JPH06104141A - 電気二重層キャパシタ - Google Patents
電気二重層キャパシタInfo
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- JPH06104141A JPH06104141A JP4300237A JP30023792A JPH06104141A JP H06104141 A JPH06104141 A JP H06104141A JP 4300237 A JP4300237 A JP 4300237A JP 30023792 A JP30023792 A JP 30023792A JP H06104141 A JPH06104141 A JP H06104141A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- double layer
- electric double
- conductive polymer
- layer capacitor
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気二重層キャパシタの大容量化及び内部抵
抗の低減化を図るとともに、分極性電極の構成の簡易化
を図ることを目的とする。 【構成】 導電性高分子を電解重合によって得るのに使
用した重合電極の表面に生成された導電性高分子の膜を
そのまま分極性電極とする。この分極性電極に電解液を
含浸させ、セパレータを介在させて電気二重層キャパシ
タを構成する。
抗の低減化を図るとともに、分極性電極の構成の簡易化
を図ることを目的とする。 【構成】 導電性高分子を電解重合によって得るのに使
用した重合電極の表面に生成された導電性高分子の膜を
そのまま分極性電極とする。この分極性電極に電解液を
含浸させ、セパレータを介在させて電気二重層キャパシ
タを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気二重層キャパシタに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように電気二重層キャパシタは、
一対の分極性電極と、各分極性電極の集電電極と、両分
極性電極間に介在する多孔性のセパレータとによって主
として構成されている。各分極性電極には電解液が含浸
されている。
一対の分極性電極と、各分極性電極の集電電極と、両分
極性電極間に介在する多孔性のセパレータとによって主
として構成されている。各分極性電極には電解液が含浸
されている。
【０００３】従来では分極性電極として、活性炭または
繊維状活性炭によって構成するのを普通としているが、
これによると放電容量が小さく、そのため実際の使用に
おいて長時間にわたる放電を維持することができない欠
点がある。また分電極性電極と集電電極との接触抵抗が
大きいので、大電流の取り出しが困難となる欠点があ
る。
繊維状活性炭によって構成するのを普通としているが、
これによると放電容量が小さく、そのため実際の使用に
おいて長時間にわたる放電を維持することができない欠
点がある。また分電極性電極と集電電極との接触抵抗が
大きいので、大電流の取り出しが困難となる欠点があ
る。
【０００４】分極性電極として導電性高分子を使用する
ことも考えられているが、これから分電極性電極を得る
ためには、導電性高分子を電解重合法または化学重合法
によって生成し、これを洗浄、濾過、乾燥の工程を経由
して粉末状とし、その粉末をペースト状にして分電極性
電極とする必要がある。そのためその製作に要する工程
が極めて複雑となる。
ことも考えられているが、これから分電極性電極を得る
ためには、導電性高分子を電解重合法または化学重合法
によって生成し、これを洗浄、濾過、乾燥の工程を経由
して粉末状とし、その粉末をペースト状にして分電極性
電極とする必要がある。そのためその製作に要する工程
が極めて複雑となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気二重層
キャパシタの大容量化及び内部抵抗の低減化を図るとと
もに、分極性電極の構成の簡易化を図ることを目的とす
る。
キャパシタの大容量化及び内部抵抗の低減化を図るとと
もに、分極性電極の構成の簡易化を図ることを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電性高分子
を電解重合法により得られた導電性高分子膜そのものを
もって分極性電極とし、これを一方または両方の分極性
電極として、電気二重層キャパシタとしたことを特徴と
する。
を電解重合法により得られた導電性高分子膜そのものを
もって分極性電極とし、これを一方または両方の分極性
電極として、電気二重層キャパシタとしたことを特徴と
する。
【０００７】
【作用】前記のように導電性高分子を電解重合法によっ
て生成し、これを分極性電極とすることは、従来におい
ても考えられていたことであるが、この従来法では、電
