JPH10172870A - 電気二重層コンデンサ - Google Patents
電気二重層コンデンサInfo
- Publication number
- JPH10172870A JPH10172870A JP8329408A JP32940896A JPH10172870A JP H10172870 A JPH10172870 A JP H10172870A JP 8329408 A JP8329408 A JP 8329408A JP 32940896 A JP32940896 A JP 32940896A JP H10172870 A JPH10172870 A JP H10172870A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- electric double
- double layer
- layer capacitor
- activated carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カーボン材を分極性電極とする電気二重層コ
ンデンサにおいて、電気容量、内部抵抗、充放電速度な
どの性能を改善する。 【解決手段】 カーボン材（活性炭、活性炭素繊維、カ
ーボンブラック）中に金属または金属化合物（ＩＩａ、
ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂ、ＶＩＩｂ、ＶＩＩ
Ｉ、Ｉｂ、ＩＩｂ及びＩＩＩａ族元素の金属、酸化物、
炭化物）の微粒子が分散した組織を有する電極用材料を
使用する。
ンデンサにおいて、電気容量、内部抵抗、充放電速度な
どの性能を改善する。 【解決手段】 カーボン材（活性炭、活性炭素繊維、カ
ーボンブラック）中に金属または金属化合物（ＩＩａ、
ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂ、ＶＩＩｂ、ＶＩＩ
Ｉ、Ｉｂ、ＩＩｂ及びＩＩＩａ族元素の金属、酸化物、
炭化物）の微粒子が分散した組織を有する電極用材料を
使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気二重層原理を
利用した高性能の電気二重層コンデンサ及びその分極性
電極用材料に関するものである。
利用した高性能の電気二重層コンデンサ及びその分極性
電極用材料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は、従来、半導体
のメモリのバックアップ電源やマイクロコンピュータや
ＩＣメモリ等の電子装置予備電源やソーラ時計の電池や
モーター駆動用の電源などとして使用されており、近年
は電気自動車の電源やエネルギー変換・貯蔵システムの
補助貯電ユニットなどとしても検討されている。
のメモリのバックアップ電源やマイクロコンピュータや
ＩＣメモリ等の電子装置予備電源やソーラ時計の電池や
モーター駆動用の電源などとして使用されており、近年
は電気自動車の電源やエネルギー変換・貯蔵システムの
補助貯電ユニットなどとしても検討されている。
【０００３】従来、電気二重層コンデンサに使用する分
極性電極としては、次の２種類のものがあった。すなわ
ち、第１は、おが屑、椰子殻、ピッチなどを賦活処理し
て得られる粉末状活性炭を、適当なバインダーと一緒に
プレス成形または圧延ロールして分極性電極としたもの
である。第２は、フェノール系、レーヨン系、アクリル
系、ピッチ系などの繊維を、不融化及び炭化賦活処理し
て活性炭または活性炭素繊維とし、これをフェルト状、
繊維状、紙状または焼結体状などの分極性電極としたも
のである。
極性電極としては、次の２種類のものがあった。すなわ
ち、第１は、おが屑、椰子殻、ピッチなどを賦活処理し
て得られる粉末状活性炭を、適当なバインダーと一緒に
プレス成形または圧延ロールして分極性電極としたもの
である。第２は、フェノール系、レーヨン系、アクリル
系、ピッチ系などの繊維を、不融化及び炭化賦活処理し
て活性炭または活性炭素繊維とし、これをフェルト状、
繊維状、紙状または焼結体状などの分極性電極としたも
のである。
【０００４】活性炭、活性炭素繊維、カーボンブラック
などのカーボン材を成形した分極性電極を使用した電気
二重層コンデンサの電気容量は、基本的にカーボン材の
表面特性と窒素吸着ＢＥＴ比表面積に依存すると言われ
ている。カーボン材の比表面積を増やすことは、単位重
量あたりの電気容量を増加するための有効な手法と考え
られるが、比表面積の増加には限界がある。また、比表
面積を増やせば増やすほど細孔径が小さくなり、特に有
機溶媒系の電解液を使用する場合、細孔径より直径が大
きい電解質イオンが細孔内に入ることができないため、
結局一部分の面積が利用されなくなる。一方、カーボン
材の表面特性と電気容量の関係はまだ明らかにされてな
く、また、表面特性を制御することは極めて困難であ
る。
などのカーボン材を成形した分極性電極を使用した電気
二重層コンデンサの電気容量は、基本的にカーボン材の
表面特性と窒素吸着ＢＥＴ比表面積に依存すると言われ
ている。カーボン材の比表面積を増やすことは、単位重
量あたりの電気容量を増加するための有効な手法と考え
られるが、比表面積の増加には限界がある。また、比表
面積を増やせば増やすほど細孔径が小さくなり、特に有
機溶媒系の電解液を使用する場合、細孔径より直径が大
きい電解質イオンが細孔内に入ることができないため、
結局一部分の面積が利用されなくなる。一方、カーボン
材の表面特性と電気容量の関係はまだ明らかにされてな
く、また、表面特性を制御することは極めて困難であ
る。
【０００５】電気二重層コンデンサのもう一つの重要な
特性は内部抵抗である。一般的に、カーボン材は固有抵
抗および細孔内のイオン拡散インピーダンスが大きいた
め、カーボン材を分極性電極とするコンデンサの内部抵
抗は、他の金属を使用したキャパシタより劣るという問
題点がある。カーボン系電気二重層コンデンサの内部抵
抗を低減するための検討例が特開平３−１０４２０６号
公報、特開平２−２７７２０６号公報に記載されてい
る。
特性は内部抵抗である。一般的に、カーボン材は固有抵
抗および細孔内のイオン拡散インピーダンスが大きいた
め、カーボン材を分極性電極とするコンデンサの内部抵
抗は、他の金属を使用したキャパシタより劣るという問
題点がある。カーボン系電気二重層コンデンサの内部抵
抗を低減するための検討例が特開平３−１０４２０６号
