27 can be effectively electrically activated while suppressing the deterioration of the electrolytic solution 44. Subsequently, when a voltage is applied between the activation target electrode 27 and the activation auxiliary electrode 14 and the activation target electrode 28 in a state where the activation auxiliary electrode 14 is disposed on the activation target electrode 27 side, the activation auxiliary electrode 14 and the activation target electrode are applied. 27 has an overall electrostatic capacity (depending on surface area, volume, or weight) larger than that of the activation target electrode 28, and therefore, the activation target electrode 28 is effectively electrically activated while suppressing deterioration of the electrolytic solution 44. Can do. In this way, each of the activation target electrodes 27 and 28 attached to both surfaces of the separator can be electrically activated.
Therefore, the separation step of peeling the electrically activated electrodes 27 and 28 from the separator 34 from the separator 34 is not necessary, and it is possible to prevent the activation auxiliary electrode from being broken or damaged in the separation step.
In addition, since each of the activation target electrodes 27 and 28 can be electrically activated after having previously prepared the separator 34 with the activation target electrodes 27 and 28 attached to both surfaces, the mechanical automatic operation of the electric double layer capacitor is possible. It can be suitably used for production.
[0042]
In addition, the collector electrodes 27 a, 28 a, and 14 a on the side where the activation target electrode 27 or 28 and the activation auxiliary electrode 14 are in contact with the activation target electrodes 27 and 28 and the activation auxiliary electrode 14 are softened by the electrolytic solution 44. Therefore, when the activation auxiliary electrode 14 is removed from the activation target electrodes 27 and 28, the activation object electrodes 27 and 28 are protected from the outer surface, and the activation target electrodes 27 and 28 and the activation auxiliary electrode 14 are prevented from being damaged or damaged. can do.
Further, since the collector electrode 28a (27a) and the extraction electrode 14a, which have a higher surface smoothness than the activation auxiliary electrode 14 and the activation target electrode 28 (27) made of a carbon material, are brought into close contact with each other, the activation auxiliary electrode 14 and the activation electrode are activated. The contact resistance with the target electrode 28 (27) can be lowered.
[0043]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the carbon material activation device 3 described in the second embodiment, four activation target electrodes 23 to 26 are provided for one counter electrode 13, but two to three may be used. In addition, if the counter electrode is formed to be larger, if more than four activation target electrodes can be combined and electrically activated simultaneously with one counter electrode, it is more suitable for mass production of electrically activated carbon materials. It becomes an active device for a carbon material.
In addition, it is needless to say that specific detailed structures can be changed as appropriate.
[0044]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, since the said utilization separator of an activation apparatus is mutually separable from the separator for electric double layer capacitors, after completion | finish of activation of the said carbon material, a carbon material and a double layer are taken from the activation apparatus of a carbon material. When the capacitor separator is taken out, the two layers of the separator are separated from each other, and the carbon material can be taken out together with the separator while keeping the state in contact with the separator for the double layer capacitor.
Accordingly, since the activated carbon material that becomes the polarizable electrode of the electric double layer capacitor can be easily divided and formed, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator becomes unnecessary, which may occur in this separation step. It is possible to prevent destruction and damage of the carbon material.
[0045]
According to the second aspect of the present invention, the same effect as in the first aspect can be obtained, and since the plurality of carbon materials are arranged, it is possible to simultaneously activate the plurality of carbon materials at the same time. it can.
Therefore, the carbon material activation device is suitable for mass production of the electrically activated carbon material.
[0046]
According to the third aspect of the invention, the same effect as in the first or second aspect can be obtained, and the auxiliary member can be reused. Therefore, the same auxiliary is applied to the electrical activation of the carbon material many times. By repeatedly using the member, the consumption of the auxiliary member can be reduced.
Here, when the electrically activated carbon material is taken out from the carbon material activation device, the auxiliary separator is in contact with the utilization separator even if the activation separator of the activation device is separated from the separator for the electric double layer capacitor. As a result, the separation process of peeling the auxiliary member from the effective separator becomes unnecessary, and the auxiliary member can be re-used by preventing the destruction or damage of the auxiliary member that may have occurred in the separation process. Increases availability.
Therefore, it becomes an economical carbon material activation device with a low running cost.
[0047]