解重合法による生成の際に、その重合電極の表面に生成
された導電性高分子を重合電極から削りとり、これを前
記のような工程を経由して粉末状とし、更にペースト状
として分極性電極を構成するようにしていた。そのため
に大容量化、接触抵抗の低減化が困難であったのであ
る。
て生成し、これを分極性電極とすることは、従来におい
ても考えられていたことであるが、この従来法では、電
解重合法による生成の際に、その重合電極の表面に生成
された導電性高分子を重合電極から削りとり、これを前
記のような工程を経由して粉末状とし、更にペースト状
として分極性電極を構成するようにしていた。そのため
に大容量化、接触抵抗の低減化が困難であったのであ
る。
【０００８】これに対し本発明では、電解重合法の際に
使用する重合電極の表面に生成された導電性高分子の膜
をもってそのまま分極性電極として、電気二重層キャパ
シタに使用するようにしたので、容量が増大し、内部抵
抗が減少するようになる。重合電極とその表面に生成さ
れた導電性高分子とをもってそのまま分極性電極とした
場合は、重合電極と導電性高分子とは密に結合してお
り、したがって両者間の接触抵抗は極めて小さい値とな
るようになる。またこれにしたがって容量も更に増大す
るようになる。更に分極性電極が容易に得られるように
なる。
使用する重合電極の表面に生成された導電性高分子の膜
をもってそのまま分極性電極として、電気二重層キャパ
シタに使用するようにしたので、容量が増大し、内部抵
抗が減少するようになる。重合電極とその表面に生成さ
れた導電性高分子とをもってそのまま分極性電極とした
場合は、重合電極と導電性高分子とは密に結合してお
り、したがって両者間の接触抵抗は極めて小さい値とな
るようになる。またこれにしたがって容量も更に増大す
るようになる。更に分極性電極が容易に得られるように
なる。
【０００９】ここで使用できる導電性高分子として、ポ
リピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリセレノフ
ェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリチオフェン、ポリフ
ェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリフェ
ニレンビニレンもしくはこれらの誘導体、あるいは共重
合体で、自己ドープ型、カチオン交換型、プロトン交換
型などが好適である。
リピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリセレノフ
ェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリチオフェン、ポリフ
ェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリフェ
ニレンビニレンもしくはこれらの誘導体、あるいは共重
合体で、自己ドープ型、カチオン交換型、プロトン交換
型などが好適である。
【００１０】導電性高分子を電解重合法により作成する
には、モノマーを溶解させ、かつモノマーの電解酸化反
応が起こる電位においても酸化されず、安定な有機溶剤
もしくは水に、モノマーと支持電解質を溶解させ、これ
を電解重合すればよい。この電解重合により、その重合
電極（陽極）の表面に導電性高分子が膜状に生成され
る。
には、モノマーを溶解させ、かつモノマーの電解酸化反
応が起こる電位においても酸化されず、安定な有機溶剤
もしくは水に、モノマーと支持電解質を溶解させ、これ
を電解重合すればよい。この電解重合により、その重合
電極（陽極）の表面に導電性高分子が膜状に生成され
る。
【００１１】なおこの電解重合に使用する陽極として
は、使用電位において安定であれば任意の導電体が使用
できる。たとえば金、銀、銅、白金、ステンレス、チタ
ン、ニッケル、錫、タングステンなどの金属、もしくは
これらの合金、あるいはカーボン（ポリアクリロニトリ
ル系、ピッチ系、フェノール系など）が使用できる。ま
た任意の物体にメッキなどにより導電性を付与したもの
であってもよい。
は、使用電位において安定であれば任意の導電体が使用
できる。たとえば金、銀、銅、白金、ステンレス、チタ
ン、ニッケル、錫、タングステンなどの金属、もしくは
これらの合金、あるいはカーボン（ポリアクリロニトリ
ル系、ピッチ系、フェノール系など）が使用できる。ま
た任意の物体にメッキなどにより導電性を付与したもの
であってもよい。
【００１２】前記した有機溶媒としては、カーボネート
類、アルコール類、ニトリル類、アミド類、エーテル類
などを、単独もしくは混合したものが利用できる。また
支持電解質としては、プロトン、アルカリ金属イオン、
４級アンモニウムイオン、４級ホスホニウムイオンなど
の単独もしくは複数と、過塩素酸イオン、６フッ化リン
酸イオン、４フッ化ホウ酸イオン、６フッ化ヒ素イオ
ン、ハロゲンイオン、リン酸イオン、硫酸イオン、硝酸
イオンなどの単独もしくは複数を組み合わせたものが利
