JPH0465814A - 電気二重層キャパシタの製造方法 - Google Patents

電気二重層キャパシタの製造方法

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JPH0465814A
JPH0465814A JP18000290A JP18000290A JPH0465814A JP H0465814 A JPH0465814 A JP H0465814A JP 18000290 A JP18000290 A JP 18000290A JP 18000290 A JP18000290 A JP 18000290A JP H0465814 A JPH0465814 A JP H0465814A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は活性炭を分極性電極に用いる電気二重層キャパ
シタおよびその製造方法に関すム従来の技術 電気二重層キャパシタは分極性電極として活性炭を用（
＼　活性炭と電解液との界面電気二重層に蓄積される電
気二重層容量を利用した大容量コンデンサであも　この
ような電気二重層キャパシタには従来大別して次の２種
類が存在すも　すなわち硫酸水溶、液のような水溶液系
電解液を用いたものと、プロピレンカーボネートのよう
な有機溶媒に電解質を添加した有機溶媒系電解液を用い
たものであム　第３＠　第４図ｉｔ　　それぞれ両者の
代表例の構成を示すものである。第３図に示すようく　
セパレータ２Ｉを介して、活性炭粉末電極２２が対向し
　絶縁ゴムケース２３と導電電極２５よりなる。
活性炭粉末電極２２は活性炭粉末を濃硫酸水溶液でベレ
ット状に成型したもので硫酸水溶液はバインダの役目も
する。−人　有機溶媒系電解液を用いたキャパシタは第
４図に示す構成を有すム　活性炭粉大　弗素ポリマー、
メチルアルコールからなるペーストをアルミニウムネッ
トからなる集電体３１上に塗布し　乾燥製膜した活性炭
電極３２をセパレータ３３を介して捲回すも　これにプ
ロピレンカーボネートとテトラエチルアンモニウムバー
クロレートとの混合溶液を含浸してハウジングする。
３４、３５．３６．３７はそれぞれ陽極リード、陰極リ
ード、ゴムパツキン久　アルミニウムケースである。
発明が解決しようとする課題 従来の二つの電解液系のキャパシタにはそれぞれ次のよ
うな特徴（長所と短所）がある。水溶液系の長所は電解
液の電気抵抗が低く大電流負荷放電に適することであり
、短所は電解液の分解電圧に左右されるキャパシタの使
用耐電圧かたがだが１、Ｏｖまでしか得られないことで
ある。高電圧での使用の時は多くのキャパシタの直列接
続を余儀なくされ　長期の使用と信頼性の点で問題があ
る。
一方有機溶媒系の長所は電解液の耐電圧が高い（〜３Ｖ
）ために水溶液系のものよりも高電圧使用が可能である
。短所ζ友　電解液の電気抵抗のためにキャパシタの内
部抵抗が水溶液系のそれと比較して５−１０倍になり大
電流負荷の用途での使用は困難であった さらに　上記二つの系では活性炭の粉末を含むペースト
から電極を直接作製するた八　膜厚の均一な大面積の電
極の作製が困難であり、品質の優れた大形キャパシタの
実現が不可能であった本発明の目的ζよ　従来の二つの
種類の電解液のキャパシタのそれぞれの長所を合わせ持
ったキャパシタを実現するととも番ミ　　膜厚の均一な
大面積の電極の作製を容易にするものである。すなわち
使用耐電圧が高く内部抵抗の低い大形の電気二重層キャ
パシタおよびその製造方法を得ることを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明（上　上記目的を達成するためのもので、活性炭
、水溶性バインダからなるフィルムとそのフィルム上の
全体　または一部に導電性を有する層を形成した層をそ
れぞれセパレータを介して対向して配置したものと、電
解液とからなる電気二重層キャパシタである。
また　活性炭、水溶性バインダからなるフィルムとその
フィルム上の全体　または一部に導電性を有する層を接
触　蒸着、スパッタリングにより形成した層をそれぞれ
セパレータを介して対向して配置して乾燥し　電解液を
含浸、または電解液に浸漬することにより製造する電気
二重層キャパシタの製造方法である。
作用 この構成および製造方法により本発明の電気二重層キャ
パシタおよびその製造方法によれば　活性炭、水溶性バ