According to invention of Claim 4, when a voltage is applied between the first carbon material and the second carbon material and the auxiliary member in a state where the auxiliary member is in contact with the second carbon material, Since the total capacitance of the second carbon material and the auxiliary member adjacent to each other is larger than the capacitance of the first carbon material through the separator, units of ions that move to both sides of the separator due to electrical activation. Since the amount of charge per volume is larger in the first carbon material than in the second carbon material and the auxiliary member, it is sufficient even if the voltage for electrical activation does not reach the decomposition voltage of the electrolyte. 1 carbon material can be activated.
Further, the separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator becomes unnecessary, and the destruction and damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
Moreover, after manufacturing what attached the 1st carbon material and the said 2nd carbon material on both surfaces of the separator beforehand, each of the 1st carbon material and the said 2nd carbon material is electrically activated. Therefore, it can be suitably used for automatic machine production of electric double layer capacitors.
According to the invention described in claim 5, since the separator is composed of two layers separable from each other, when the carbon material is taken out from the carbon material activation device after the activation of the carbon material, By separating the two layers from each other, the carbon material can be taken out together with the one layer of the separator while being kept in contact with the one layer of the separator.
Therefore, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator is not necessary, and destruction or damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
[0048]
According to the invention described in claim 6, since the first carbon material and the second carbon material are electrically activated by the carbon material activation method according to claim 5, it is possible to prevent destruction and damage of the carbon material. In addition, when the electric double layer capacitor is manufactured by combining the first carbon material and the second carbon material, the yield is improved.
Moreover, the separator of the capacitor manufactured by the method for manufacturing the electric double layer capacitor has a two-layer structure in which a separator in contact with the first carbon material and a separator in contact with the second carbon material are overlapped with each other. Therefore, the insulation of the separator is high, and the reliability of the capacitor can be improved.
[0049]
According to invention of Claim 7, when a voltage is applied between the first carbon material, the second carbon material, and the auxiliary member in a state where the auxiliary member is adjacent to the second carbon material, Since the capacitance of the first carbon material can be made smaller than the overall capacitance of the second carbon material and the auxiliary member adjacent to each other, the first carbon material and the second carbon material can be electrically connected. In particular, activation of the first carbon material can be promoted.
Therefore, a separation step of peeling the electrically activated carbon material from the separator is not necessary, and destruction or damage of the carbon material that may occur in the separation step can be prevented.
Further, subsequently, a voltage may be applied between the first carbon material and the auxiliary member and the second carbon material in a state where the auxiliary member is in contact with the first carbon material. Similarly, the activation of the second carbon material is further promoted, whereby the first and second carbon materials can be activated uniformly.
And after manufacturing what attached the 1st carbon material and the 2nd carbon material to both sides of a separator beforehand, each of the 1st carbon material and the 2nd carbon material is electrically activated. Therefore, it can be suitably used for automatic mechanical production of electric double layer capacitors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a carbon material activation device and a carbon material activation method according to claims 1, 2 and 4 of the present invention.
FIG. 2 Same as above.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for producing an electric double layer capacitor according to claim 5 of the present invention, which is produced by using the carbon material activation device and the carbon material activation method of the same example.
FIG. 4 is a schematic view showing another example of the carbon material activation device and the carbon material activation method according to claims 1 to 4 of the present invention.
FIG. 5 Same as above.
6 is a schematic view showing an example of an electric double layer capacitor according to claim 5 of the present invention manufactured by using the carbon material activation device and the carbon material activation method of the same example. FIG.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a carbon material activation device and a carbon material activation method according to claims 6 and 7 of the present invention.
FIG. 8 Same as above.
FIG. 9 is a schematic view showing an example of an electric double layer capacitor manufactured by using the carbon material activation device and the carbon material activation method of the same example.
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional carbon material activation device and carbon material activation method.
FIG. 11 Same as above.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of an electric double layer capacitor manufactured using a carbon material activation device and a carbon material activation method of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4 Carbon material activation device
11, 12, 13 Auxiliary member (counter electrode)
14 Auxiliary material (activation auxiliary electrode)
21, 23, 25, 27 (first) carbon material (activation target electrode)
22, 24, 26, 28 (second) carbon material (activation target electrode)
31a, 31b, 32a, 32b, 33a1-33a4, 33b Separator
41-44, 61-63, 64 Electrolyte
51-54, 82 Activation tank

