JP6933979B2 - 電気化学キャパシタ - Google Patents
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Description
キャパシタの静電エネルギーJは、式:J=(1/2)×CV2で定義される。Cは静電容量、Vは耐電圧である。電気二重層キャパシタの耐電圧は2.7〜3.3V程度と低い。そのために、電気二重層キャパシタの静電エネルギーは、二次電池の1/10以下である。
また、特許文献2にはイオン交換樹脂を用いてイオン交換樹脂の塩を除去することで空隙を形成し、その空隙に電解液を充填する構成のキャパシタが提案されている。しかしながら、空隙を作製するために余計な工程が必要で製造も難しく空隙に電解液を注入するためにもノウハウが必要となり簡単に作製することができない。
これに対して特許文献3には特定の有機高分子電解質をもちいたゲル電解質で上記課題を解決しようとする提案がなされている。しかしながら、ゲル電解質の膜強度や信頼性の点で改良する余地があった。
電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させたゲル電解質組成物、そして正極と負極を備えることを特徴とする電気化学キャパシタ。
項2
電解質組成物が電解質塩として常温溶融塩を含有することを特徴とする項1に記載の電気化学キャパシタ。
項3
エチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体が、(A)で示される繰り返し単位
(B)で示される繰り返し単位、
から構成されることを特徴とする項1または2に記載の電気化学キャパシタ。
項4
フィラーの平均粒径が1〜15μmであることを特徴とする項1〜3のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
項5
負極が負極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該負極活物質がグラファイトまたは活性炭であることを特徴とする項1〜4のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
項6
更に該負極に対し、リチウムをドーピングしたことを特徴とする項1〜5のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
項7
正極が正極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該正極活物質が活性炭であることを特徴とする項1〜6のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
項8
電解質塩とエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させたゲル電解質組成物層の膜厚が3〜30μmであることを特徴とする項1〜7のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
項9
電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させ、ゲル電解質組成物を得る工程、および
ゲル電解質組成物に正極と負極を接続する工程
を有することを特徴とする電気化学キャパシタの製造方法。
項10
電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させた、電気化学キャパシタ用のゲル電解質組成物。
本発明の電解質組成物は、高いイオン導電性を有し、および高い強度(膜の高い機械的強度)を有する。
電気化学キャパシタの例は、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)、レドックスキャパシタ、ハイブリッドキャパシタおよびリチウムイオンキャパシタである。
電気化学キャパシタは、電解質組成物(ゲル電解質組成物)、正極、負極(例えば、集電体)、および必要によりセパレータによって構成される。電解質組成物は、未架橋電解質組成物またはゲル電解質組成物であるが、ゲル電解質組成物であることが好ましい。
電解質組成物は、膜または層の形態であることが好ましい。
電気化学キャパシタの製造方法において、ゲル電解質組成物を得る工程と、ゲル電解質組成物に正極と負極を接続する工程は、同時に行ってもよい。
本発明で電解質組成物として用いられるエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体は主鎖または側鎖に式(B)であらわされるエチレンオキサイドの繰り返し単位を有する共重合体であり、
から構成される。
本発明で用いられるエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体は必要があれば、下記式(A)であらわされる繰り返し単位を含んでいてもよい。
式(1):
式(2):
式(3)
合成によって得られる式(1)で表される単量体では、Rは−CH2O(CR1R2R3)が好ましく、R1、R2、R3の少なくとも一つが−CH2O(CH2CH2O)nR4であることが好ましい。R4は炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4がより好ましい。nは2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。
(i)繰り返し単位(A)+繰り返し単位(B)、
(ii)繰り返し単位(B)+繰り返し単位(C)、あるいは
(iii)繰り返し単位(A)+繰り返し単位(B)+繰り返し単位(C)
によって構成されることが好ましい。
本発明のポリエーテル共重合体においては、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)及び繰り返し単位(C)のモル比が、(A)0〜90モル%、(B)99〜10モル%、及び(C)0〜15モル%が好ましく、より好ましくは(A)0.1〜70モル%、(B)98〜30モル%、及び(C)0.1〜13モル%、更に好ましくは(A)1〜50モル%、(B)98〜50モル%、及び(C)1〜11モル%である。繰り返し単位(B)が99モル%を越えるとガラス転移温度の上昇とオキシエチレン鎖の結晶化を招き、結果的に電解質のイオン伝導性を著しく悪化させることとなる。一般にポリエチレンオキシドの結晶性を低下させることによりイオン伝導性が向上することは知られているが、本発明のポリエーテル共重合体はこの点において格段に優れている。
また、本発明の電解質組成物はポリエーテル共重合体及び電解質塩に対して、更に非プロトン性有機溶媒を共存させて得られる高分子電解質ゲルの形態であってもよい。ゲルを強固にするために熱重合開始剤や光反応開始剤の存在または非存在下に熱をかけたり、紫外線などの活性エネルギー線を照射することによって架橋させてゲル化させてもよい。特別なセパレータを必要とせず、フィラーを含む該ゲルが強度の高いセパレータの役目を兼ねるという点からも架橋させることが好ましい。
有機過酸化物系としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル等、通常架橋用途に使用されているものが用いられ、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。