インダからなるフィルムが活性炭分極性電極として、電
気抵抗が低く、導電性を有する層との電気接触性に優れ
かつ良好な活性炭膜の成膜性および自己形状保持性を有
し　さらへ活性炭、水溶性バインダからなるフィルムを
用いるた数　膜厚の均一な大面積の電極を容易に作製で
きることとなる。
実施例 以下本発明の具体的な一実施例の電気二重層キャパシタ
およびその製造方法について図面を基にして説明すも （実施例１） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ２／ｇ、　　平
均粒径：２μｍ）１０重量部をメタノールの混合溶液に
均一に分散すも　カルボキシメチルセルロース（ＣＭ　
Ｃ。
タルボキシル基のプロトンの一部をＮａ”イオンで置換
したもの）２重量部を水に溶解すも　両方の液をさらに
混合撹拌して活性炭溶液としたのちフィルム化すも　こ
のフィルムの表面に水を浸し　厚さ２０μｍの化学エツ
チング法によって粗面化したアルミニウム箔からなる集
電体１の両面に接触させたのち乾燥し箔状電極体２を製
膜すも　第１図に示すよう級　得られた箔状電極体２の
一対をセパレータ３を介して捲回する。電解液としてプ
ロピレンカーボネート液にテトラエチルアンモニウムテ
トラフルオロボレートを１ｍｏｌ／１溶解し　セパレー
タ３を介して捲回された一対の箔状電極体２をアンモニ
ウムケー人　４に挿入し　ゴムバッキング５を介して封
口する。６は一対の箔状電極２がらそれぞれ導出したア
ルミニウムリード電極である。
（実施例２） 実施例１と同じ構成で、アセチレンブラックを２重量部
添加した （実施例３） 実施例２と同じ構成で、集電体としてアルミニウムのネ
ットを使用した （実施例４） 実施例２と同じ構成で、活性炭粉末の代わりへフェノー
ル樹脂系活性炭繊維のチョップ（繊維径が１０μｍで平
均チョップ長さが０．５ｍＢ　　比表面積が２３００ｍ
Ｑ／ｇ）を使用した （実施例５） 実施例２と同じ構成で、バインダとしてヒドロキシプロ
ピルセルロースを使用した （実施例６） 実施例１と同じ構成で、バインダとしてカルボキシメチ
ルセルロースのカルボキシル基のプロトンの少なくとも
一つがアンモニウムイオンに置換されたものを使用し九 （実施例７） 実施例１と同じ構成で、導電性付与剤に酸化ルテニウム
を使用した （実施例８） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ２７ｇ、　　平
均粒径：２μｍ）１０重量部とアセチレンブラ・ツク２
重量部とをアンモニア水（濃度５重量％）に均一に分散
する。
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ，カルボキシル基
のプロトンの一部をＮａイオンで置換したもの）２重量
部を水に溶解する。両方の液をさらに混合撹拌して活性
炭溶液としたのちフィルム化する。
厚さ２０μｍの化学エツチング法によって粗面化したア
ルミニウム箔からなる集電体１１の両面に水を塗布しフ
ィルムを接触する。空気中で３０分乾燥後１００℃で６
０分遠赤外線乾燥し活性炭電極を作製する。
第２図に示すよう＆へ　得られた箔状電極体１２の一対
を、セパレータ１３を介して捲回し電極体を得る。
電解液として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を１ｍｏｌ／ｌ溶解
し　セパレータ・１３を介して捲回された一対の箔状電
極体１２をステンレスケース１４に挿入しアルミニウム
層を有するステンレス蓋１５とでハウジングを完成すも
　ただし　この構成はノ＼−メチツク封口素子であり、
箔状電極体１２から導出したアルミニウムの１　陰極リ
ード１６はガラス層１７を介してステンレス蓋１５と接
合されており、ステンレスケース１４とアルミニウム層
を有するステンレス蓋１５とは溶接されている。
（実施例９） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ２／ｇ、　平均
粒径：２μｍ）１０重量部とアセチレンブラック２重量
部とを水に均一に分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ、カルボキシル基のプロトンの一部をＮａイ
オンで置換したもの）２重量部を水に溶解する。
両方の液をさらに混合撹拌して活性炭溶液としたのちフ
ィルム化する。このフィルムの両面にアルミニウムを蒸