公報、特開平２−２７７２０６号公報に記載されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の活性
炭や活性炭素繊維などのカーボン材を分極性電極用材料
とする電気二重層コンデンサにおいて、電極の電気容
量、内部抵抗、充放電速度などの性能を改善し、より高
い電気容量、低い内部抵抗、高速充放電特性を有する新
規分極性電極を提供することを目的とする。
炭や活性炭素繊維などのカーボン材を分極性電極用材料
とする電気二重層コンデンサにおいて、電極の電気容
量、内部抵抗、充放電速度などの性能を改善し、より高
い電気容量、低い内部抵抗、高速充放電特性を有する新
規分極性電極を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の目
的に鑑み鋭意検討の結果、電気二重層コンデンサの分極
性電極用材料として、活性炭や活性炭素繊維などのカー
ボン材に金属または金属化合物の微粒子を分散させたも
のを使用することにより、従来の単なるカーボン材を分
極性電極用材料とするコンデンサに比べて、充放電電気
容量、内部抵抗、充放電速度、電気効率がともに優れた
電気二重層コンデンサが得られることを見出した。この
ような金属または金属化合物の微粒子を分散させた電気
二重層コンデンサは、従来の半導体のメモリのバックア
ップ用の電源やマイクロコンピュータやＩＣメモリなど
の電子装置の電源だけでなく、最近急速に発展してきた
電気自動車や天然ガス自動車や電気エネルギー貯蔵シス
テムの補助ユニットとしてもそのメリットを発揮するこ
とができる。
的に鑑み鋭意検討の結果、電気二重層コンデンサの分極
性電極用材料として、活性炭や活性炭素繊維などのカー
ボン材に金属または金属化合物の微粒子を分散させたも
のを使用することにより、従来の単なるカーボン材を分
極性電極用材料とするコンデンサに比べて、充放電電気
容量、内部抵抗、充放電速度、電気効率がともに優れた
電気二重層コンデンサが得られることを見出した。この
ような金属または金属化合物の微粒子を分散させた電気
二重層コンデンサは、従来の半導体のメモリのバックア
ップ用の電源やマイクロコンピュータやＩＣメモリなど
の電子装置の電源だけでなく、最近急速に発展してきた
電気自動車や天然ガス自動車や電気エネルギー貯蔵シス
テムの補助ユニットとしてもそのメリットを発揮するこ
とができる。
【０００８】本発明は、カーボン材（例えば、活性炭、
活性炭素繊維、カーボンブラック）中に金属または金属
化合物（元素周期表のＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖ
ｂ、ＶＩｂ、ＶＩＩｂ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ、ＩＩｂ及びＩ
ＩＩａ族の元素から選ばれる１種類または２種類以上の
金属またはその酸化物若しくは炭化物）の微粒子が分散
した組織を有する電気二重層コンデンサの分極性電極用
材料に係る。
活性炭素繊維、カーボンブラック）中に金属または金属
化合物（元素周期表のＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖ
ｂ、ＶＩｂ、ＶＩＩｂ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ、ＩＩｂ及びＩ
ＩＩａ族の元素から選ばれる１種類または２種類以上の
金属またはその酸化物若しくは炭化物）の微粒子が分散
した組織を有する電気二重層コンデンサの分極性電極用
材料に係る。
【０００９】本発明は、電極用材料からなる分極性電
極、多孔性セパレータ及び電解液を構成材料とする電気
二重層コンデンサに係る。
極、多孔性セパレータ及び電解液を構成材料とする電気
二重層コンデンサに係る。
【００１０】
【発明の実施の形態】分極性電極用材料 分極性電極用材料に使用するカーボン材のマクロ形態は
活性炭、活性炭素繊維、カーボンブラックのいずれのも
のであってもよい。金属または金属化合物としては、元
素周期表のＩＩａ族のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；
ＩＩＩｂ族のＳｃ、Ｙ；ＩＶ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ；Ｖ
ｂ族のＶ、Ｎｂ、Ｔａ；ＶＩｂ族のＣｒ、Ｍｏ、Ｗ；Ｖ
ＩＩｂ族のＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ；ＶＩＩＩ族のＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ；Ｉｂ
族のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ；ＩＩｂ族のＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；
ＩＩＩａ族のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等から選ばれ
る１種類または２種類以上の金属（０価）またはその金
属の酸化物、炭化物などの金属化合物を使用することが
できる。
活性炭、活性炭素繊維、カーボンブラックのいずれのも
のであってもよい。金属または金属化合物としては、元
素周期表のＩＩａ族のＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；
ＩＩＩｂ族のＳｃ、Ｙ；ＩＶ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ；Ｖ
ｂ族のＶ、Ｎｂ、Ｔａ；ＶＩｂ族のＣｒ、Ｍｏ、Ｗ；Ｖ
ＩＩｂ族のＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ；ＶＩＩＩ族のＦｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ；Ｉｂ
族のＣｕ、Ａｇ、Ａｕ；ＩＩｂ族のＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ；
ＩＩＩａ族のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等から選ばれ
る１種類または２種類以上の金属（０価）またはその金