用できる。
類、アルコール類、ニトリル類、アミド類、エーテル類
などを、単独もしくは混合したものが利用できる。また
支持電解質としては、プロトン、アルカリ金属イオン、
４級アンモニウムイオン、４級ホスホニウムイオンなど
の単独もしくは複数と、過塩素酸イオン、６フッ化リン
酸イオン、４フッ化ホウ酸イオン、６フッ化ヒ素イオ
ン、ハロゲンイオン、リン酸イオン、硫酸イオン、硝酸
イオンなどの単独もしくは複数を組み合わせたものが利
用できる。
【００１３】前記のように電解重合の際に用いた陽極
と、この陽極の表面に生成された導電性高分子の膜とを
もってそのまま分極性電極とするか、またはその陽極の
表面から剥離した導電性高分子の膜を分極性電極とし、
これに電解液を含浸させ、セパレータを介して電極二重
層キャパシタを構成する。
と、この陽極の表面に生成された導電性高分子の膜とを
もってそのまま分極性電極とするか、またはその陽極の
表面から剥離した導電性高分子の膜を分極性電極とし、
これに電解液を含浸させ、セパレータを介して電極二重
層キャパシタを構成する。
【００１４】この場合電気二重層キャパシタの対をなす
両分極性電極を、ともに前記のようにして得たものを利
用してもよいし、また一方のみを前記のようにして得た
ものを利用してもよい。その場合他方の分極性電極は、
活性炭（粉末状又は繊維状）などの表面積の大きいもの
を使用するとよい。
両分極性電極を、ともに前記のようにして得たものを利
用してもよいし、また一方のみを前記のようにして得た
ものを利用してもよい。その場合他方の分極性電極は、
活性炭（粉末状又は繊維状）などの表面積の大きいもの
を使用するとよい。
【００１５】分極性電極に含浸させる電解液としては、
前記した電解重合時に使用した電解液または固体電解質
（代表的なものとしてはポリエチレンオキシドとアルカ
リ金属塩を組み合わせたものなど）が使用できる。また
セパレータとしては、ポリプロピレン多孔膜などがあげ
られる。
前記した電解重合時に使用した電解液または固体電解質
（代表的なものとしてはポリエチレンオキシドとアルカ
リ金属塩を組み合わせたものなど）が使用できる。また
セパレータとしては、ポリプロピレン多孔膜などがあげ
られる。
【００１６】
【実施例】図１に本発明の実施例による電気二重層キャ
パシタの構成を示す。１は本発明による分極性電極で、
導電性高分子の電解重合時に使用した重合電極２と、そ
の際重合電極２の表面に生成された導電性高分子の膜３
によって構成されている。４は前記した分極性電極１と
対をなす他の分極性電極で、これは前記分極性電極と同
じものか、または活性炭の層からなるものが使用され
る。両分極性電極１、４間にセパレータ５が介在する。
パシタの構成を示す。１は本発明による分極性電極で、
導電性高分子の電解重合時に使用した重合電極２と、そ
の際重合電極２の表面に生成された導電性高分子の膜３
によって構成されている。４は前記した分極性電極１と
対をなす他の分極性電極で、これは前記分極性電極と同
じものか、または活性炭の層からなるものが使用され
る。両分極性電極１、４間にセパレータ５が介在する。
【００１７】６はキャップ、７は缶、８はパッキンであ
る。缶７内に電解液が含浸されてある両分極性電極１、
４およびセパレータ５が収納される。缶７とキャップ６
はパッキン８により絶縁されている。このパッキン８は
電解液の洩れ防止をも兼ねている。
る。缶７内に電解液が含浸されてある両分極性電極１、
４およびセパレータ５が収納される。缶７とキャップ６
はパッキン８により絶縁されている。このパッキン８は
電解液の洩れ防止をも兼ねている。
【００１８】図２は図１に示す構成の電気二重層キャパ
シタ９を単位ユニットとし、その複数を結合して構成し
た電気二重層キャパシタ１０を示す。図中１１は各分極
性電極のリード電極、１２は外装ケース、１３は絶縁ケ
ースである。このように単位ユニットの複数を積層して
構成すると、耐電圧が上昇するようになって都合がよ
い。
シタ９を単位ユニットとし、その複数を結合して構成し
た電気二重層キャパシタ１０を示す。図中１１は各分極
性電極のリード電極、１２は外装ケース、１３は絶縁ケ
ースである。このように単位ユニットの複数を積層して
構成すると、耐電圧が上昇するようになって都合がよ
い。
【００１９】次に本発明の具体的な実施例１〜３につい
て説明する。実施例１は次のようにして行なった。表面
をブラスト処理したステンレス（厚さ０．１ｍｍ）を重
合電極とし、２（モル／リットル）の過塩素酸リチウム
を含有するプロピレンカーボネート溶液に、ピロールを
０．１（モル／リットル）溶解させた溶液に含浸し、銀
−銀イオン参照電極基準で０．８ボルトの定電位電解を
所定重合電荷量によって１、１０、１００、１０００、
１００００、１０万、１００万（ミリクーロン／平方セ
ンチメートル）まで行なった。
て説明する。実施例１は次のようにして行なった。表面
をブラスト処理したステンレス（厚さ０．１ｍｍ）を重