着する。空気中で３０分乾燥後１００℃で６０分遠赤外
線乾燥し活性炭電極を作製する。第２図に示すようへ　
得られた箔状電極体１２の一対を、セパレータ１３を介
して捲回し電極体を得る。電解液としてプロピレンカー
ボネート液にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートを１ｍｏｌ／１溶解し　実施例８と同様にステ
ンレスケース１瓜アルミニウム層を有するステンレス蓋
１５とでハウジングを完成すも　ただし　この構成はハ
ーメチック封口素子でり、アルミニウムの１　陰極り一
部１６はガラス層１７を介してステンレス蓋１５と接合
されており、ステンレスケース１４とアルミニウム層を
有するステンレス蓋１５とは溶接されている。
（実施例１０） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ２／ｇ、　　平
均粒径：２μｍ）１０重量部とアセチレンブラック２重
量部とを水に均一に分散する。カルボキシメチルセルロ
ース（ＣＭＣ、カルボキシル基のプロトンの一部をＮａ
イオンで置換したもの）２重量部を水に溶解すム両方の
液をさらに混合撹拌して活性炭溶液としたのちフィルム
化する。このフィルムの両面に金をスパッタする。空気
中で３０分乾燥後１００℃で６０分遠赤外線乾燥し活性
炭電極を作製する。第２図に示すよう！ミ　得られた箔
状電極体１２の一対を、セパレータ１３を介して捲回し
電極体を得も　電解液としてプロピレンカーボネート液
にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを
１ｍｏｌ／ｌ溶解し　実施例８と同様にステンレスケー
ス１東　アルミニウム層を有するステンレス蓋１５とで
ハウジングを完成すも　ただし　この構成はハーメチッ
ク封口素子であり、アルミニウムの１　陰極リード１６
はガラス層１７を介してステンレス蓋１５と接合されて
おり、ステンレスケース１４とアルミニウム層を有する
ステンレス蓋１５とは溶接されている。
（実施例１１） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ’／ｇ、　　平
均粒径：２μｍ）　１０重量部とアセチレンブラック２
重量部とを水に均一に分散する。カルボキシメチルセル
ロ−ス（ＣＭＣ、カルボキシル基のプロトンの一部をＮ
ａイオンで置換したもの）２重量部を水に溶解する。
両方の液をさらに混合撹拌して活性炭溶液としたのちフ
ィルム化すも　このフィルムの両面に印刷法により金の
厚膜を形成する。空気中で３０分乾燥後１００℃で６０
分遠赤外線乾燥し活性炭電極を作製する。第２図に示す
ように　得られた箔状電極体１２の一対を、セパレータ
１３を介して捲回し電極体を得も　電解液としてプロピ
レンカーボネート液にテトラエチルアンモニウムテトラ
フルオロボレートを１ｍｏｌ／ｌ溶解し　実施例８と同
様に一ステンレスケース１４Ｓ　　アルミニウム層を有
するステンレス蓋１５とでハウジングを完成すも　ただ
し　この構成はハーメチック封口素子であり、アルミニ
ウムの１　陰極リード１６はガラス層１７を介してステ
ンレス蓋１５と接合されており、ステンレスケース１４
とアルミニウム層を有するステンレス蓋１５とは溶接さ
れている。
（実施例１２） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ２／ｇ、　平均
粒径：２μｍ）１０重量部とアセチレンブラック２重量
部とを水に均一に分散する。カルボキシメチルセルロー
ス（ＣＭ　Ｃ，カルボキシル基のプロトンの一部をＮａ
イオンで置換したもの）２重量部を水に溶解する。
両方の液をさらに混合撹拌して活性炭溶液としたのちフ
ィルム化する。このフィルムの両面に溶射法によりアル
ミの集電体を形成する。空気中で３０分乾燥後１００℃
で６０分遠赤外線乾燥し活性炭電極を作製する。第２図
に示すようＬ　　得られた箔状電極体１２の一対を、セ
パレータ１３を介して捲回し電極体を得る。電解液とし
てプロピレンカーボネート液にテトラエチルアンモニウ
ムテトラフルオロボレートを１ｍｏｌ／ｌ溶解し　ステ
ンレスケース１４゜アルミニウム層を有するステンレス
蓋１５とで実施例８と同様にハウジングを完成する。た
だし　この構成はハーメチック封口素子であり、アルミ
ニウムの１　陰極リード１６はガラス層１７を介してス
テンレス蓋１５と接合されており、ステンレスケース１