属の酸化物、炭化物などの金属化合物を使用することが
できる。
【００１１】好ましい実施の形態では、カーボン材に対
する金属または金属化合物の含有量を金属として０．１
〜４０ｗｔ％、好ましくは０．５〜１０ｗｔ％の範囲内
とし、分極性電極用材料の窒素吸着ＢＥＴ比表面積は５
００〜３０００ｍ2／ｇ程度、通常は７００〜１６００
ｍ2／ｇであり、平均細孔径は１０〜４０オングストロ
ーム程度である。
する金属または金属化合物の含有量を金属として０．１
〜４０ｗｔ％、好ましくは０．５〜１０ｗｔ％の範囲内
とし、分極性電極用材料の窒素吸着ＢＥＴ比表面積は５
００〜３０００ｍ2／ｇ程度、通常は７００〜１６００
ｍ2／ｇであり、平均細孔径は１０〜４０オングストロ
ーム程度である。
【００１２】分極性電極材料の製造 電気二重層コンデンサの分極性電極は、例えば、以下の
二つの方法により、製造することができる。
二つの方法により、製造することができる。
【００１３】第１の方法は、カーボン材の前躯体である
ピッチ系、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、合
成ナフタレンピッチ系などの有機材料に、金属または金
属化合物の微粒子の前躯体である有機金属錯体や無機金
属化合物などの金属化合物を前もって適当な方法により
分散させて、さらに紡糸、不融化、炭化、賦活などの通
常の炭素繊維または活性炭などのカーボン材の製造プロ
セスを経て、最終的に金属または金属化合物の微粒子を
含有するカーボン材を得る方法である。
ピッチ系、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、合
成ナフタレンピッチ系などの有機材料に、金属または金
属化合物の微粒子の前躯体である有機金属錯体や無機金
属化合物などの金属化合物を前もって適当な方法により
分散させて、さらに紡糸、不融化、炭化、賦活などの通
常の炭素繊維または活性炭などのカーボン材の製造プロ
セスを経て、最終的に金属または金属化合物の微粒子を
含有するカーボン材を得る方法である。
【００１４】例えば、キノリンと酢酸の混合溶媒に酢酸
銀を溶解させた溶液に等方性コールタールピッチを溶か
し、均一に混ぜた後、溶媒を減圧蒸留により除去し、さ
らに紡糸し、空気中２５０〜４００℃で不融化し、水蒸
気中７００〜９００℃で熱処理することによって、金属
銀と酸化銀の微粒子が分散した等方性活性炭素繊維を製
造することができる。
銀を溶解させた溶液に等方性コールタールピッチを溶か
し、均一に混ぜた後、溶媒を減圧蒸留により除去し、さ
らに紡糸し、空気中２５０〜４００℃で不融化し、水蒸
気中７００〜９００℃で熱処理することによって、金属
銀と酸化銀の微粒子が分散した等方性活性炭素繊維を製
造することができる。
【００１５】第２の方法は、活性炭、活性炭素繊維、カ
ーボンブラックなどのカーボン材の前躯体であるピッチ
系、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、合成ナフ
タレンピッチ系などの有機材料を金属パウダーと混合
し、加圧して各粉末粒子を微細化しつつ複合させること
により、金属微粒子が分散したカーボン材の前躯体が得
られる。得られた金属微粒子が分散したカーボン材の前
躯体を、さらに紡糸、不融化、炭化、賦活などの通常の
炭素繊維または活性炭などのカーボン材の製造プロセス
を経て、最終的に金属または金属化合物の微粒子を含有
するカーボン材を得る方法である。
ーボンブラックなどのカーボン材の前躯体であるピッチ
系、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、合成ナフ
タレンピッチ系などの有機材料を金属パウダーと混合
し、加圧して各粉末粒子を微細化しつつ複合させること
により、金属微粒子が分散したカーボン材の前躯体が得
られる。得られた金属微粒子が分散したカーボン材の前
躯体を、さらに紡糸、不融化、炭化、賦活などの通常の
炭素繊維または活性炭などのカーボン材の製造プロセス
を経て、最終的に金属または金属化合物の微粒子を含有
するカーボン材を得る方法である。
【００１６】例えば、等方性コールタールピッチと銀の
パウダーとから機械的合金化処理により、銀微粒子を含
有するコールタールピッチを得、これをさらに紡糸し、
空気中２５０〜４００℃で不融化し、水蒸気中７００〜
９００℃で熱処理することによって、金属銀と酸化銀が
分散した等方性活性炭素繊維を製造することができる。
機械的合金化処理においては、一定量の試料を振動ボー
ルが入っている金属容器に仕込み、真空中又はアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中において低温下で高エネル
ギーボールミルを振動することにより、各粒子が加工さ
れ、新生面を露出し、この新生面同士が鍛接され、合体
するようになって、このことが繰り返され、衝突・圧縮
衝撃力により微細化と均質化が一層進行する。
パウダーとから機械的合金化処理により、銀微粒子を含
有するコールタールピッチを得、これをさらに紡糸し、
空気中２５０〜４００℃で不融化し、水蒸気中７００〜
９００℃で熱処理することによって、金属銀と酸化銀が
分散した等方性活性炭素繊維を製造することができる。
機械的合金化処理においては、一定量の試料を振動ボー
ルが入っている金属容器に仕込み、真空中又はアルゴン
ガス等の不活性ガス雰囲気中において低温下で高エネル
ギーボールミルを振動することにより、各粒子が加工さ
れ、新生面を露出し、この新生面同士が鍛接され、合体
するようになって、このことが繰り返され、衝突・圧縮
衝撃力により微細化と均質化が一層進行する。
【００１７】分極性電極 本発明の電極用材料を、適当なバインダーと一緒にプレ
ス成形または圧延ロールすることにより電気二重層コン
デンサの分極性電極を製造することができる。バインダ
ーとしては、ポリテトラフルオロエチレン等を使用する
ことができる。
ス成形または圧延ロールすることにより電気二重層コン
デンサの分極性電極を製造することができる。バインダ
ーとしては、ポリテトラフルオロエチレン等を使用する
ことができる。
【００１８】電気二重層コンデンサ 本発明の電極用材料を使用して製造した分極性電極を構
成材料として、多孔性セパレータ及び電解液と組み合わ
せることにより、電気二重層コンデンサを製造すること
ができる。電解液及び多孔性セパレータとしては、一般