好ましくは有機過酸化物系の開始剤が用いられ、これらの化合物を2種類以上併用することも可能である。
架橋反応に用いられる光反応開始剤の量はポリエーテル共重合体100重量部に対して0.01〜6.0重量部の範囲内が好ましく、更に好ましくは0.1〜4.0重量部である。
特に、リチウムイオンキャパシタにおいて電解質塩としては、Li塩化合物が好適に用いられる。
本発明の趣旨に従い、セパレータを要しない程度の電解質組成物のゲルとしての不流動状態を維持するためには、該電解質組成物の粘度がその電池の使用環境において8Pa・s以上あればよい。
有機フィラーの具体例として、アクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチル等)、スチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂等、ポリオレフィン系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシド等)、が挙げられる。これらのフィラーは、それぞれ単独でまたは二種類以上を組み合わせて使用することができる。
これらのフィラーの中でも、シリカ、アルミナ、アルミナ−シリケート、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が好ましく用いられる。
本発明の電気化学キャパシタ用電極は、電極基板となる集電体に正極または負極の活物質、電解質層と良好なイオンの授受を行う導電助剤、正極または負極活物質を電極基板となる集電体に固定するためのバインダーを有することが好ましく、この活物質、導電助剤、バインダーからなる電気化学キャパシタ用電極組成物を電極基板となる集電体上に形成させることにより得られる。
具体的には、シート状に成形した電気化学キャパシタ用電極組成物を、集電体上に積層する方法(混練シート成形法);ペースト状の電気化学キャパシタ用電極組成物を集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法);電気化学キャパシタ用電極組成物の複合粒子を調製し、集電体上にシート成形、ロールプレスし得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。中でも、湿式成形法、乾式成形法が好ましく、湿式成形法がより好ましい。
本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いる集電体の材料としては、例えば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。集電体用金属としては、通常、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金等が使用される。リチウムイオンキャパシタ用電極に用いる集電体としては導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用するのが好ましい。
本発明の電気化学キャパシタ用電極の正極に用いる電極活物質としては、具体的には、通常、炭素の同素体が用いられ、電気二重層キャパシタで用いられる電極活物質が広く使用できる。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン(PAS)、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末または繊維を使用することができる。この中でも、活性炭が好ましい。活性炭は、具体的にはフェノール樹脂、レーヨン、アクリロニトリル樹脂、ピッチ、およびヤシ殻等を原料とする活性炭を挙げることができる。また、炭素の同素体を組み合わせて使用する場合は、平均粒径又は粒径分布の異なる二種類以上の炭素の同素体を組み合わせて使用してもよい。また、正極に用いる電極活物質として、上記物質の他に、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.50〜0.05であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体(PAS)も好適に使用できる。
本発明の電気化学キャパシタ用電極組成物に用いる導電助剤は、黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラック、カーボン繊維等の粒子または繊維状の導電助剤が挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびファーネスブラックが好ましい。
本発明の電気化学キャパシタ用電極に用いるバインダーは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)等の非水系バインダーまたはアクリル系ゴム等の水系バインダー等を用いることができるが、これらに限定されない。
(A)式(1):
式(2):
式(3)
(B)前記ポリエーテル共重合体、光反応開始剤または熱重合開始剤、電解質塩およびフィラーが含まれる組成物(未架橋電解質組成物)を、負極材料および正極材料の間に注入する工程と、
(C)前記注入された組成物を架橋する工程と、
を含む製造方法が例示される。
塗布工程(B)では、負極材料または正極材料の一方における1つの表面に電解質組成物を塗布してもよく、また、負極材料または正極材料の両方の表面に電解質成物を塗布してもよい。
本発明を実施するための具体的な形態を以下に実施例を挙げて説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、負極材料と、非水電解質と、正極材料とからなる電気化学キャパシタにおいて、キャパシタの容量、維持率を比較するために以下の実験を行った。
撹拌機、温度計及び蒸留装置を備えた3つ口フラスコにトリブチル錫クロライド10g及びトリブチルホスフェート35gを入れ、窒素気流下に撹拌しながら250℃で20分間加熱して留出物を留去させ残留物として固体状の縮合物質を得た。以下の重合例で重合触媒として用いた。
ポリエーテル共重合体の分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、標準ポリスチレン換算により重量平均分子量を算出した。GPC測定は(株)島津製作所製RID−6A、昭和電工(株)製ショウデックスKD−807、KD−806、KD−806MおよびKD−803カラム、および溶媒にDMFを用いて60℃で行った。
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに重合触媒として触媒の合成例で示した縮合物質1gと水分10ppm以下に調整したグリシジルエーテル化合物(a):
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質2gと水分10ppm以下に調整したメタクリル酸グリシジル40g及び溶媒としてn−ヘキサン1000g及び連鎖移動剤としてエチレングリコールモノメチルエーテル0.07gを仕込み、エチレンオキシド230gはメタクリル酸グリシジルの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下40℃で24時間、更に減圧下45℃で10時間乾燥してポリマー238gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量およびモノマー換算組成分析結果を表1に示す。