Claims

所定の静電容量の補助部材と、
前記補助部材に接する一方の面並びに賦活対象の炭素材料と該炭素材料に接する電気二重層コンデンサ用セパレータとからなる賦活対象物の該電気二重層コンデンサ用セパレータに接することが自在な他方の面を有する賦活用セパレータと、
前記補助部材及び前記賦活用セパレータを収納し、内部を電解液で満たした賦活槽と、
前記炭素材料及び前記補助部材間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする炭素材料の賦活装置。An auxiliary member having a predetermined capacitance;
One surface that is in contact with the auxiliary member and the other surface that is freely contactable with the separator for the electric double layer capacitor of the activation object composed of the carbon material to be activated and the separator for the electric double layer capacitor that is in contact with the carbon material. Having utilization separator,
An activation tank containing the auxiliary member and the utilization separator and filled with an electrolyte solution,
A carbon material activation device comprising: a power source that applies a voltage between the carbon material and the auxiliary member.

請求項１記載の炭素材料の賦活装置において、
複数個の炭素材料が配置されていること
を特徴とする炭素材料の賦活装置。In the activation device of the carbon material according to claim 1,
A carbon material activation device, wherein a plurality of carbon materials are arranged.

請求項１又は２記載の炭素材料の賦活装置において、
前記補助部材は再利用可能とされていること、
を特徴とする炭素材料の賦活装置。In the activation apparatus of the carbon material of Claim 1 or 2,
The auxiliary member is reusable;
Carbon material activation device characterized by the above.

セパレータの両面のそれぞれに接するようにして配置された賦活対象の第１の炭素材料及び第２の炭素材料の、前記セパレータと接する面とは反対側の面に着脱自在な補助部材と、
前記補助部材を収納し、内部を電解液で満たした賦活槽と、
前記第１の炭素材料及び第２の炭素材料のうちの一方の炭素材料と他方の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加する電源と
を備えることを特徴とする炭素材料の賦活装置。An auxiliary member that is detachably attached to a surface opposite to the surface in contact with the separator of the first carbon material and the second carbon material to be activated arranged so as to be in contact with both surfaces of the separator;
An activation tank containing the auxiliary member and filled with an electrolyte; and
A carbon material activation device comprising: one carbon material of the first carbon material and the second carbon material; and a power source that applies a voltage between the other carbon material and the auxiliary member. .

絶縁体からなり、互いに分離可能な二つの層からなるセパレータを挟んで設けられた賦活対象の炭素材料及び補助部材を電解液に満たし、前記炭素材料及び前記補助部材間に所定の電圧を印加して、前記炭素材料を賦活すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。An electrolyte is filled with the carbon material and auxiliary member to be activated provided with a separator composed of two layers separated from each other, and a predetermined voltage is applied between the carbon material and the auxiliary member. Then, the carbon material activation method, wherein the carbon material is activated.

請求項５記載の炭素材料の賦活方法によって第１の炭素材料を賦活した後、前記セパレータの二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第１の炭素材料を取り外し、
同炭素材料の賦活方法によって第２の炭素材料を賦活した後、前記セパレータの二つの層を互いに分離することによって、セパレータの一つの層と接触した状態を保ちつつ電気的賦活された第２の炭素材料を取り外し、
前記電気的賦活された第１の炭素材料と前記電気的賦活された第２の炭素材料とを、それぞれに接触するセパレータを互いに重ね合わせるようにして配置すること
を特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。After the first carbon material is activated by the carbon material activation method according to claim 5, the two layers of the separator are separated from each other, thereby being electrically activated while maintaining contact with the one layer of the separator. Remove the first carbon material
After the second carbon material is activated by the activation method of the carbon material, the two layers of the separator are separated from each other, thereby being electrically activated while maintaining contact with the one layer of the separator. Remove the carbon material,
An electric double layer capacitor comprising: the electrically activated first carbon material and the electrically activated second carbon material arranged such that separators in contact with each other overlap each other Production method.

絶縁体からなるセパレータを挟んで設けられた第１の炭素材料及び第２の炭素材料を電解液に満たし、
所定の静電容量の補助部材を前記第２の炭素材料側に配置した状態で、前記第１の炭素材料と前記第２の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。Filling the electrolytic solution with the first carbon material and the second carbon material provided across the separator made of an insulator,
A voltage is applied between the first carbon material, the second carbon material, and the auxiliary member in a state where the auxiliary member having a predetermined capacitance is disposed on the second carbon material side. The activation method of the carbon material.

請求項７記載の炭素材料の賦活方法において、
前記第１の炭素材料と前記第２の炭素材料及び前記補助部材との間に電圧を印加後に、前記補助部材を前記第１の炭素材料側に配置した状態で、前記第１の炭素材料及び前記補助部材と前記第２の炭素材料との間に電圧を印加すること
を特徴とする炭素材料の賦活方法。In the activation method of the carbon material of Claim 7,
After applying a voltage between the first carbon material, the second carbon material, and the auxiliary member, the first carbon material and the auxiliary member are arranged on the first carbon material side, A method for activating a carbon material, wherein a voltage is applied between the auxiliary member and the second carbon material.