に電気二重層コンデンサにおいて使用されているものを
使用することができる。
成材料として、多孔性セパレータ及び電解液と組み合わ
せることにより、電気二重層コンデンサを製造すること
ができる。電解液及び多孔性セパレータとしては、一般
に電気二重層コンデンサにおいて使用されているものを
使用することができる。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の実施例と比較例を示し、本発
明の特徴とするところをより一層明確にする。
明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００２０】〔分極性電極用材料の調製〕実施例１ 軟化点２８０℃のコールタールピッチ（１００重量部）
を、キノリンと酢酸の混合溶媒（重量比１：１）に酢酸
銀（１．５５重量部）を溶解させた溶液（３０１．５５
重量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減
圧蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを得た。得られた酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを、軟化点以上の温度で紡糸し、
３００℃で３時間空気を吹きながら不融化処理し、８０
０℃で６時間水蒸気処理を行って、銀と酸化銀の微粒子
が分散した等方性活性炭素繊維を得た。
を、キノリンと酢酸の混合溶媒（重量比１：１）に酢酸
銀（１．５５重量部）を溶解させた溶液（３０１．５５
重量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減
圧蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを得た。得られた酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを、軟化点以上の温度で紡糸し、
３００℃で３時間空気を吹きながら不融化処理し、８０
０℃で６時間水蒸気処理を行って、銀と酸化銀の微粒子
が分散した等方性活性炭素繊維を得た。
【００２１】得られた銀と酸化銀の微粒子が分散した等
方性活性炭素繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）
および平均細孔径（オングストローム）の分析結果を表
１に示す。島津製作所製ＡＳＡＰ−２０００を用いて窒
素吸着実験を行ない、比表面積及び細孔分布を求めた。
比表面積はＢＥＴ式で求めた。
方性活性炭素繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）
および平均細孔径（オングストローム）の分析結果を表
１に示す。島津製作所製ＡＳＡＰ−２０００を用いて窒
素吸着実験を行ない、比表面積及び細孔分布を求めた。
比表面積はＢＥＴ式で求めた。
【００２２】実施例２ 軟化点２８０℃のコールタールピッチ（１００重量部）
を、キノリンと酢酸の混合溶媒に酢酸マンガン四水和物
（４．４６重量部）を溶解させた溶液（３０４．４６重
量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減圧
蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸マンガンが分
散したコールタールピッチを得た。得られた酢酸マンガ
ンが分散したコールタールピッチに、実施例１と同様に
紡糸、不融化及び水蒸気処理を施し、マンガンと酸化マ
ンガンの微粒子が分散した等方性活性炭素繊維を得た。
得られたマンガンと酸化マンガンの微粒子が分散した等
方性活性炭素繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）
および平均細孔径（オングストローム）の分析結果を表
１に示す。
を、キノリンと酢酸の混合溶媒に酢酸マンガン四水和物
（４．４６重量部）を溶解させた溶液（３０４．４６重
量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減圧
蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸マンガンが分
散したコールタールピッチを得た。得られた酢酸マンガ
ンが分散したコールタールピッチに、実施例１と同様に
紡糸、不融化及び水蒸気処理を施し、マンガンと酸化マ
ンガンの微粒子が分散した等方性活性炭素繊維を得た。
得られたマンガンと酸化マンガンの微粒子が分散した等
方性活性炭素繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）
および平均細孔径（オングストローム）の分析結果を表
１に示す。
【００２３】実施例３ 軟化点２８０℃のコールタールピッチ（１００重量部）
と一定量（１．１重量部）の鉄粉（粒子径１０〜２０ｍ
ｅｓｈ）を混在させた後、振動ボールミルによって、ア
ルゴンガス雰囲気中、液体窒素温度で１２時間、いわゆ
る機械的合金化処理を行った。得られた鉄微粒子を含有
するコールタールピッチに実施例１と同様に、紡糸、不
融化及び水蒸気処理を施し、鉄と酸化鉄及び炭化鉄の微
粒子が分散した等方性活性炭素繊維を得た。得られた鉄
と酸化鉄及び炭化鉄の微粒子が分散した等方性活性炭素
繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細
孔径（オングストローム）の分析結果を表１に示す。
と一定量（１．１重量部）の鉄粉（粒子径１０〜２０ｍ
ｅｓｈ）を混在させた後、振動ボールミルによって、ア
ルゴンガス雰囲気中、液体窒素温度で１２時間、いわゆ
る機械的合金化処理を行った。得られた鉄微粒子を含有
するコールタールピッチに実施例１と同様に、紡糸、不
融化及び水蒸気処理を施し、鉄と酸化鉄及び炭化鉄の微
粒子が分散した等方性活性炭素繊維を得た。得られた鉄
と酸化鉄及び炭化鉄の微粒子が分散した等方性活性炭素
繊維の金属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細
孔径（オングストローム）の分析結果を表１に示す。
【００２４】実施例４ 軟化点２８０℃のコールタールピッチ（１００重量部）
を、キノリンと酢酸の混合溶媒（重量比１：１）に酢酸