重合例2の仕込みにおいてメタクリル酸グリシジル50g、エチレンオキシド195g、及びエチレングリコールモノメチルエーテル0.06gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行い、ポリマー223gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量およびモノマー換算組成分析結果を表1に示す。
重合例2の仕込みにおいてアリルグリシジルエーテル30g、エチレンオキシド100g、及びn−ブタノール0.02gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行い、ポリマー125gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量およびモノマー換算組成分析結果を表1に示す。
重合例2の仕込みにおいてメタクリル酸グリシジル30g、エチレンオキシド260g、及びエチレングリコールモノメチルエーテル0.08g、を仕込んで重合した以外は同様の操作を行い、ポリマー252gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量およびモノマー換算組成分析結果を表1に示す。
<負極の作製1>
負極活物質として、体積平均粒子径が4μmであるグラファイト100重量部、分子量3万のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液((株)ダイセル化学工業製)を固形分相当で2重量部、導電助剤としてアセチレンブラック5重量部、数平均粒子径が0.15μmのSBRバインダーの40%水分散体を固形分相当で3重量部、およびイオン交換水を全固形分濃度が35%となるように混合、分散させて負極用の電極塗布液を調整した。
上記のようにして得られた負極に、以下のようにしてリチウムをドーピングさせた。乾燥雰囲気中、負極とリチウム金属箔を挟み、電解液としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド1mol/Lの1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミド溶液をその間に微量注入することで、所定量のリチウムイオンを約10時間かけて負極に吸蔵させた。リチウムのドープ量は、上記負極容量の約75%とした。
正極活物質には、フェノール樹脂を原料とするアルカリ賦活活性炭である体積平均粒子径が8μmの活性炭粉末を用いた。この正極活物質100重量部に対して、分散剤として分子量3万のカルボキシメチルセルロースナトリウムの1.5%水溶液((株)ダイセル化学工業製)を固形分相当で2重量部、導電助剤としてアセチレンブラックを5重量部、バインダーとして数平均粒子径が0.15μmのSBRバインダーの40%水分散体を固形分相当で3重量部、およびイオン交換水を全固形分濃度が30%となるように分散機を用いて混合、分散させて正極用の電極塗布液を調整した。
重合例1で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部、シリカ 平均粒径 6μm(ハイプレシカ:宇部日東化成(株)社製)2重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物1を作製した。
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物1を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
重合例2で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部、シリカ 平均粒径 3μm(ハイプレシカ:宇部日東化成(株)社製3重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物2を作製した。
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物2を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
重合例3で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部、アルミナ 平均粒径5μm(A31:日本軽金属(株)社製)5重量部を1-エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物3を作製した。
前記負極と正極のリチウムイオンキャパシタ用電極を用いて、その間に電解質組成物3を注入した。その後90℃で7時間反応させて架橋させ、ラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
重合例4で得られた共重合体を10重量部、光反応開始剤ベンゾフェノン0.1重量部、アクリル系樹脂 平均粒径6μm(エポスターMA1006 ポリメタクリル酸メチル系架橋物:日本触媒(株)社製)3重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物4を作製した。
正極の作製1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物4をドクターブレードで塗布し、厚さ10μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm2)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。負極シートも正極と同様に処理を行い、負極シート上に厚さ10μmの電解質組成物層が一体化された負極/電解質シートを作製した。
リチウムをドーピングした負極シートも正極と同様に処理を行い、負極シート上に厚さ10μmの電解質組成物層が一体化された負極/電解質シートを作製した。
前記正極/電解質シートと負極/電解質シートをアルゴンガスで置換されたグローブボックス内においてラミネートカバーを外して貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
重合例5で得られた共重合体を10重量部、光反応開始剤ベンゾフェノン0.05重量部、アクリル系樹脂 平均粒径6μm(MR−7GC 架橋アクリル多分散粒子:綜研化学(株)社製)アルミナ粉末(平均粒径5μm)2重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物5を作製した。
正極の作製1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物5をドクターブレードで塗布し、厚さ15μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm2)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
リチウムをドーピングした負極シートも正極と同様に処理を行い、負極シート上に厚さ10μmの電解質組成物層が一体化された負極/電解質シートを作製した。