４とアルミニウム層を有するステンレス蓋１５とは溶接
されている。
（実施例１３） 活性炭粉末（比表面積：　　２０００ｍ”／ｇ、　　平
均粒径：２μｍ）　１０重量部とアセチレンブラック２
重量部とを水に均一に分散する。カルボキシメチルセル
ロース（ＣＭ　Ｃ，カルボキシル基のプロトンの一部を
Ｎａイオンで置換したもの）２重量部を水に溶解する。
両方の液をさらに混合撹拌して活性炭溶液としたノチフ
ィル春化する。得られたフィルムの両面に厚さ２０μｍ
の化学エツチング法によって粗面化したアルミニウム箔
からなる集電体１１を配置しセパレータ１３を介して捲
回し　水を含浸し　空気中で３０分乾燥後１００℃で６
０分遠赤外線乾燥し　電極体ユニットを得も　次に第２
図に示すようへ　電解液として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を
１ｍｏｌ／１溶解し実施例８と同様にステンレスケース
１４．アルミニウム層を有するステンレス蓋１５とでハ
ウジングを完成すも　ただし　この構成はハーメチック
封口素子であり、アルミニウムの１　陰極リード１代は
ガラス層１７を介してステンレス蓋１５と接合されてお
り、ステンレスケース１４とアルミニウム層を有するス
テンレス蓋１５とは溶接されている。
第１表 （第１表の続き） 以上の実施例で得られた電気二重層キャパシタの特性を
比較例とならべて第１表に示す。ただし比較例１ｉ；＆
　　６０μｍ厚さのアルミニウム箔の片面に活性炭と非
水溶性の有機バインダ（弗素樹脂）とから構成される層
（厚さ２００μｍ）を有する捲回形キャパシタ。比較例
２１よ　活性炭素繊維織布を分極性電極に持つコイン形
キャパシタである。比較例３（ヨ　　硫酸を電解液に用
いたキャパシタの特性である。
またｍ１表の中での容量は１００ｍＡ放電時の１．０■
までの到達時間を秒で示し九　信頼性Ｃ−１１，８Ｖ負
荷、７０℃保存１０００時間後の容量変化を％で示した
また　品質のバラツキは容量のバラツキの幅で示しへ 発明の効果 以上の実施例の説明で明らがなように本発明の電気二重
層キャパシタおよびその製造方法によれば　有機溶媒系
電解液の特徴である耐電圧を高く保持しながら水溶液系
電解液を用いたキャパシタと同等以上の内部抵抗（イン
ビーダン人　直流抵抗）と放電特性を得ることができ、
インピーダンスの周波数依存性も非常に小さくなる。さ
らζミ均一な膜厚の大面積の電極の作製を可能とし　品
質の優れた大形の電気二重層キャパシタとその製造方法
を実現するもので、その工業的価値は極めて犬なるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図はアルミニウムケースを用いた本発明電気二重層
キャパシタの一実施例の一部破断斜視図第２図は同ステ
ンレスケースを用いた電気二重層キャパシタの一部破断
斜視図　第３図は水溶液系電解液を用いた従来の電気二
重層キャパシタの斜視図　第４図は有機溶媒系電解液を
用いた従来の電気二重層キャパシタの一部破断斜視図で
ある。 １．１１・・・・集電恢　２，１２・・・・箔状電極＆
　　３．１３・・・・セパレータ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名／−一一竿
電停 第 図 ／ｌ。 ／３ セハル り 第 図

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）活性炭、水溶性バインダからなるフィルムとその
    フィルム上の全体、または一部に導電性を有する層を形
    成した層をそれぞれセパレータを介して対向して配置し
    たものと、電解液とからなる電気二重層キャパシタ。
  2. （２）活性炭、バインダからなるフィルムが導電性付与
    剤を含む請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
  3. （３）導電性を有する層が、アルミニウム、タンタル、
    チタン、銀、金、白金、炭素から選ばれた元素の板、箔
    、ネット、穴あき板、エクスパンド板、薄膜、厚膜また
    はこれらの表面をエッチングしたもののいづれかからな
    る請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
  4. （４）活性炭が粉末状、繊維状のいずれかである請求項
    １記載の電気二重層キャパシタ。