銀（１．５５重量部）を溶解させた溶液（３０１．５５
重量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減
圧蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを得た。得られた酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを平均粒子径６０ｍｅｓｈの粉末
に粉砕し、３００℃で３時間空気を吹きながら不融化処
理を行った後、８００℃で６時間水蒸気処理を行って、
銀と酸化銀の微粒子が分散した活性炭を得た。得られた
銀と酸化銀の微粒子が分散した等方性活性炭素繊維の金
属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径（オ
ングストローム）の分析結果を表１に示す。
を、キノリンと酢酸の混合溶媒（重量比１：１）に酢酸
銀（１．５５重量部）を溶解させた溶液（３０１．５５
重量部）に溶かし、室温で３時間撹拌した。その後、減
圧蒸留によりキノリンと酢酸を除去し、酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを得た。得られた酢酸銀が分散し
たコールタールピッチを平均粒子径６０ｍｅｓｈの粉末
に粉砕し、３００℃で３時間空気を吹きながら不融化処
理を行った後、８００℃で６時間水蒸気処理を行って、
銀と酸化銀の微粒子が分散した活性炭を得た。得られた
銀と酸化銀の微粒子が分散した等方性活性炭素繊維の金
属含有量、比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径（オ
ングストローム）の分析結果を表１に示す。
【００２５】比較例１ 軟化点２８０℃のコールタールピッチをそのまま軟化点
以上の温度で紡糸し、３００℃で３時間空気を吹きなが
ら不融化処理を行った後、８００℃で６時間水蒸気処理
を行って、等方性活性炭素繊維を得た。得られた等方性
活性炭素繊維の比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径
（オングストローム）の分析結果を表１に示す。
以上の温度で紡糸し、３００℃で３時間空気を吹きなが
ら不融化処理を行った後、８００℃で６時間水蒸気処理
を行って、等方性活性炭素繊維を得た。得られた等方性
活性炭素繊維の比表面積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径
（オングストローム）の分析結果を表１に示す。
【００２６】比較例２ 軟化点２８０℃のコールタールピッチを平均粒子径６０
ｍｅｓｈの粉末に粉砕し、３００℃で３時間空気を吹き
ながら不融化処理を行った後、８００℃で６時間水蒸気
処理を行って、活性炭を得た。得られた活性炭の比表面
積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径（オングストローム）
の分析結果を表１に示す。
ｍｅｓｈの粉末に粉砕し、３００℃で３時間空気を吹き
ながら不融化処理を行った後、８００℃で６時間水蒸気
処理を行って、活性炭を得た。得られた活性炭の比表面
積（ｍ2／ｇ）および平均細孔径（オングストローム）
の分析結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】〔抵抗率の測定〕実施例及び比較例で調製
したカーボン材（電極用材料）を使用した分極性電極の
抵抗率を以下の手順により測定した。結果を表２に示
す。
したカーボン材（電極用材料）を使用した分極性電極の
抵抗率を以下の手順により測定した。結果を表２に示
す。
【００２９】（１）電極の製造 各実施例および比較例で調製した試料（電極用材料）に
５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）パ
ウダーを添加し、乳鉢中で十分に混合した。これら混合
粉末を錠剤成形器を用いて、成形圧７５００ｋｇ／ｃｍ
2の条件下で厚み０．３〜０．５ｍｍ程度の試験片に成
形した。成形された試験片（１３ｍｍφ×０．３〜０．
５ｍｍ）を短冊状（約１ｍｍ巾×１２ｍｍ長）に加工し
た。試験片支持台上に加工した試験片を固定し、金線
（０．０８ｍｍφ）を銀ペーストで端子付けした。端子
は、直線４端子法に従って接続した。このとき、電圧測
定端子間距離を１０μｍ単位まで精密に測定した。端子
付けされた金線を試験片支持台の４端子に銀ペーストで
接続した。
５ｗｔ％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）パ
ウダーを添加し、乳鉢中で十分に混合した。これら混合
粉末を錠剤成形器を用いて、成形圧７５００ｋｇ／ｃｍ
2の条件下で厚み０．３〜０．５ｍｍ程度の試験片に成
形した。成形された試験片（１３ｍｍφ×０．３〜０．
５ｍｍ）を短冊状（約１ｍｍ巾×１２ｍｍ長）に加工し
た。試験片支持台上に加工した試験片を固定し、金線
（０．０８ｍｍφ）を銀ペーストで端子付けした。端子
は、直線４端子法に従って接続した。このとき、電圧測
定端子間距離を１０μｍ単位まで精密に測定した。端子
付けされた金線を試験片支持台の４端子に銀ペーストで
接続した。
【００３０】（２）電気抵抗の測定 電気抵抗の測定にはHEWLETT PACKARD社製デジタルマル
チメーター３４７８Ａを用いた。電気抵抗率の測定方法
には接触抵抗の影響のでない直線４端子法を用いた。電
気抵抗率の算出は次式に従った。
チメーター３４７８Ａを用いた。電気抵抗率の測定方法
には接触抵抗の影響のでない直線４端子法を用いた。電
気抵抗率の算出は次式に従った。
【００３１】ρ＝Ｒ・（Ｗ・Ｔ／Ｌ） ρは電気抵抗率（Ωｃｍ）を、Ｒは抵抗（Ω）を、Ｗは
試験片幅（ｃｍ）を、Ｔは試験片厚（ｃｍ）を及びＬは
電圧測定端子間距離（ｃｍ）を表わす。
試験片幅（ｃｍ）を、Ｔは試験片厚（ｃｍ）を及びＬは
電圧測定端子間距離（ｃｍ）を表わす。
【００３２】
【表２】
【００３３】〔コンデンサ特性の評価〕実施例および比
較例で調製したカーボン材（電極用材料）を使用した分
極性電極によるコンデンサの特性（充放電特性、電気容
量など）を以下に示す方法で評価した。結果を表３に示
す。また、実施例１〜３及び比較例１で調製した電極用
材料についての低電圧下での充放電サイクル試験におけ
る放電曲線を図１に示す。
較例で調製したカーボン材（電極用材料）を使用した分