合電極とし、２（モル／リットル）の過塩素酸リチウム
を含有するプロピレンカーボネート溶液に、ピロールを
０．１（モル／リットル）溶解させた溶液に含浸し、銀
−銀イオン参照電極基準で０．８ボルトの定電位電解を
所定重合電荷量によって１、１０、１００、１０００、
１００００、１０万、１００万（ミリクーロン／平方セ
ンチメートル）まで行なった。
【００２０】上記の重合電極を直径１３ｍｍの円形に打
ち抜き、これを正極とし、また負極には１０００平方メ
ートル／グラムの繊維状活性炭（直径１３ｍｍ）を、セ
パレータとしてポリプロピレン多孔膜をそれぞれ使用し
た。そして電解液としてプロピレンカーボネート溶液
に、２（モル／リットル）の過塩素酸リチウム（ＬｉＣ
ｌＯ４）を用い、図１に示すような電気二重層キャパシ
タを構成した。
ち抜き、これを正極とし、また負極には１０００平方メ
ートル／グラムの繊維状活性炭（直径１３ｍｍ）を、セ
パレータとしてポリプロピレン多孔膜をそれぞれ使用し
た。そして電解液としてプロピレンカーボネート溶液
に、２（モル／リットル）の過塩素酸リチウム（ＬｉＣ
ｌＯ４）を用い、図１に示すような電気二重層キャパシ
タを構成した。
【００２１】これを２．６ボルトで充電し、そのあと
０．１ミリアンペアで１．０ボルトまで定電流放電させ
た。その結果（１回目と１００回目の容量と内部抵抗）
を表１に示す。なお表１において、重合電荷量、容量お
よび内部抵抗の単位は、それぞれ（ミリクーロン／平方
センチメートル），（ファラッド）および（オーム）で
ある。
０．１ミリアンペアで１．０ボルトまで定電流放電させ
た。その結果（１回目と１００回目の容量と内部抵抗）
を表１に示す。なお表１において、重合電荷量、容量お
よび内部抵抗の単位は、それぞれ（ミリクーロン／平方
センチメートル），（ファラッド）および（オーム）で
ある。
【００２２】
【表１】
【００２３】実施例２は次のようにして行なった。すな
わち実施例１と同様に、１０００（ミリクーロン／平方
センチメートル）の重合電荷量で作成した導電性高分子
の膜を重合電極から剥離し、これを正極として実施例１
と同様の電気二重層キャパシタを構成した。これの１回
目の容量は３．７（ファラッド）であり、内部抵抗は１
３．９オームであった。
わち実施例１と同様に、１０００（ミリクーロン／平方
センチメートル）の重合電荷量で作成した導電性高分子
の膜を重合電極から剥離し、これを正極として実施例１
と同様の電気二重層キャパシタを構成した。これの１回
目の容量は３．７（ファラッド）であり、内部抵抗は１
３．９オームであった。
【００２４】実施例３は次のようにして行なった。すな
わち実施例１と同様に、１０００（ミリクーロン／平方
センチメートル）の重合電荷量で作成した導電性高分子
の膜と重合電極とをもって正、負の両分極性電極とし、
これによって実施例１と同様の電気二重層キャパシタを
構成した。これの１回目の容量は２．２（ファラッド）
であり、内部抵抗は８．５オームであった。
わち実施例１と同様に、１０００（ミリクーロン／平方
センチメートル）の重合電荷量で作成した導電性高分子
の膜と重合電極とをもって正、負の両分極性電極とし、
これによって実施例１と同様の電気二重層キャパシタを
構成した。これの１回目の容量は２．２（ファラッド）
であり、内部抵抗は８．５オームであった。
【００２５】比較のために、前記実施例と同じ導電性高
分子を、所定重合電荷量を１０００（ミリクーロン／平
方センチメートル）として電解重合し、そのとき電極上
に生成した導電性高分子を電極からけずり取って捕集
し、これをアセトンで洗浄し、乾燥して粉砕し、これを
ポリテトラフルオロエチレンと混合して、直径１３ｍｍ
で厚さ０．２ｍｍのシートを得た。これを正極の分極性
電極とし、前記した実施例と同様の電気二重層キャパシ
タを構成した。この第１回目の容量は１．４（ファラッ
ド）、内部抵抗は２８．０オームであった。
分子を、所定重合電荷量を１０００（ミリクーロン／平
方センチメートル）として電解重合し、そのとき電極上
に生成した導電性高分子を電極からけずり取って捕集
し、これをアセトンで洗浄し、乾燥して粉砕し、これを
ポリテトラフルオロエチレンと混合して、直径１３ｍｍ
で厚さ０．２ｍｍのシートを得た。これを正極の分極性
電極とし、前記した実施例と同様の電気二重層キャパシ
タを構成した。この第１回目の容量は１．４（ファラッ
ド）、内部抵抗は２８．０オームであった。
【００２６】各実施例および比較例から理解されるよう
に、本実施例による場合の方が容量は大きいし、また内
部抵抗も少ないことが判明する。なお本実施例の場合重
合電荷量を１００万（ミリクーロン／平方センチメート
ル）としたものの１００回目では、それ以下のものより
も容量が減少し、内部抵抗も大きく増大する傾向にあ
る。そのためには重合電荷量は１００万（ミリクーロン
／平方センチメートル）未満とするのが望ましい。
に、本実施例による場合の方が容量は大きいし、また内
部抵抗も少ないことが判明する。なお本実施例の場合重