  5. （５）水溶性のバインダが、メチルセルロース、カルボ
    キシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース
    、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルヒド
    ロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリ
    ビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニル
    ホルマール、ポリビニルメチルエーテルまたは上記物質
    の誘導体のうちの少なくとも一つ以上からなる請求項１
    記載の電気二重層キャパシタ。
  6. （６）カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチル
    セルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロ
    ースのカルボキシル基のプロトンの少なくとも一つが、
    Ｎａイオン、アンモニウムイオン、または多価金属イオ
    ンのいずれかで置換してなる請求項５記載の電気二重層
    キャパシタ。
  7. （７）導電性付与剤が黒鉛、カーボンブラック、ケッチ
    ェンブラック、酸化ルテニウム、炭素繊維のうちの少な
    くとも一つ以上からなる請求項２記載の電気二重層キャ
    パシタ。
  8. （８）導電性を有する層が５０μｍ以下の厚さからなる
    請求項３記載の電気二重層キャパシタ。
  9. （９）活性炭、バインダ、導電性付与剤とからなるフィ
    ルムが１００μｍ以下の厚さからなる請求項１記載の電
    気二重層キャパシタ。
  10. （１０）活性炭、バインダ、導電性付与剤からなるフイ
    ルムが導電性を有する層の片面または両面に形成されて
    なる請求項１記載の電気二重層キャパシタ。
  11. （１１）導電性付与剤である黒鉛、カーボンブラック、
    ケッチェンブラック、酸化ルテニウムが粒子径１μｍ以
    下の粉末からなる請求項７記載の電気二重層キャパシタ
    。
  12. （１２）活性炭、水溶性バインダとからなるフィルム上
    の全体、または一部に導電性を有する層を形成した層を
    乾燥し、セパレータを介して対向して配置してなる電気
    二重層キャパシタの製造方法。
  13. （１３）活性炭、水溶性バインダからなるフィルムが導
    電性付与剤を含む請求項１２記載の電気二重層キャパシ
    タの製造方法。
  14. （１４）活性炭、水溶性バインダからなるフィルム、ま
    たは導電性を有する層の少なくとも一方の表面をバイン
    ダを溶解する溶媒で湿潤させた後、前記活性炭、水溶性
    バインダからなるフイルムと前記導電性を有する層とを
    接触、または接触後乾燥することにより前記活性炭、バ
    インダからなるフイルム上に前記導電性を有する層を形
    成する請求項１２記載の電気二重層キャパシタの製造方
    法。
  15. （１５）活性炭、水溶性バインダからなるフイルムー上
    に導電性を有する層を蒸着により形成する請求項１２記
    載の電気二重層キャパシタの製造方法。
  16. （１６）活性炭、バインダ、アセチレンブラックからな
    るフイルム上に導電性を有する層をスパッタにより形成
    する請求項１２記載の電気二重層キャパシタの製造方法
    。
  17. （１７）活性炭、バインダ、アセチレンブラックからな
    るフイルム上に導電性を有する層を印刷により形成する
    請求項１２記載の電気二重層キャパシタの製造方法。
  18. （１８）活性炭、バインダ、アセチレンブラックからな
    るフイルム上に導電性を有する層を金属の溶射により形
    成する請求項１２記載の電気二重層キャパシタの製造方
    法。
  19. （１９）活性炭、水溶性バインダからなるフィルムと導
    電性を有する層をセパレータを介して対向して配置し、
    前記水溶性バインダを溶解する溶媒を含浸し、乾燥する
    電気二重層キャパシタの製造方法。
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