極性電極によるコンデンサの特性（充放電特性、電気容
量など）を以下に示す方法で評価した。結果を表３に示
す。また、実施例１〜３及び比較例１で調製した電極用
材料についての低電圧下での充放電サイクル試験におけ
る放電曲線を図１に示す。
【００３４】（１）コンデンサ（電気化学セル）の組立 充放電測定用の電気化学セルは、パイレックスガラス製
のバイトンＯリングでシールされたセパラブルフラスコ
を使用して組み立てた。セパラブルフラスコの蓋には試
料極用に２個、予備電解Ｐｔ電極用に２個、参照電極用
に１個、バブリングガス導入用に１個、バブリング排出
用に１個の計７個の口が設けられている。
のバイトンＯリングでシールされたセパラブルフラスコ
を使用して組み立てた。セパラブルフラスコの蓋には試
料極用に２個、予備電解Ｐｔ電極用に２個、参照電極用
に１個、バブリングガス導入用に１個、バブリング排出
用に１個の計７個の口が設けられている。
【００３５】電解液には、０．５ｍｏｌ／Ｌのテトラフ
ルオルホウ酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（Ｂｕ4
ＮＢＦ4）とプロピレンカーボネート（Ｃ4Ｈ6Ｏ3）溶媒
の溶液を使用した。
ルオルホウ酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（Ｂｕ4
ＮＢＦ4）とプロピレンカーボネート（Ｃ4Ｈ6Ｏ3）溶媒
の溶液を使用した。
【００３６】評価用の電極は、実施例または比較例で調
製したカーボン材（電極用材料）をプロピレンカーボネ
ートで洗浄して、乾燥したものを抵抗率測定の場合と同
様の手順で成形することによって製造した。電極は、使
用直前にさらに１００℃で２４ｈ減圧乾燥した。この電
極を精秤した後、アルゴンガスで置換したグロープバッ
グ中で、電解液の調製（０．５ｍｏｌ／Ｌ−Ｂｕ4ＮＢ
Ｆ4／ＰＣ）およびセルの組み立てを行なった。
製したカーボン材（電極用材料）をプロピレンカーボネ
ートで洗浄して、乾燥したものを抵抗率測定の場合と同
様の手順で成形することによって製造した。電極は、使
用直前にさらに１００℃で２４ｈ減圧乾燥した。この電
極を精秤した後、アルゴンガスで置換したグロープバッ
グ中で、電解液の調製（０．５ｍｏｌ／Ｌ−Ｂｕ4ＮＢ
Ｆ4／ＰＣ）およびセルの組み立てを行なった。
【００３７】（２）充電電気量の測定 密封したセルをグローブバッグより取り出し、真空ポン
プで内部を減圧して、気泡の発生がなくなるまで電極の
脱気を行なった。その後、内部をアルゴンガスで満た
し、少量のアルゴンガスでバブリングしながら、１対の
Ｐｔ電極の間に２．５〜３Ｖの電圧を印加して予備電解
した。予備電解により液中の不純物が完全に除かれた段
階で、充放電測定を実施した。充放電測定は、３．０Ｖ
の定電圧で行った。充放電曲線から以下の計算式に従っ
てパソコンに取り込んでいるソフトによって自動的に単
位重量電極用材料当たりの充電電気量、放電電気量、電
気量効率などを算出した。
プで内部を減圧して、気泡の発生がなくなるまで電極の
脱気を行なった。その後、内部をアルゴンガスで満た
し、少量のアルゴンガスでバブリングしながら、１対の
Ｐｔ電極の間に２．５〜３Ｖの電圧を印加して予備電解
した。予備電解により液中の不純物が完全に除かれた段
階で、充放電測定を実施した。充放電測定は、３．０Ｖ
の定電圧で行った。充放電曲線から以下の計算式に従っ
てパソコンに取り込んでいるソフトによって自動的に単
位重量電極用材料当たりの充電電気量、放電電気量、電
気量効率などを算出した。
【００３８】電気量〔Ａｈ／ｇ〕＝Σ（経過時間〔ｈ〕
×測定電流〔Ａ〕）／サンプル重量〔ｇ〕 電気量効率〔％〕＝（放電電気量の総和／充電電気量の
総和）×１００ 放電電気容量などは、北斗電工（株）製のＨＪ−１０１
ＳＭ６充放電装置及びＨＪ−ＳＭ６ソフトウェアー（Ｖ
ｅｒｓｉｏｎ４．００）を使用して定電圧法により評価
した。
×測定電流〔Ａ〕）／サンプル重量〔ｇ〕 電気量効率〔％〕＝（放電電気量の総和／充電電気量の
総和）×１００ 放電電気容量などは、北斗電工（株）製のＨＪ−１０１
ＳＭ６充放電装置及びＨＪ−ＳＭ６ソフトウェアー（Ｖ
ｅｒｓｉｏｎ４．００）を使用して定電圧法により評価
した。
【００３９】
【表３】
【００４０】ａ）比較例１に対する増加率 ｂ）比較例２に対する増加率
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、電極用材料として従来
の活性炭、活性炭素繊維などの代替材料として、金属ま
たは金属化合物の微粒子が分散したカーボン材を使用す
ることによって、分極性電極の固有抵抗、充放電電気容
量及び充放電速度をともに大幅に改善することができる
ので、高性能の電気二重層コンデンサを提供することが
できる。
の活性炭、活性炭素繊維などの代替材料として、金属ま
たは金属化合物の微粒子が分散したカーボン材を使用す
ることによって、分極性電極の固有抵抗、充放電電気容
量及び充放電速度をともに大幅に改善することができる
ので、高性能の電気二重層コンデンサを提供することが
できる。
【図１】図1は、実施例１〜３と比較例１のカーボン材
（電極用材料）を用いた試料（電極）の充放電サイクル
試験における典型的な放電曲線を示すグラフである。
（電極用材料）を用いた試料（電極）の充放電サイクル
試験における典型的な放電曲線を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】 カーボン材中に金属または金属化合物の
微粒子が分散した組織を有する電気二重層コンデンサの
分極性電極用材料。 - 【請求項２】 カーボン材に対する金属の含有量が０．
１〜４０ｗｔ％の範囲内にある請求項１に記載の電気二
重層コンデンサの分極性電極材料。 - 【請求項３】 カーボン材が 活性炭、活性炭素繊維ま
たはカーボンブラックである請求項１または２に記載の
電気二重層コンデンサの分極性電極用材料。 - 【請求項４】 金属または金属化合物が、元素周期表の
ＩＩａ、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂ、ＶＩＩｂ、
ＶＩＩＩ、Ｉｂ、ＩＩｂ及びＩＩＩａ族の元素から選ば
れる１種類または２種類以上の金属またはその酸化物若
しくは炭化物である請求項１〜３のいずれかに記載の電