前記正極/電解質シートと負極/電解質シートをアルゴンガスで置換されたグローブボックス内においてラミネートカバーを外して貼り合わせて、全体をラミネートフィルムでカバーしてラミネートセル形状のリチウムイオンキャパシタを作製した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの体積比4:6の混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lの濃度となるように溶解させて電解質組成物6を調製した。
実施例1で得られた正極と負極の間に、セパレータ(厚さ:20μm)(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、これに電解質組成物6を含浸させ、ラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
アセトニトリル(250重量部)中に重合例1で得られたポリエーテル共重合体を50重量部、プロピレンカーボネート15重量部、ホウフッ化リチウム7重量部、架橋剤としてベンゾイルオキサイド0.75重量部を混合し、電解質組成物7を調製した。
正極の作製1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物7をドクターブレードで塗布し、厚さ15μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm2)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
リチウムをドーピングした負極シートも正極と同様に処理を行い、負極シート上に厚さ10μmの電解質組成物層が一体化された負極/電解質シートを作製した。
このようにして得た正極/電解質シートと負極/電解質シートの間に、電解質組成物7を含浸して架橋させた多孔性ポリプロピレンよりなるセパレータ(厚さ:20μm)(電解質組成物7と多孔性ポリプロピレンの重量比:50/50)を挟んで、これらを圧着した。このシートをラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
負極、正極の作製は実施例1と同様に行なった。
重合例2で得られた共重合体を10重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート1重量部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.1重量部を1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1mol/Lの濃度に溶解させた溶液、90重量部に溶解させて電解質組成物8を作製した。
正極の作製1で得られた正極シートの上に、上記電解質組成物8をドクターブレードで塗布し、厚さ15μmの電解質組成物層を形成した。その後、乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm2)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に電解質組成物層が一体化された正極/電解質シートを作製した。
リチウムをドーピングした負極シートも正極と同様に処理を行い、負極シート上に厚さ10μmの電解質組成物層が一体化された負極/電解質シートを作製した。
このようにして得た正極/電解質シートと負極/電解質シートの間に、電解質組成物8を含浸して架橋させた多孔性ポリプロピレンよりなるセパレータ(厚さ:20μm)(電解質組成物8と多孔性ポリプロピレンの重量比:50/50)を挟んで、これらを圧着した。このシートをラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封した。完成したセルは、測定まで約1日そのまま放置した。
上記で試作したキャパシタセルについてゲル電解質の形成段階での膜強度を評価した。
実施例1〜5は軽く押しても電解質塩の溶液が染み出てこないが、比較例1〜3は溶液が出てきた。特に比較例1は少しの力で電解液が染み出してきた。
上記のラミネートセルについて、電気化学的評価を行った。
また、10Cで充放電サイクル試験を行った。充放電サイクル試験は、10Cで4.0Vまで定電流で充電し、10Cで2.0Vまで定電流で放電し、これを1サイクルとして、10000サイクルの充放電を行った。初期の放電容量に対する10000サイクル後の放電容量を、容量維持率として、表2に示した。
Claims (10)
- 電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させたゲル電解質組成物、そして正極と負極とを備えることを特徴とする電気化学キャパシタであって、
フィラーが有機フィラーであり、有機フィラーが、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体およびポリアルキレンオキシドからなる群から選択された少なくとも1種であり、
フィラーの平均粒径が1〜20μmである電気化学キャパシタ。 - 電解質組成物が電解質塩として常温溶融塩を含有することを特徴とする請求項1に記載の電気化学キャパシタ。
- フィラーの平均粒径が1〜15μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
- 負極が負極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該負極活物質がグラファイトまたは活性炭であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
- 更に該負極に対し、リチウムをドーピングしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
- 正極が正極活物質と導電助剤とバインダーとの混合物を有し、かつ、該正極活物質が活性炭であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
- 電解質塩とエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させたゲル電解質組成物層の膜厚が3〜30μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電気化学キャパシタ。
- 電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させ、ゲル電解質組成物を得る工程、および
ゲル電解質組成物に正極と負極を接続する工程
を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の電気化学キャパシタの製造方法。 - 電解質塩とフィラーとエチレンオキサイドユニットを有するポリエーテル共重合体を架橋させてゲル化させた、電気化学キャパシタ用のゲル電解質組成物であって、
フィラーが有機フィラーであり、有機フィラーが、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体およびポリアルキレンオキシドからなる群から選択された少なくとも1種であり、
フィラーの平均粒径が1〜20μmである、電気化学キャパシタ用のゲル電解質組成物。
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