合電荷量を１００万（ミリクーロン／平方センチメート
ル）としたものの１００回目では、それ以下のものより
も容量が減少し、内部抵抗も大きく増大する傾向にあ
る。そのためには重合電荷量は１００万（ミリクーロン
／平方センチメートル）未満とするのが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、導
電性高分子を電解重合法により得られた導電性高分子膜
をもって分極性電極とするようにしたので、従来の電気
二重層キャパシタよりも大容量、低内部抵抗とすること
ができるし、またこの分極性電極として電解重合時の重
合電極に生成した導電性高分子の膜をそのまま使用する
ようにしているので、分極性電極が容易に構成できると
いった効果を奏する。
電性高分子を電解重合法により得られた導電性高分子膜
をもって分極性電極とするようにしたので、従来の電気
二重層キャパシタよりも大容量、低内部抵抗とすること
ができるし、またこの分極性電極として電解重合時の重
合電極に生成した導電性高分子の膜をそのまま使用する
ようにしているので、分極性電極が容易に構成できると
いった効果を奏する。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。
１ 導電性高分子を備えた分極性電極 ２ 重合電極 ３ 導電性高分子の膜 ４ 分極性電極１と対をなす他の分極性電極
Claims (1)
- 【請求項１】 対とされた分極性電極に電解液を含浸
し、セパレータを介して構成される電気二重層キャパシ
タにおいて、前記分極性電極のうちの少なくとも一方
を、電解重合法により得られた導電性高分子膜そのもの
によって構成される電気二重層キャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300237A JPH06104141A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 電気二重層キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300237A JPH06104141A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 電気二重層キャパシタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104141A true JPH06104141A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17882366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4300237A Pending JPH06104141A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | 電気二重層キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104141A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002203742A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | レドックス型キャパシタ |
| US6665171B1 (en) | 1999-09-16 | 2003-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrochemical capacitor |
| JP2004508705A (ja) * | 2000-08-29 | 2004-03-18 | ユニバーサル・リソーシーズ・アクチェンゲゼルシャフト | 電気二重層を有する電解コンデンサー |
| WO2005036573A1 (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-21 | Kaneka Corporation | 電極複合体および電解質、ならびにレドックスキャパシター |
| JP2006066549A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Eamex Co | 導電性高分子を電極に含む蓄電素子 |
| WO2017163726A1 (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | リード部材付き電気化学デバイス用正極およびその製造方法ならびに電気化学デバイス |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP4300237A patent/JPH06104141A/ja active Pending
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