気二重層コンデンサの分極性電極用材料。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の電極用
材料からなる分極性電極、多孔性セパレータ及び電解液
を構成材料とする電気二重層コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329408A JPH10172870A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 電気二重層コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329408A JPH10172870A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 電気二重層コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172870A true JPH10172870A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18221092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8329408A Pending JPH10172870A (ja) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | 電気二重層コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10172870A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000011688A1 (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-02 | Kanebo, Limited | Electrode material and method for producing the same |
| WO2001013390A1 (fr) * | 1999-08-10 | 2001-02-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede de production de carbone active pour electrode de condensateur electrique double couche |
| WO2001056924A1 (fr) * | 2000-01-31 | 2001-08-09 | Kawasaki Steel Corporation | Procede permettant de preparer un materiau carbone poreux, materiau carbone et condensateur electrique a deux couches comprenant ce materiau |
| WO2001093289A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Kanebo, Limited | Materiau d'electrode et condensateur |
| JP2003224038A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Tokai Senko Kk | 電気二重層キャパシター用電極材 |
| JP2005138204A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Kaken:Kk | 超微粒子担持炭素材料とその製造方法および担持処理装置 |
| WO2005076296A1 (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Companhia Brasileira De Metalurgia E Mineracao | 電気化学デバイスおよび電極体 |
| US7829057B2 (en) | 2004-05-04 | 2010-11-09 | Cabot Corporation | Carbon black and multi-stage process for making same |
-
1996
- 1996-12-10 JP JP8329408A patent/JPH10172870A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000011688A1 (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-02 | Kanebo, Limited | Electrode material and method for producing the same |
| KR100547455B1 (ko) * | 1998-08-25 | 2006-02-01 | 후지 주코교 카부시키카이샤 | 전극재 |
| WO2001013390A1 (fr) * | 1999-08-10 | 2001-02-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Procede de production de carbone active pour electrode de condensateur electrique double couche |
| US7214646B1 (en) | 1999-08-10 | 2007-05-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing activated carbon for electrode of electric double-layer capacitor |
| WO2001056924A1 (fr) * | 2000-01-31 | 2001-08-09 | Kawasaki Steel Corporation | Procede permettant de preparer un materiau carbone poreux, materiau carbone et condensateur electrique a deux couches comprenant ce materiau |
| WO2001093289A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Kanebo, Limited | Materiau d'electrode et condensateur |
| US6940706B2 (en) | 2000-05-31 | 2005-09-06 | Kanebo Ltd. | Electrode material and capacitor |
| JP4609829B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2011-01-12 | 富士重工業株式会社 | 電極材およびキャパシタ |
| JP2003224038A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Tokai Senko Kk | 電気二重層キャパシター用電極材 |
| JP2005138204A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Kaken:Kk | 超微粒子担持炭素材料とその製造方法および担持処理装置 |
| WO2005076296A1 (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Companhia Brasileira De Metalurgia E Mineracao | 電気化学デバイスおよび電極体 |
| US7829057B2 (en) | 2004-05-04 | 2010-11-09 | Cabot Corporation | Carbon black and multi-stage process for making same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| An et al. | Electrochemical properties of high‐power supercapacitors using single‐walled carbon nanotube electrodes | |
| JP4803715B2 (ja) | 導電性ペースト、その製造方法及び用途 | |
| Chen et al. | Amorphous V–O–C composite nanofibers electrospun from solution precursors as binder-and conductive additive-free electrodes for supercapacitors with outstanding performance | |
| EP1870912A1 (en) | Electrode material for electric double layer capacitor and process for producing the same, electrode for electric double layer capacitor, and electric double layer capacitor | |
| JP6851928B2 (ja) | 正極スラリー | |
| JP2018061039A (ja) | 非水系リチウム型蓄電素子 | |
| JP6786335B2 (ja) | 非水系リチウム蓄電素子 | |
| TW201520255A (zh) | 導電材料組成物，用於形成鋰再充電電池組之電極的淤漿組成物，及利用彼之鋰再充電電池組 | |
| Pai et al. | High performance aqueous asymmetric supercapacitor based on iron oxide anode and cobalt oxide cathode | |
| An et al. | Characterization of supercapacitors using singlewalled carbon nanotube electrodes | |
| JPH10172870A (ja) | 電気二重層コンデンサ | |
| WO2001013390A1 (fr) | Procede de production de carbone active pour electrode de condensateur electrique double couche | |
| JPH11214270A (ja) | 電気二重層キャパシタ用炭素材およびその製造方法 | |
| CN110085447A (zh) | 一种Cu-MnO/碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用 | |
| JP2008247627A (ja) | 炭素材料の製造方法および炭素材料ならびに電気二重層キャパシタ | |
| JPH10287412A (ja) | 固形状活性炭 | |
| JP2006059923A (ja) | 電気二重層キャパシタの電極用炭素材の原料炭組成物 | |
| Ghalmi et al. | Enhancement of the Electrochemical Properties of PbO2 by Incorporation of Graphene Exfoliated | |
| KR101743165B1 (ko) | 전기화학 캐퍼시터 전극용 철-탄소 복합체 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 전기화학 캐퍼시터용 전극 조성물 | |
| CN106784695A (zh) | 制备碳纳米管/SiC/纳米Si复合材料的方法、该复合材料及锂离子电池 | |
| JP2006278364A (ja) | 電気二重層キャパシタ用分極性電極および電気二重層キャパシタ | |
| JP5846575B2 (ja) | 電気二重層キャパシタの製造方法 | |
| JP4096653B2 (ja) | 活性炭の製造方法、分極性電極及び電気二重層キャパシタ | |
| JPH02185008A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| JP2007153639A (ja) | 活性炭前駆体、活性炭およびその製造方法、並びに分極性電極および電気二重層キャパシタ |